Вендузи във вакуумната система на турбините. Определяне на местата на засмукване на въздух във вакуумната система на турбината. Проекти на повърхностни кондензатори

7 страници (Word файл)

Вижте всички страници

Министерство на образованието и науката на Руската федерация

Федерална агенция за образование

GOUVPO "Удмуртски държавен университет"

Катедра "Топлоенергетика".

Лаборатория №1

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПЛЪТНОСТТА НА ВЪЗДУХА

ПАРА ТУРБИННА ВАКУУМНА СИСТЕМА

Изпълнено

студентска група 34-41

проверено

Доцент на катедра ТЕС

Ижевск, 2006 г

1. Целта на работата

Да се ​​запознаят студентите с метода за определяне на плътността на въздуха във вакуумна система върху работеща парна турбина тип T-I00-130TMZ.

2. Въведение

Изсмукването на въздух чрез течове във вакуумната система има изключително негативен ефект върху

работата на парната турбина, тъй като това води до влошаване на вакуума, повишаване на температурата на отработената турбина, намаляване на генерираната мощност на турбината и в крайна сметка до намаляване на топлинната ефективност на турбинна инсталация.

Когато налягането в парното пространство на кондензатора се промени с 1 kPa, ефективността на турбинната инсталация се променя с около 1%, а за турбините на АЕЦ, работещи на наситена пара,- до 1,5. Увеличаването на ефективността на турбината със задълбочаване на вакуума се дължи на увеличаване на големината на генерирания топлинен спад. Следователно засмукването на въздух във вакуумната система не може да бъде напълно елиминирано“ Правила за техническа експлоатация на електрически централи и мрежи” (PTE) установяват нормите за засмукване на въздух в зависимост от електрическата мощност на турбинната инсталация (виж таблица 1).

Маса 1

3. Схема на експеримента и провеждане на експеримента

Фигура 1 показва схемата на експеримента за текущата лабораторна работа.

Ориз. 1. Схема на експеримента.

Схемата на паропроводната инсталация включва:

1.Основна линия за жива параÆ 24545 mm, изработен от стомана I2X1M1F и проектиран за P 0 = 13,8 MPa,T 0 =570 0 ° С, пароход 500 т/ч.

2. Турбоагрегат тип Т-100-130ТМЗ с капацитет отнелектронна поща=100MW.

3. Генератор на електрически ток тип ТГВ-100 с мощностнелектронна поща=100MW.

4. Турбинен кондензатор тип KG-6200-2 R k = 3,5 kPa,Уантифриз\u003d 1600m 3 / h,Tантифриз=10 0 ° С.

5. Кондензна помпа тип KsV500-220. ИнингиV\u003d 500m 3 / h, глава H \u003d 220m.w.st.

6. Циркулационна помпа тип 0p2-87V= m 3 / h, N \u003d m.

7. Охладителна кула за охлаждане на оборотна вода тип BG-1200-70. Поливна площ 1200m 2 , височина на кулата 48,4m; горен диаметър 26,0м, долен 40,0м.

8. Напорен кръгов тръбопроводÆ 1200 мм.

9. Дренажен кръгъл тръбопроводÆ 1200 мм.

10. Пароструен ежектор тип ЕП-3-700-1 с въздушен капацитет 70 kg/h.

11. Тръбопровод за засмукване на въздух от кондензатораÆ 2502мм, ст.З.

12. Технически стъклен живачен термометър със скала от 0 до 100 0 С за измерване на температурата на паровъздушната смес.

13. Паропровод за подаване на пара към главния ежекторÆ 502mm st.10,T= 0 ° С.

14. Въздухомер тип ВДМ-63-1.

15. Дренажен дренаж на фунията на главния ежектор.

16. Измервателен блок с диафрагма BK 591079 на преобразувателя за разлика в налягането MPa.

17. Изпускателна тръба на пароструйния ежектор.

Вакуумната инсталация (система) на парна турбина включва:

1. Кондензатор и неговите тръбопроводи.

2. Кондензни помпи и техните смукателни тръбопроводи.

3. Цилиндър за ниско налягане (ЦНН) на турбината и крайните му уплътнения.

4. Тръбопроводи за засмукване на паровъздушната смес към главните ежектори.

5. Всички нагреватели (HDPE), работещи под налягане на парата под атмосферното.

В практиката терминът е широко използван“ вакуум” или“ вакуум” , т.е. разлика между атмосферното налягане и абсолютното налягане в кондензатора:

тук и са изразени в милиметри живачен стълб. Абсолютното налягане в кондензатора (kPa) се определя като:

,(kPa)

тук показанията на барометъра и вакуумметъра и съответно са изразени в милиметри живачен стълб и са дадени на 0 0 C. Следната единица също се използва за измерване на вакуум:

В тази формула- стойността на вакуума според стандартния живачен вакуумметър на турбината, и- атмосферно налягане (барометрично) в mm Hg. Изкуство.

Има два метода за определяне на плътността на въздуха на вакуумна система с парна турбина:

1. Според скоростта на спадане (намаляване) на вакуума в кондензатора на турбината след изключване на главния ежектор, която се измерва с хронометър. Освен това, според специална графика на зависимостта на скоростта на спад на вакуума от размера на вендузите, се определя количеството на засмуквания въздух [kg/h].

2. Чрез директно измерване на количеството въздух (паровъздушна смес), засмукано от ежектора на кондензатора на турбината.

Първият метод, поради заплахата от загуба на вакуум и аварийно изключване на турбината, както и поради недостатъчна точност на измерване, практически не се използва.

При извършване на тестове необходимите измервания на изчислените стойности се извършват с помощта на стандартни инструменти или преносими инструменти с клас на точност най-малко 1,0.

При обработката на данните от измерванията е необходимо да се използва специална таблица с температурни корекции за показанията на въздухомер тип VDM-63-1.

3.1. Редът на експеримента.

Използвайки стандартни турбинни инструменти, измерете и запишете следните стойности в протокола за наблюдение:

1. Електрически товар на турбинния агрегатнелектронна поща[MW] чрез мегаватметър;

2. Поток на пара към турбинатад 0 чрез разходомер [t/h];

3. Вакуум в кондензатора на турбината според вакуумметъра [%];

4. Барометрично налягане [mm. Hg];

5. Показания на въздухомер VDM-63-1 [kg/h] на главния ежекторАи B. Скоростта на засмукване на въздух за турбината според PTE не трябва да надвишава 10 kg/h. ПриЖ>10 kg/h, трябва да се вземат мерки за уплътняване на вакуумната система.

Протокол за наблюдение

Мощност турбини нелектронна поща[MW]

Консумация двойка д 0 [t/h]

Вакуум в кондензатора на турбината

превантивни мерки за предотвратяване на замърсяване на кондензатора (третиране на охлаждащата вода чрез химични и физични методи, използване на съоръжения за почистване на топки и др.);
периодично почистване на кондензаторите с повишаване на налягането на отработената пара в сравнение с нормативни стойностис 0,005 kgf/cm2 (0,5 kPa) поради замърсяване на охлаждащите повърхности;
контрол върху чистотата на охлаждащата повърхност и тръбните пластини на кондензатора;
контрол на потока на охлаждащата вода (чрез директно измерване на потока или чрез топлинен баланс на кондензатора), оптимизиране на потока на охлаждащата вода в съответствие с нейната температура и парното натоварване на кондензатора;
проверка на плътността на вакуумната система и нейното запечатване; засмукване на въздух (kg / h) в обхвата на промяната на натоварването на парата на кондензатора от 40-100% не трябва да надвишава стойностите, определени от формулата
Sv \u003d 8 + 0,065 N,
където N е номиналната електрическа мощност на турбинната инсталация в кондензационен режим, MW;

• проверка на плътността на водата в кондензатора чрез

систематичен контрол на солеността на кондензата;

• проверка на съдържанието на кислород в кондензата

след кондензни помпи.
Методите за наблюдение на работата на кондензационния агрегат, неговата честота се определят от местните инструкции, в зависимост от специфичните условия на работа.
Изпълнението на тези изисквания гарантира надеждността и ефективността на турбинната инсталация.
Замърсяването на повърхността на кондензаторните тръби със сол или биологични отлагания (обикновено от страната на охлаждащата вода) увеличава температурната разлика в кондензатора и съответно налягането от
работеща пара. Влошаване на вакуума в сравнение с дупките. отрицателна стойност, съответстваща на чистата повърхност на тръбите, води до значително намаляване на ефективността на турбинната инсталация, а понякога и до ограничаване на мощността на турбината. Например, за турбини с параметри на активната пара от 240 kgf/cm2, 540°C, влошаване на вакуума от 1% води до увеличение специфично потреблениетоплина с около 0,9-1,5% при номиналния товар на турбоагрегата. В тази връзка по време на работа на турбината трябва да се извършва внимателен мониторинг на чистотата на повърхността на кондензаторите и да се вземат навременни мерки за нейното почистване.
Замърсяването на тръбните листове на кондензатора увеличава неговото хидравлично съпротивление, което намалява потока на охлаждащата вода и влошава вакуума. Следователно хидравличното съпротивление трябва да се контролира от спада на налягането на входа и изхода на кондензатора при определен дебит на охлаждащата вода. Ако стандартното съпротивление е превишено, трябва да се извърши почистване.
Трябва да се има предвид, че периодичното почистване на кондензаторните тръби не решава напълно проблема с поддържането на възможно най-висока ефективност. Постепенното увеличаване на отлаганията в тръбите, които се образуват между две почиствания, ще накара турбината да работи при малко по-нисък вакуум, отколкото чист кондензатор. В допълнение, висококачественото почистване на тръбите изисква спиране на турбината или намаляване на натоварването и значителни разходи за труд. Поради това е много важно да се предприемат превантивни мерки за предотвратяване на замърсяване на тръбите на кондензатора и произтичащото от това влошаване на вакуума.
Тези дейности се определят в зависимост от характера и състава на находищата.
При органично замърсяване на тръбите микроорганизмите и водораслите, съдържащи се в циркулиращата вода, взета от естествени или изкуствени резервоари, се утаяват на повърхността на тръбопроводната система от страната на водата. Под въздействието на благоприятни температурни условия в кондензатора, микроорганизмите, фиксирани на повърхността на тръбите, започват постепенно да растат, образувайки с течение на времето значителен слой от слузести отлагания, които влошават преноса на топлина от пара към вода (увеличаване на температурната разлика). Освен това напречното сечение на тръбите намалява, което води до увеличаване на хидравличното съпротивление на кондензатора и намаляване на потока вода през него.
Ефективно средство за борба с органичните отлагания е третирането на циркулационна вода с хлор или меден сулфат. В този случай повърхността на тръбите се активира от хлор или витриол и става токсична за микроорганизмите. Преди да се пристъпи към системно третиране на циркулационна вода с реагенти, е необходимо да се извърши цялостно механично или хидромеханично почистване на тръбите, тъй като в този случай ефективността на превантивните мерки ще бъде по-висока.
В кондензатора се появяват плътни неорганични отлагания (нагар) с повишено съдържание на соли на твърдост Ca(HCO3)2 и Mg(HCO3)2 в циркулационната вода. Подобни условия често се създават в циркулационни водоснабдителни системи, където поради изпаряването на водата и захранването на системата с вода, съдържаща соли, солеността на циркулационната вода се увеличава и когато гранична стойносткарбонатна твърдост, разлагането на бикарбонатите започва с отлагането на соли върху повърхността на кондензаторните тръби.
Превантивните мерки срещу образуването на неорганични отлагания са организирането на рационален режим за прочистване и попълване на системи за рециклиране на вода, както и химическо третиране на водата - фосфатиране или подкисляване. Използването на химически методи за подобряване на качеството на циркулиращата вода води до необходимостта от обработка на големи количества вода и изисква значителни разходи, поради което в момента методът за непрекъснато механично почистване на кондензаторните тръби с гумени топки става все по-разпространен. Опитът от експлоатацията на електроцентрали с въведени инсталации за топково почистване на кондензаторните тръби показа висока ефективност този методза предотвратяване на замърсяване, както неорганично, така и органично.
Определената от PTE граница на влошаване на вакуума с 0,5% спрямо стандартната, след достигането на която кондензаторът трябва да се почисти, е до известна степен условна, но трябва да се спазва, за да се предотврати прекомерно намаляване на ефективността на турбинната централа и да се установи честотата на почистване на кондензатора в електроцентралата.
Дебитът на охлаждащата вода се контролира чрез директно измерване с помощта на сегментни диафрагми, използвани за водопроводи с голям диаметър, или се определя от топлинния баланс на кондензатора за нагряване на водата и дебита на отработената пара. Измерването на дебита на охлаждащата вода също ви позволява да контролирате състоянието на циркулационните помпи според техните характеристики.
Всмукването на въздух през течове в кондензатора и вакуумната система на турбинната инсталация влияе върху процеса на пренос на топлина от страната на парата на кондензаторните тръби, увеличавайки температурната разлика, както и съдържанието на кислород в кондензата на отработената пара.
Създаването на абсолютна плътност на кондензатора и вакуумната система на турбинната инсталация е невъзможно. Засмукването на въздуха се осъществява чрез различни течове в ставите на свързващите части, фланцовия съединител на LPC, фланцовите връзки на тръбопроводите под вакуум, във фитингите, през крайните уплътнения на турбината в случай на незадоволителна работа. В този случай количеството засмукан въздух зависи от натоварването на турбината. С намаляване на преминаването на пара в кондензатора наполовина в сравнение с номиналния режим, всмукването на въздух може да се увеличи с 30–40% поради увеличаване на броя на турбинните агрегати, работещи под вакуум (регенеративни нагреватели и др.).
В случай на използване на пароструйни ежектори, те могат да преминат в режим на претоварване, когато количеството засмукан въздух надвиши работния капацитет на ежектора. Това влошава вакуума в кондензатора и увеличава съдържанието на кислород в кондензата. При използване на водоструйни ежектори повишаването на налягането в кондензатора е по-малко, отколкото при използване на пароструйни ежектори, тъй като с големи вендузи те не се разпадат, а продължават да работят стабилно в съответствие с техните характеристики в сух въздух.
Максимално допустимите стойности на засмукване на въздух, предписани от PTE, се основават на стойностите, практически постигнати при работа. Плътността на вакуумната система се оценява чрез директно измерване на количеството въздух, засмукан от пароструйния ежектор, като се използва разходомер на дроселната клапа. При инсталации с водоструйни ежектори, при които не е възможно директно измерване на дебита на отработения въздух, се използва характеристиката на ежектора - зависимостта на налягането от смукателната страна на ежектора от въздушния поток. Ако бъдат открити големи засмуквания на въздух, всички течове трябва да бъдат идентифицирани и отстранени възможно най-скоро. Идентифицирането на смукателни петна се извършва на работеща машина с помощта на халогенни детектори за течове, на спряна - чрез наводняване на вакуумната система с вода и визуална проверка. Изключително ефективен начин за намиране на течове във вакуумна система е тестването под налягане с пара.
Един от важни задачиподдържането на необходимото качество на кондензата е да се гарантира надеждността на работа. Източникът на замърсяване на кондензата може да бъде течове в тръбопроводната система на кондензатора, през която в кондензата навлиза охлаждаща вода, чието налягане е много по-високо от налягането в парното пространство на кондензатора. Количеството засмукана циркулационна вода може да е незначително, но дори малко количество от нея е достатъчно, за да доведе кондензата на турбината по отношение на твърдостта извън границите, разрешени от PTE. Така че, за турбината K-300-240 засмукването на циркулираща вода с твърдост например 300 mg / l (чиста река, езерна вода) в количество 8-10 l / h вече е неприемливо. Контролът на вендузите на циркулиращата вода се извършва от химичен анализтвърдост кондензат.
Течове в тръбопроводната система могат да възникнат в местата на разширение на тръбите в тръбните листове поради дефекти на разширението, в самите тръби могат да се появят пукнатини и язви на материала в резултат на агресивното действие на водата.
За да се осигури плътността на валцованите съединения, върху тръбните листове на кондензаторите се нанасят уплътнителни покрития (битумно покритие, гумиране). Намаляването на вероятността от увреждане на метала по дължината на тръбите се осигурява чрез избора на материал на тръбата в съответствие с качеството на охлаждащата вода.
Ако в кондензата има корозивни газове, по-специално кислород, тръбопроводите и оборудването, разположени в зоната от кондензатора до деаератора, са подложени на корозия. Корозионните продукти, отнесени към деаератора, а оттам към котела, отлагайки се върху нагряващите повърхности, създават предпоставки за тежки аварии поради изгаряне на тръби,
По правило кондензаторите имат задоволителна деаерираща способност и осигуряват съдържанието на кислород в кондензата след кондензатора в границите, предписани от PTE. Въпреки това, ако пътят под вакуум до кондензните помпи не е плътен, е възможно засмукване на въздух и абсорбиране на кислород от кондензата, деаериран в кондензатора. Всмукване на въздух в тръбопроводи за конденз, т.е. директно във водата са най-опасни, тъй като дори малко количество засмукан въздух е достатъчно, за да зарази целия кондензатен поток.
Постоянният мониторинг на съдържанието на кислород в кондензата дава възможност за своевременно вземане на мерки за предотвратяване на корозия на метала по пътя на конденза. Контролът на съдържанието на кислород в кондензата се извършва чрез химичен анализ на взетата проба. Пробата от кондензат се взема след кондензните помпи, така че целият смукателен път под вакуум от кондензатора до помпата е под контрол.
Може да възникне засмукване на въздух в смукателния път на кондензната помпа заварени съединенияс некачественото им изпълнение, чрез течове фланцови връзкитръбопроводи, уплътнения на клапани. Течовете трябва да бъдат отстранени чрез повторно заваряване на ставите, монтиране на уплътнения във фланцови съединения, организиране на хидравлични уплътнения за стебла на клапани, използване на вакуумни фитинги и др.

Конструкция на парна турбина

В структурно отношение съвременната парна турбина (фиг. 3.4) се състои от един или повече цилиндъра, в които протича процесът на преобразуване на парната енергия, и редица устройства, които осигуряват организацията на нейния работен процес.

Цилиндър. Основният възел на парната турбина, в който вътрешната енергия на парата се преобразува в кинетичната енергия на парния поток и след това в механичната енергия на ротора, е цилиндърът. Състои се от неподвижно тяло (статор на турбина на две части, разделен с хоризонтална цепка; направляващи (дюзови) лопатки, лабиринтни уплътнения, входящи и изпускателни тръби, лагерни опори и др.) и ротор, въртящ се в това тяло (вал, дискове, роторни лопатки и др.). Основната задача на лопатките на дюзите е да преобразуват потенциалната енергия на парата, разширяваща се в масивите на дюзите с намаляване на налягането и едновременно намаляване на температурата, в кинетичната енергия на организиран поток на пара и да я насочат към роторните лопатки. Основната цел на роторните лопатки и ротора на турбината е да преобразуват кинетичната енергия на парния поток в механичната енергия на въртящия се ротор, която от своя страна се преобразува в електрическа енергия в генератора. Роторът на мощна парна турбина е показан на фигура 3.5.

Броят на короните на лопатките на дюзите във всеки цилиндър на парна турбина е равен на броя на короните на работните лопатки на съответния ротор. В съвременния мощен парни турбиниима цилиндри с ниско, средно, високо и свръхвисоко налягане (фиг. 3.6.). Обикновено цилиндър със свръхвисоко налягане е цилиндър, налягането на парата на входа на който надвишава 30,0 MPa, цилиндър с високо налягане е турбинна секция, налягането на парата на входа на който варира между 23,5 - 9,0 MPa, a цилиндърът със средно налягане е турбинна секция, налягането на парата на входа към която е около 3,0 MPa, цилиндърът с ниско налягане е секция, налягането на парите на входа към която не надвишава 0,2 MPa. В съвременните турбинни агрегати с висока мощност броят на цилиндрите с ниско налягане може да достигне 4, за да се осигури приемлива по сила дължина на работните лопатки на последните етапи на турбината.

Пароразпределителни органи. Количеството пара, постъпващо в цилиндъра на турбината, се ограничава чрез отваряне на клапани, които заедно с контролния етап се наричат ​​пароразпределителни устройства. В практиката на турбиностроенето се разграничават два вида пароразпределение - дросел и дюза. Разпределението на парата на дросела осигурява подаване на пара след като клапанът се отвори равномерно по цялата обиколка на короната на лопатките на дюзите. Това означава, че функцията за промяна на дебита се изпълнява от пръстеновидната междина между клапана, който се движи, и неговата седалка, която е фиксирана. Процесът на промяна на скоростта на потока в този дизайн е свързан с дроселиране. Колкото по-малко е отворен клапанът, толкова по-голяма е загубата на налягане на парата от дроселирането и толкова по-нисък е неговият дебит на цилиндър.

Пароразпределението на дюзата включва разделяне на направляващите лопатки около обиколката на няколко сегмента (групи дюзи), всеки от които има отделно захранване с пара, оборудвано със собствен клапан, който е затворен или напълно отворен. Когато вентилът е отворен, загубата на налягане върху него е минимална, а дебитът на парата е пропорционален на частта от окръжността, през която тази пара влиза в турбината. По този начин при разпределението на парата с дюзата няма процес на дроселиране и загубите на налягане са сведени до минимум.

В случай на високо и свръхвисоко начално налягане в системата за вход на пара се използват така наречените разтоварващи устройства, които са предназначени да намалят първоначалния спад на налягането през клапана и да намалят силата, която трябва да се приложи към клапана, когато е отвори.

В някои случаи дроселирането се нарича още качествено регулиране на парния поток към турбината, а разпределението на парата на дюзата се нарича количествено.

Регулаторна система. Тази система ви позволява да синхронизирате турбогенератора с мрежата, да зададете определеното натоварване при работа в общата мрежа и да осигурите прехвърлянето на турбината към работа на празен ходкогато електрическият товар бъде отстранен. електрическа схемаиндиректни системи за управление с центробежен регулатор на скоростта е показано на фигура 3.7.

С увеличаване на скоростта на ротора на турбината и съединителя на регулатора, центробежната сила на натоварванията се увеличава, съединителят на регулатора на скоростта1 се издига, компресира пружината на регулатора и завърта лоста AB около точка B. Макарата2, свързана с лоста в точка C се движи от средната позиция нагоре и свързва горната кухина на линията 4 на хидравличния сервомотор през прозорец a и долната линия с дренажната линия 5 през прозорец b. Под въздействието на разликата в налягането буталото на сервомотора се движи надолу, затваряйки контролния клапан6 и намалявайки преминаването на пара в турбината7, което ще доведе до намаляване на скоростта на ротора. Едновременно с преместването на пръта на сервомотора, лостът AB се завърта спрямо точка А, премествайки макарата надолу и спирайки потока на течност към сервомотора. Макарата се връща в средно положение, което стабилизира прехода при нова (намалена) скорост на ротора. Ако натоварването на турбината се увеличи и скоростта на ротора спадне, тогава регулаторните елементи се изместват в посока, обратна на разглежданата посока и процесът на регулиране протича по същия начин, но с увеличаване на потока на пара в турбината. Това води до увеличаване на скоростта на въртене на ротора и възстановяване на честотата на генерирания ток.

Системите за управление на парни турбини, използвани например в атомни електроцентрали, като правило използват турбинно масло като работна течност. Отличителна черта на системите за управление на турбината K-300240-2 и K-500-240-2 е използването на парен кондензат вместо турбинно масло в системата за управление. На всички турбини на NPO "Turboatom", в допълнение към традиционните хидравлични системи за управление, се използват електрохидравлични системи за управление (EGSR) с по-висока скорост.

Забрана. В турбинните агрегати традиционно се използва "ниска скорост" - няколко оборота в минута - забрана. Въртящото устройство е предназначено за бавно въртене на ротора при стартиране и спиране на турбината, за да се предотврати термично изкривяване на ротора. Един от дизайните на въртящото устройство е показан на фиг. 3.8. Той включва електродвигател с червяк, свързан с червячно колело1, разположено на междинния вал. На спиралната шпонка на този вал е монтирано задвижващо цилиндрично зъбно колело, което, когато блокиращото устройство е включено, се зацепва със задвижваното цилиндрично зъбно колело, разположено на вала на турбината. След подаване на пара към турбината, скоростта на ротора се увеличава и задвижващата предавка автоматично се изключва.

Лагери и опори. Парните турбини са разположени по правило хоризонтално в машинното отделение на електроцентралата. Тази подредба определя използването в турбината, заедно с опорни лагери, както и опорно-опорни лагери 3 (виж фиг. 3.8). За опорните лагери най-разпространеният в енергетиката е техният сдвоен брой - има два опорни лагера за всеки ротор. За тежки ротори (ротори с ниско налягане на високоскоростни турбини със скорост 3000 об./мин. и всички ротори на „нискоскоростни“ турбини със скорост 1500 об./мин. без изключение) могат да се използват традиционни за изграждането на силови турбини лагери на втулката. В такъв лагер долната половина на втулката действа като опорна повърхност, а горната половина действа като амортисьор за всякакви смущения, които възникват по време на работа. Такива смущения включват остатъчния динамичен дисбаланс на ротора, смущения, възникващи при преминаването на критични скорости, смущения, дължащи се на променливи сили от въздействието на парния поток. Силата на тежестта на тежките ротори, насочена надолу, е в състояние да потисне, като правило, всички тези смущения, което осигурява гладко движение на турбината. А за сравнително леки ротори (ротори с високо и средно налягане) всички изброени смущения могат да бъдат значителни в сравнение с теглото на ротора, особено при парен поток с висока плътност. За потискане на тези смущения са разработени така наречените сегментни лагери. В тези лагери всеки сегмент има повишена амортизираща способност в сравнение с плъзгащ лагер.

Естествено, дизайнът на сегментен опорен лагер, където всеки сегмент се захранва с масло поотделно, е много по-сложен от плъзгащ лагер. Рязко повишената надеждност обаче плаща за това усложнение.

Що се отнася до опорния лагер, неговият дизайн е обмислен изчерпателно от Стодола и практически не е претърпял никакви промени през миналия век. Опорите, в които са разположени тягата и опорните лагери, са изпълнени плъзгащи се с „фиксна точка“ в областта на опорния лагер. Това осигурява минимизиране на аксиалните хлабини в областта на максималното налягане на парата, т.е. в областта на най-късите лопатки, което от своя страна позволява минимизиране на загубите от течове в тази зона.

Типичен дизайн на 50 MW едноцилиндрова кондензационна турбина с начални параметри на парата 8,8 MPa, 535 ° C е показан на фиг. 3.8. Тази турбина използва комбиниран ротор. Първите 19 диска, работещи във високотемпературна зона, са изковани като едно цяло с вала на турбината, последните три диска са монтирани.

Фиксирана дюзова решетка, фиксирана в дюзови кутии или диафрагми със съответна въртяща се работна решетка, фиксирана върху следващия диск по хода на парата, се нарича турбинно стъпало. Пътят на потока на разглежданата едноцилиндрова турбина се състои от 22 етапа, от които първият се нарича регулиращ. Във всяка дюзова решетка парният поток се ускорява и придобива посока на безударно навлизане в каналите на работните лопатки. Силите, развивани от парния поток върху лопатките на ротора, въртят дисковете и свързания с тях вал. Тъй като налягането на парата намалява по време на преминаването от първия към последния етап, специфичният обем на парата се увеличава, което изисква увеличаване на сеченията на потока на дюзата и работните решетки и съответно височината на лопатките и средния диаметър на етапите.

Към предния край на ротора е прикрепен прикрепен край на вала, на който са монтирани предпазни превключватели (сензори на автоматичното предпазно устройство), които действат върху спирателните и управляващите клапани и спират навлизането на пара в турбината, когато скоростта на ротора е надвишава с 10–12% спрямо изчисления.

Статорът на турбината се състои от корпус, в който са заварени кутии с дюзи, свързани чрез заваряване към кутии на клапани, държачи на крайни уплътнения, държачи на диафрагми, самите диафрагми и техните уплътнения са монтирани. Корпусът на тази турбина, освен обичайния хоризонтален конектор, има два вертикални конектора, които го разделят на предна част, средна част и изходяща тръба. Предната част на тялото е лята, средната част на тялото и изходната тръба са заварени.

Аксиалният лагер е разположен в предния картер, а аксиалните лагери на роторите на турбината и генератора са разположени в задния картер. Предният картер е монтиран върху фундаментна плоча и при термично разширение на корпуса на турбината може да се движи свободно по тази плоча. Задният картер е направен в едно цяло с изпускателната тръба на турбината, която остава неподвижна по време на термично разширение поради фиксирането си чрез пресичането на напречните и надлъжните шпонки, образувайки така наречената фиксираща точка на турбината или мъртва точка. В задната част на картера на турбината е разположено устройство за завъртане.

Турбината K-50-90 използва система за разпределение на пара с дюза, т.е. количествено регулиране на парния поток. Устройството за автоматично управление на турбината се състои от четири управляващи клапана, разпределителен вал, свързан със зъбна рейка към сервомотор. Сервомоторът получава импулс от регулатора на скоростта и регулира позицията на клапаните. Профилите на гърбиците са проектирани така, че управляващите клапани да се отварят един след друг на свой ред. Последователното отваряне или затваряне на клапаните елиминира дроселирането на парата, преминаваща през напълно отворени клапани при намалено натоварване на турбината.

Кондензатор и вакуумна система.

По-голямата част от турбините, използвани в глобалния енергиен сектор за производство на електрическа енергия, са кондензационни. Това означава, че процесът на разширяване на работната течност (водна пара) продължава до налягания, много по-ниски от атмосферното. В резултат на такова разширение допълнително генерираната енергия може да бъде няколко десетки процента от общото производство.

Кондензаторът е топлообменник, предназначен да преобразува отработената в турбината пара в течно състояние (кондензат). Кондензацията на пара възниква, когато тя влезе в контакт с повърхността на тяло, което има по-ниска температура от температурата на насищане на парата при дадено налягане в кондензатора. Кондензацията на пара се придружава от отделяне на топлина, която преди това е била изразходвана за изпаряване на течността, която се отстранява с помощта на охлаждаща среда. В зависимост от вида на охлаждащата среда кондензаторите се делят на водни и въздушни. Съвременните парни турбини обикновено са оборудвани с водни кондензатори. Въздушните кондензатори имат по-сложен дизайн в сравнение с водните кондензатори и в момента не се използват широко.

Кондензационният агрегат на парна турбина се състои от самия кондензатор и допълнителни устройства, които осигуряват неговата работа. Охлаждащата вода се подава към кондензатора от циркулационна помпа. Кондензните помпи се използват за изпомпване на кондензат от долната част на кондензатора и подаването му към регенеративната система за отопление на захранващата вода. Устройствата за засмукване на въздух са предназначени да отстраняват въздуха, влизащ в турбината и кондензатора заедно с пара, както и чрез течове във фланцови връзки, крайни уплътнения и други места.

Диаграма на най-простия повърхностен кондензатор от воден тип е показана на фиг. 3.9.

Състои се от корпус, чиито крайни страни са затворени с тръбни плочи с кондензаторни тръби, като краищата им се отвеждат във водните камери. Камерите са разделени от преграда, която разделя всички кондензаторни тръби на две секции, образувайки така наречените "проходи" за вода (в случая два прохода). Водата навлиза във водната камера през тръба и преминава през тръби, разположени под преградата. AT ротационна камераводата преминава във втория участък от тръби, разположен на височина над преградата. През тръбите на тази секция водата тече в обратна посока, като прави втория "преход", навлиза в камерата и се насочва към дренажа през изпускателната тръба.

Парата, идваща от турбината в парното пространство, кондензира върху повърхността на кондензаторните тръби, вътре в които тече охлаждащата вода. Поради рязкото намаляване на специфичния обем пара в кондензатора се създава ниско налягане (вакуум). Колкото по-ниска е температурата и колкото по-голям е дебитът на охлаждащата среда, толкова по-дълбок вакуум може да се получи в кондензатора. Полученият кондензат изтича в долната част на корпуса на кондензатора и след това в кондензатоуловителя.

Отстраняването на въздух (по-точно паровъздушна смес) от кондензатора се извършва от въздухоотвеждащо устройство през тръба8. За да се намали обемът на засмукваната паровъздушна смес, тя се охлажда в специално обособено с помощта на преграда отделение за кондензатор - въздушен охладител.

За изсмукване на въздух от въздушния охладител е монтиран тристепенен пароструен ежектор - основният. В допълнение към главния ежектор, който постоянно работи, турбинният агрегат е снабден с пусков кондензатор ежектор (водоструйка) и ежектор за пусковата циркулационна система. Стартовият кондензаторен ежектор е предназначен за бързо задълбочаване на вакуума при стартиране на турбината. Ежекторът на стартовата циркулационна система се използва за засмукване на паровъздушната смес от циркулационната система на кондензатора. Кондензаторът на турбинната централа също е оборудван с два кондензни колектора, от които полученият кондензат непрекъснато се изпомпва от кондензни помпи.

На преходната тръба на кондензатора има приемни и изпускателни устройства, чиято цел е да осигурят изпускането на пара от котела към кондензатора, заобикаляйки турбината, в случай на внезапно изхвърляне на пълно натоварване или в режими на пускане. Дебитът на изпусканата пара може да достигне 60% от общия поток на пара към турбината. Конструкцията на всмукателното и изпускателното устройство осигурява, в допълнение към намаляването на налягането, намаляване на температурата на парата, изпускана в кондензатора, със съответното й регулиране. Тя трябва да се поддържа с 10–20°C над температурата на насищане при дадено налягане на кондензатора.

Междинно прегряване и регенерация в турбинни инсталации. В топлоелектрическа централа с повторно нагряване, парата след разширение в цилиндъра за високо налягане (HPC) на турбината се изпраща в котела за повторно нагряване, където температурата й се повишава до почти същото ниво като преди HPC. След междинно прегряване парата се изпраща в цилиндъра с ниско налягане, където се разширява до налягането в кондензатора.

Ефективността на идеален топлинен цикъл с повторно загряване зависи от параметрите на парата, отстранена за повторно загряване. Оптималната температура на парата T 1op t, при която тя трябва да бъде изхвърлена за повторно нагряване, може да бъде приблизително оценена като 1,02–1,04 от температурата на захранващата вода. Налягането на парата преди повторно нагряване обикновено се избира да бъде 0,15-0,3 от налягането на активната пара. В резултат на повторното загряване общата икономичност на цикъла ще се увеличи. В същото време, поради намаляване на влажността на парата в последните етапи на турбината с ниско налягане, относителната вътрешна ефективност ще се увеличи. тези стъпки и следователно ефективността също ще се увеличи. цялата турбина. Загубата на налягане Δ p pp в пътя за повторно нагряване (в тръбопровода за пара от турбината до котела, прегревателя и тръбопровода за пара от котела до турбината) намалява ефекта от повторното нагряване на парата и следователно не повече от 10% от допуска се абсолютна загуба на налягане в повторния нагревател.

Системата за регенерация в турбинните инсталации включва нагряване на кондензата, образуван в кондензатора, с пара, която се взема от пътя на потока на турбината. За да направите това, основният поток от кондензат преминава през нагревателите, в тръбопроводната система на която влиза кондензатът, а парата от турбината се подава към корпуса. За загряване на основния кондензат между тях се използват нагреватели с ниско налягане (LPH), нагреватели с високо налягане (HPV) и деаератор (D). Деаераторът е предназначен да отстранява останалия въздух, разтворен в кондензата, от основния конденз.

Идеята за регенерация в PTU възниква във връзка с необходимостта от намаляване на топлинните загуби в кондензатора. Известно е, че топлинните загуби с охлаждащата вода в кондензатора на турбината са право пропорционални на количеството отработена пара, постъпваща в кондензатора. Консумацията на пара в кондензатора може да бъде намалена значително (с 30-40%), като се използва за загряване на захранващата вода зад турбинните стъпала, след като е свършила работа в предходните стъпала. Този процес се нарича регенеративно загряване на питателна вода. Регенеративният цикъл има по-висока средна входяща топлина при постоянна изходна температура в сравнение с конвенционалния цикъл и следователно има по-висока топлинна ефективност. Увеличаването на ефективността в цикъл с регенерация е пропорционално на мощността, генерирана от потреблението на топлина, т.е. въз основа на топлината, прехвърлена към захранващата вода в системата за регенерация. Чрез регенеративно нагряване температурата на захранващата вода може да се повиши до температура, близка до температурата на насищане, съответстваща на налягането на активната пара. Това обаче би увеличило значително топлинните загуби с отработените газове на котела. Следователно международните стандарти за стандартни размери на парни турбини препоръчват избор на температура на захранващата вода на входа на котела, равна на 0,65–0,75 от температурата на насищане, съответстваща на налягането в котела. В съответствие с това, при свръхкритични параметри на парата, по-специално при начално налягане eр0=23,5 MPa, температурата на захранващата вода се приема 265–275°С.

Регенерацията има положителен ефект върху относителната вътрешна ефективност. първите етапи поради увеличения поток на пара през HPC и съответното увеличаване на височината на лопатките. Намалява се обемното преминаване на парата през последните степени на турбината по време на регенерация, което намалява загубите с изходната скорост в последните степени на турбината.

В съвременните парни турбинни инсталации със средна и висока мощност, за да се повиши тяхната ефективност, се използва широко разработена система за регенерация, използваща парни крайни лабиринтни уплътнения, уплътнения на стеблото на контролния клапан на турбината и др. (фиг. 3.10).

Свежата пара от котела постъпва в турбината по главния паропровод с параметър mi 0 ,t 0 . След разширяване в пътя на потока на турбината до налягане k, той се изпраща към кондензатора. За да се поддържа дълбок вакуум, паровъздушна смес се изсмуква от парното пространство на кондензатора от главния ежектор (EA). Кондензатът на отработената пара се влива в колектора на кондензат, след което се подава от помпи за кондензат (KN) през охладителя на ежектора (OE), охладителя на парата на ежектора за засмукване на уплътнението (OS), нагревателя на салниковата кутия (SP) и ниско налягане регенеративни нагреватели P1, P2 към обезвъздушител D. Обезвъздушителят е предназначен за отстраняване на разтворените в кондензата агресивни газове (О2 и СО2), които причиняват корозия на метални повърхности. Кислородът и свободният въглероден диоксид попадат в кондензата поради засмукване на въздух чрез течове във вакуумната система на турбинната инсталация и с допълнителна вода. В деаератора агресивните газове се отстраняват чрез нагряване на кондензата и подхранващата вода с пара до температурата на насищане на нагряващата пара. В съвременните парни турбини се монтират деаератори с високо налягане от 0,6–0,7 MPa с температура на насищане 158–165 ° C. Парният кондензат в участъка от кондензатора до деаератора се нарича кондензат, а в участъка от деаератора до котела - захранваща вода.

Захранващата вода от деаератора се поема от захранващата помпа (PN) и под високо налягане (на агрегати със суперкритични и суперсуперкритични параметри на парата до 35 MPa) се подава през нагреватели с високо налягане ПЗ, П4 към котела.

Парата от крайните лабиринтни уплътнения на турбината се изсмуква от крайните уплътнителни камери, където налягането се поддържа на 95-97 kPa, чрез специален ежектор и се насочва към охладителя на смукателния ежектор, през който преминава основният кондензат изпомпани. Част от парата под налягане от крайните лабиринтни уплътнения се изпраща към първата и третата регенеративна екстракция. За да се предотврати засмукването на въздух във вакуумната система през крайните уплътнения на турбината, във всяка предпоследна камера на крайните уплътнения се поддържа леко свръхналягане (110–120 kPa) с помощта на специален регулатор, монтиран на подаването на уплътняваща пара към тази камера от обезвъздушителя.

Хранене растение. Захранващата инсталация на турбинния агрегат се състои от главна захранваща помпа с турбинно задвижване, пускова захранваща помпа

помпа с електрическо задвижване и хидрофорни помпи с електрическо задвижване. Захранващата инсталация е предназначена за подаване на захранваща вода от деаератора през нагревателите с високо налягане към котела. Помпата стартира, когато уредът е натоварен на 50–60% и е проектиран да работи в диапазона 30–100%. Стартовата захранваща помпа PEN се задвижва от асинхронен електродвигател.

Определящият фактор за надеждната и ефективна работа на парните турбини в електроцентралите е оптималната работа на кондензационните агрегати. Основната цел на кондензационния агрегат на парна турбина е кондензацията на отработената пара на турбината, която съдържа примес от некондензиращи газове, главно въздух, проникващ през течове във вакуумната система на турбинния агрегат. За да се поддържа вакуум в парното пространство на кондензатора, некондензиращите газове трябва постоянно да се отстраняват. За тази цел обикновените вакуумни системи от ежекторен тип се използват в руските електроцентрали повече от 50 години.
В съвременните пазарни реалности процесът на намаляване на разходите за производство на електрическа и топлинна енергия е ключов фактор за оцеляване в условията на ожесточена пазарна конкуренция за генериращите компании. Основният недостатък на работата на парни ежектори за изпомпване на паровъздушната смес е изгарянето на гориво за генериране на пара. Недостатъците на работещите водоструйни ежектори са високата консумация на техническа вода, консумацията на електроенергия, изразходвана за работата на подемните помпи, и загубата на химически обезсолена вода.
Предлаганите от нашата компания вакуумни системи за изпомпване на паровъздушна смес от кондензатора на парни турбини на електроцентрали се състоят от двустепенни вакуумни помпи с течен пръстен със система за кондензиране на парата чрез впръскване на вода преди да влезе в помпата, топлина топлообменник със затворен охлаждащ контур за течния пръстен на системата и сепаратор за разделяне на въздух и вода. Принципът на действие на вакуумна система с течен пръстен се основава на изпомпване на некондензиращи газове (въздух) с остатъчно съдържание на пари, които компресират сместа пара-въздух и я освобождават в атмосферата. Тези вакуумни системи работят надеждно в продължение на много десетилетия и са индустриален стандарт в енергийната индустрия в европейските страни и САЩ, и в последните годинисе прилага активно в азиатски страни, като Индия, Китай, Корея и Япония и др.
Изчисленията за изплащане показват, че максималните нива на изплащане на оборудването са в електроцентрали, използващи система за приемане на вода с директен поток от резервоари.
Схемата на електроцентралите с еднократен цикъл на техническо водоснабдяване е показана на схема № 1.

Във връзка със съществуващия проблем с използването на водата, основните компании за производство на електроенергия в Русия търсят начини за намаляване на потреблението на вода, взета от водни тела. Това се дължи на приемането на 26 декември 2014 г. на Указ на правителството на Руската федерация N 1509 „За размерите на плащането за използване на водни обекти, собственост на федералното правителство, и изменения в раздел I от ставките на плащане за използване на водни тела, собственост на федералното правителство“. В резултат на това годишният коефициент за използване на водните тела на Руската федерация бързо нараства с 15% годишно. Това решение води до значително намаляване на нивото на конкурентоспособност на топлоелектрическите централи (ТЕЦ) с директни системи, където средният дял на разходите за водоснабдяване на ТЕЦ с директни системи техническо водоснабдяванеот общите разходи за производство на енергия през 2013 г. възлиза на 3,4%, а до 2017 г. ще нарасне до 8,2%, а в някои топлоелектрически централи - до 12%.

Едно от решенията за намаляване на таксите за потребление на вода е замяната на водоструйните ежектори с вакуумни системи, базирани на помпи с течен пръстен. Средно при такива замени периодът на изплащане ще бъде от 3 до 6 години и ще позволи:
- намаляване на консумацията на енергия на вакуумната единица с ~ 7 пъти;
- да се намали консумацията на технологична вода за вакуумната инсталация с ~ 50 пъти или повече;
- премахване на загубата на химически обезсолена вода.

В крайна сметка оперативни разходивакуумните системи с течен пръстен са с 60-80% по-ниски в сравнение с ежекторните системи.
Схемата на електроцентрали с вакуумни инсталации с течен пръстен е показана на схема № 2.

Ние извършваме оптимален подбор на оборудване, осигурявайки баланс между производителността на вакуумната система и ефективността на турбината. Благодарение на широка гама от вакуумни помпи, всяка вакуумна система е проектирана индивидуално, в съответствие с всички изисквания на клиента, балансирайки производителността на вакуумната система и ефективността на турбината, както и като се вземат предвид следните фактори:

• Практически условия за работа на електроцентрали с нормално и аварийно засмукване;
• В съответствие с чуждестранните и местните стандарти за енергийната индустрия;
• Практическо лято и Зимни условия;
• Основните предимства на вакуумната система:
• двустепенна вакуумна помпа с течен пръстен, оптимизирана специално за приложения за производство на електроенергия;
• Оптимална скорост на изпомпване за всяка турбина с мощност до 1500 MW и повече;
• Предназначен за постоянна работапод вакуум, близък до налягането на наситените пари;
• Надеждна и стабилна работа в различни режими, нечувствителна към резки промени в натоварването;
• Минимална необходима консумация на енергия
• Без загуба на кондензат/хим. деминерализирана вода.
• тестове по стандарти на ВУ;

За да изчислите и предоставите TCH на вашия адрес, моля, изпратете техническо заданиеили попълнете нашата Анкета.

Всмукването на въздух във вакуумната система е основната причина за влошаване на вакуума и има решаващо влияние върху намаляването на наличната мощност и ефективността на турбинната инсталация: всеки процент намаление на вакуума намалява ефективността и генерираната мощност с ~ 0,85% от номиналната стойност. Всеки 20 kg/h въздух намалява вакуума с 0,1%, което намалява мощността и ефективността с ~0,08% (виж Фиг. 1).

Според експлоатационния опит най-вероятни и значими са следните места на засмукване на въздух в турбинни инсталации:

• лабиринти от крайни уплътнения, особено цилиндри с ниско налягане (до 60% от вендузите);
• фланцови съединения на корпуси под вакуум, особено при наличие на топлинни цикли и температурни разлики на свързаните елементи;
• заварени шевове на корпуси и тръбопроводи под вакуум, особено в близост до плоски стени и компенсатори на лещи.

Когато турбината не работи, се използват следните методи за откриване на смукателни петна:

• хидравлично кримпване (в този случай водата се излива до отворите на LPC уплътненията);
• въздушно пресоване с различни начинивизуализация на течове;
• изпитване на парно налягане на вакуумни кухини с наситена пара;
• пневмохидравлично изпитване на налягането, ноу-хау (в същото време целият цилиндър с ниско налягане се пълни с вода до приемника и за повишаване на вътрешното налягане се подава сгъстен въздух към горната част на турбината).

При работеща турбина се използват други методи за откриване на смукателни петна:

• търсене със светлинни влакна или пламък на свещ (противопоказано при генератори с водородно охлаждане);
• продухване на вероятни места на засмукване с флуорсъдържащи газове (халогени) с тяхното обозначение на изхода на ежектора.

Методът с използване на халогенни (халогенни) детектори за течове има предимства, т.к ви позволява бързо и точно да посочите мястото на засмукване. При съмнителни случаи на близост на няколко места на засмукване се вземат мерки за изключване на едно от тях. Така например, при временно повишаване на налягането на парата в захранващия колектор на крайното уплътнение до видимо пара, засмукването през лабиринтите е изключено и засмукването е възможно само между фланците на камината.

Най-лесният начин за използване на халогенни детектори за течове, произведени от индустрията, е наличието на парни ежектори за изсмукване на въздух от кондензатора. В този случай сензорът се поставя на изхода на въздуха от ежектора към турбинната зала.

За случаите на използване на водоструйни ежектори, използването на халогенни детектори за течове среща някои трудности, преодоляването на които обаче се отплаща с точността на резултата.

"Рус-Турбо" предлага на електроцентрали и енергийни системи да сключат споразумение за съвместна проверка на вакуумни системи на енергоблокове с определяне на точките на засмукване на въздух преди и след основен ремонт. За всеки от откритите източници на засмукване на въздух се препоръчва подходящ метод за отстраняването му. Техническа документация за мерки за премахване на засмукване на въздух се прехвърля по допълнителни споразумения.