Seřizování a zkoušky parních turbín. Metoda zkoušení turbín a stanoviště pro její realizaci. Základní pravidla pro instalaci turbín

Tepelné zkoušky parních turbín
a zařízení turbín

V posledních letech se v oblasti úspor energie zvýšila pozornost standardům spotřeby paliva pro podniky vyrábějící teplo a elektřinu, proto pro podniky vyrábějící teplo nabývají na důležitosti skutečné ukazatele účinnosti tepelných a energetických zařízení.

Zároveň je známo, že skutečné ukazatele účinnosti za provozních podmínek se liší od vypočtených (továrních), proto je pro objektivní standardizaci spotřeby paliva na výrobu tepla a elektřiny vhodné zařízení vyzkoušet.

Na základě materiálů pro testování zařízení jsou vyvinuty normativní energetické charakteristiky a uspořádání (pořadí, algoritmus) pro výpočet norem. jednotkové náklady paliva v souladu s RD 34.09.155-93 "Směrnice pro sestavování a udržování energetických charakteristik zařízení pro tepelné elektrárny" a RD 153-34.0-09.154-99 "Předpisy o regulaci spotřeby paliva v elektrárnách".

Zvláštní význam mají zkoušky tepelných a energetických zařízení pro zařízení provozující zařízení uvedená do provozu před 70. lety a kde probíhala modernizace a rekonstrukce kotlů, turbín, pomocných zařízení. Bez testování povede normalizace spotřeby paliva podle vypočtených údajů k významným chybám, které nejsou ve prospěch výrobních podniků. Proto jsou náklady na tepelné testování ve srovnání s přínosy zanedbatelné.

	Cíle tepelného testování parních turbín a turbínových zařízení: stanovení skutečné hospodárnosti; získání tepelných charakteristik; srovnání se zárukami výrobce; získávání dat pro standardizaci, řízení, analýzu a optimalizaci provozu turbínových zařízení; získávání materiálů pro vývoj energetických charakteristik; vývoj opatření ke zlepšení účinnosti
	Cíle expresního testování parních turbín: stanovení proveditelnosti a rozsahu oprav; posouzení kvality a účinnosti opravy nebo modernizace; posouzení aktuální změny účinnosti turbíny za provozu.

Moderní technologie a úroveň inženýrských znalostí umožňují ekonomicky modernizovat jednotky, zlepšit jejich výkon a zvýšit jejich životnost.

Hlavními cíli modernizace jsou:

snížení spotřeby energie kompresorové jednotky;

zvýšení výkonu kompresoru;

zvýšení výkonu a účinnosti procesní turbíny;

snížení spotřeby zemního plynu;

zvýšení provozní stability zařízení;

snížení počtu dílů zvýšením tlaku kompresorů a provozováním turbín na menším počtu stupňů při zachování a dokonce zvýšení účinnosti elektrárny.

Zlepšení daných energetických a ekonomických ukazatelů turbínového bloku je prováděno využitím modernizovaných metod projektování (řešení přímých a inverzních problémů). Jsou příbuzné:

se zahrnutím přesnějších modelů turbulentní viskozity do výpočtového schématu,

s přihlédnutím k profilu a zablokování konce mezní vrstvou,

odstranění separačních jevů se zvýšením difuze mezilopatkových kanálů a změnou stupně reaktivity (výrazná nestacionarita toku před vznikem rázu),

možnost identifikace objektu pomocí matematické modely s optimalizací genetických parametrů.

Konečným cílem modernizace je vždy zvýšení produkce finálního produktu a minimalizace nákladů.

Integrovaný přístup k modernizaci zařízení turbín

Při modernizaci Astronit obvykle využívá integrovaný přístup, kdy jsou rekonstruovány (modernizovány) následující komponenty technologického turbínového agregátu:

kompresor;

• odstředivý kompresor-přeplňovač;

  mezichladiče;

  násobitel;

  Mazací systém;

  systém čištění vzduchu;

  automatický řídicí a ochranný systém.

Modernizace kompresorového zařízení

Hlavní oblasti modernizace praktikované specialisty Astronit:

výměna průtokových dílů za nové (tzv. vyměnitelné průtokové díly, včetně oběžných kol a lopatkových difuzorů), se zlepšenými charakteristikami, avšak v rozměrech stávajících skříní;

snížení počtu stupňů díky zlepšení průtokové cesty na základě trojrozměrné analýzy v moderních softwarových produktech;

nanášení snadno zpracovatelných nátěrů a zmenšení radiálních vůlí;

výměna těsnění za účinnější;

výměna ložisek kompresorového oleje za „suchá“ ložiska pomocí magnetického odpružení. Tím se eliminuje použití oleje a zlepší se provozní podmínky kompresoru.

Realizace moderních řídicích a ochranných systémů

Pro zvýšení provozní spolehlivosti a efektivity se zavádí moderní přístrojové vybavení, digitální systémy automatického řízení a ochrany (jak jednotlivé části, tak celý technologický celek jako celek), diagnostické systémy a komunikační systémy.

PARNÍ TURBÍNY

Trysky a lopatky.

Tepelné cykly.

Rankinův cyklus.

Cyklus opětovného ohřevu.

Cyklus s meziodsáváním a využitím tepla odpadní páry.

Konstrukce turbín.

Aplikace.

OSTATNÍ TURBÍNY

Hydraulické turbíny.

plynové turbíny.

Posunout nahoruPosunout dolů

Také k tématu

LETECKÉ ELEKTRÁRNY

ELEKTRICKÁ ENERGIE

LODNÍ ELEKTRÁRNY A POHONY

VODNÍ SÍLA

TURBÍNA

TURBÍNA, hnací stroj s rotačním pohybem pracovního tělesa pro přeměnu kinetické energie proudu kapalné nebo plynné pracovní tekutiny na mechanickou energii na hřídeli. Turbína se skládá z rotoru s lopatkami (lopatkové oběžné kolo) a skříně s tryskami. Odbočky přivádějí a odvádějí tok pracovní tekutiny. Turbíny jsou v závislosti na použité pracovní kapalině hydraulické, parní a plynové. Podle průměrného směru proudění turbínou se dělí na axiální, kdy je proudění rovnoběžné s osou turbíny, a radiální, kdy proudění směřuje z obvodu do středu.

PARNÍ TURBÍNY

Hlavními prvky parní turbíny jsou plášť, trysky a lopatky rotoru. Pára z externího zdroje je do turbíny přiváděna potrubím. V tryskách se potenciální energie páry přeměňuje na kinetickou energii paprsku. Pára unikající z trysek je směrována na zakřivené (speciálně profilované) pracovní lopatky umístěné po obvodu rotoru. Působením paprsku páry se objevuje tangenciální (obvodová) síla, která způsobuje otáčení rotoru.

Trysky a lopatky.

Pára pod tlakem vstupuje do jedné nebo více pevných trysek, ve kterých expanduje a odkud vysokou rychlostí vytéká. Proud vystupuje z trysek pod úhlem k rovině rotace lopatek rotoru. U některých provedení jsou trysky tvořeny řadou pevných lopatek (aparatura trysek). Lopatky oběžného kola jsou zakřivené ve směru proudění a uspořádány radiálně. V aktivní turbíně (obr. 1, A) průtokový kanál oběžného kola má konstantní průřez, tzn. rychlost relativního pohybu v oběžném kole se v absolutní hodnotě nemění. Tlak páry před oběžným kolem a za ním je stejný. V proudové turbíně (obr. 1, b) průtokové kanály oběžného kola mají proměnný průřez. Průtokové kanály tryskové turbíny jsou navrženy tak, že se v nich zvyšuje průtok a odpovídajícím způsobem klesá tlak.

Rl; c - lopatkování oběžného kola. V1 je rychlost páry na výstupu z trysky; V2 je rychlost páry za oběžným kolem v pevném souřadnicovém systému; U1 – obvodová rychlost kotouče; R1 je rychlost páry na vstupu oběžného kola při relativním pohybu; R2 je rychlost páry na výstupu z oběžného kola v relativním pohybu. 1 - obvaz; 2 - lopatka; 3 – rotor." title="(!LANG:obr. 1. LISTY TURBÍNY. a - aktivní oběžné kolo, R1 = R2; b - proudové oběžné kolo, R2 > R1; c - lopatky oběžného kola. V1 - rychlost páry na výstupu z trysky ; V2 je rychlost páry za oběžným kolem v pevném souřadnicovém systému; U1 je obvodová rychlost lopatky; R1 je rychlost páry na vstupu oběžného kola v relativním pohybu; R2 je rychlost páry na výstupu oběžného kola v relativním pohybu. 1 - obvaz; 2 - čepel; 3 - rotor.">Рис. 1. РАБОЧИЕ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ. а – активное рабочее колесо, R1 = R2; б – реактивное рабочее колесо, R2 > R1; в – облопачивание рабочего колеса. V1 – скорость пара на выходе из сопла; V2 – скорость пара за рабочим колесом в неподвижной системе координат; U1 – окружная скорость лопатки; R1 – скорость пара на входе в рабочее колесо в относительном движении; R2 – скорость пара на выходе из рабочего колеса в относительном движении. 1 – бандаж; 2 – лопатка; 3 – ротор.!}

Turbíny jsou obvykle navrženy tak, aby byly na stejné hřídeli jako zařízení, které spotřebovává jejich energii. Rychlost otáčení oběžného kola je omezena pevností v tahu materiálů, ze kterých jsou kotouč a lopatky vyrobeny. Pro co nejúplnější a nejúčinnější přeměnu energie páry se turbíny vyrábějí vícestupňové.

Tepelné cykly.

Rankinův cyklus.

V turbíně pracující podle Rankinova cyklu (obr. 2, A), pára pochází z externího zdroje páry; nedochází k přídavnému ohřevu páry mezi stupni turbíny, dochází pouze k přirozeným tepelným ztrátám.

Cyklus opětovného ohřevu.

V tomto cyklu (obr. 2, b) pára po prvních stupních je posílána do výměníku tepla k dodatečnému ohřevu (přehřátí). Poté se opět vrací do turbíny, kde v dalších fázích dochází k jejímu konečnému rozpínání. Zvýšení teploty pracovní tekutiny umožňuje zvýšit účinnost turbíny.

Rýže. 2. TURBÍNY S RŮZNÝMI TEPELNÝMI CYKLY. a – jednoduchý Rankinův cyklus; b – cyklus s meziohřevem párou; c - cyklus s meziodběrem páry a rekuperací tepla.

Cyklus s meziodsáváním a využitím tepla odpadní páry.

Pára na výstupu z turbíny má ještě značnou tepelnou energii, která se obvykle odvádí v kondenzátoru. Část energie může být odebrána z kondenzace odpadní páry. Část páry lze odebírat z mezistupňů turbíny (obr. 2, v) a používá se pro předehřev např. napájecí vody nebo pro jakékoliv technologické procesy.

Konstrukce turbín.

Pracovní médium v ​​turbíně expanduje, takže poslední stupně (nízkotlaké) musí mít větší průměr, aby propustily zvýšený objemový průtok. Zvětšení průměru je omezeno přípustnými maximálními napětími v důsledku odstředivého zatížení při zvýšených teplotách. V turbínách s děleným prouděním (obrázek 3) prochází pára různými turbínami nebo různými turbínovými stupni.

Rýže. 3. TURBÍNY S ODVĚTVÍM PRŮTOKU. a - dvojitá paralelní turbína; b – dvojitá turbína paralelního chodu s opačně směrovanými toky; c – turbína s rozvětvením proudění po několika stupních vysokého tlaku; d - složená turbína.

Aplikace.

Aby byla zajištěna vysoká účinnost, musí se turbína otáčet s vysoká rychlost, počet otáček je však omezen pevností materiálů turbíny a zařízení, které je s ní na jedné hřídeli. Elektrické generátory v tepelných elektrárnách jsou dimenzovány na 1800 nebo 3600 ot./min a jsou obvykle instalovány na stejné hřídeli jako turbína. Odstředivé kompresory a čerpadla, ventilátory a odstředivky mohou být instalovány na stejné hřídeli s turbínou.

Nízkorychlostní zařízení je připojeno k vysokorychlostní turbíně přes redukční převod, jako je tomu u lodních motorů, kde se vrtule musí otáčet rychlostí 60 až 400 otáček za minutu.

OSTATNÍ TURBÍNY

Hydraulické turbíny.

U moderních hydraulických turbín se oběžné kolo otáčí ve speciální skříni se spirálou (radiální turbína) nebo má na vstupu rozváděcí lopatku pro zajištění požadovaného směru proudění. Příslušné zařízení je obvykle instalováno na hřídeli hydroturbíny (elektrogenerátoru vodní elektrárny).

plynové turbíny.

Plynová turbína využívá energii plynných produktů spalování z externího zdroje. Plynové turbíny jsou svou konstrukcí a principem činnosti podobné parním turbínám a jsou široce používány ve strojírenství. viz také LETECKÉ ELEKTRÁRNY; ELEKTRICKÁ ENERGIE; LODNÍ ELEKTRÁRNY A POHONY; VODNÍ SÍLA.

Literatura

Uvarov V.V. Plynové turbíny a zařízení na výrobu plynových turbín. M., 1970
Verete A.G., Delving A.K. Mořské parní elektrárny a plynové turbíny. M., 1982 vybavení: základní (kotelny a pára turbíny) a pomocné. Pro mocné turbíny(A jde o...

tepelný soud závod s plynovou turbínou

Laboratorní práce>> Fyzika

UPI "Oddělení" Turbíny a motory "Laboratorní práce č. 1" tepelný soud plynová turbína“ Varianta ... jako součást komplexu zařízení testovací stojan byl zapnut ... byl použit spouštěč pára turbína postavený na základě...

Volba způsobu svařování membránového listu pára turbíny (2)

Kurz >> Průmysl, výroba

Tavení pomocí tepelný energie (oblouk, ... detaily pára turbíny. lopatky pára turbíny rozčleněné... – vyrobitelnost, – dostupnost potřebného zařízení, – dostupnost kvalifikovaného personálu, – ... s příslušným zkoušky. Poté...

tepelný schéma pohonné jednotky

Diplomová práce >> Fyzika

... test; ... zařízení tepelný elektrárny. – M.: Energoatomizdat, 1995. Ryzhkin V.Ya. Tepelný... elektrárny. – M.: Energoatomizdat, 1987. Shklover G.G., Milman O.O. Výzkum a výpočty kondenzačních zařízení pára turbíny ...

V posledních letech se v oblasti úspor energie zvýšila pozornost standardům spotřeby paliva pro podniky vyrábějící teplo a elektřinu, proto pro podniky vyrábějící teplo nabývají na důležitosti skutečné ukazatele účinnosti tepelných a energetických zařízení.
Zároveň je známo, že skutečné ukazatele účinnosti za provozních podmínek se liší od vypočtených (továrních), proto je pro objektivní standardizaci spotřeby paliva na výrobu tepla a elektřiny vhodné zařízení vyzkoušet.
Na základě zkušebních materiálů zařízení jsou vypracovány normativní energetické charakteristiky a uspořádání (pořadí, algoritmus) pro výpočet norem měrné spotřeby paliva v souladu s RD 34.09.155-93 „Směrnice pro sestavování a udržování energetických charakteristik tepelných zařízení elektrárny" a RD 153-34.0-09.154 -99 "Předpisy o regulaci spotřeby paliva v elektrárnách."
Zvláštní význam má testování tepelných a energetických zařízení pro zařízení provozující zařízení uvedená do provozu před 70. lety a na kterých modernizace a rekonstrukce kotlů, turbín, pomocné vybavení. Bez testování povede normalizace spotřeby paliva podle vypočtených údajů k významným chybám, které nejsou ve prospěch výrobních podniků. Proto jsou náklady na tepelné testování ve srovnání s přínosy zanedbatelné.

	Účel tepelné zkoušky parní turbíny a vybavení turbín: stanovení skutečné hospodárnosti; získání tepelných charakteristik; srovnání se zárukami výrobce; získávání dat pro standardizaci, řízení, analýzu a optimalizaci provozu turbínových zařízení; získávání materiálů pro vývoj energetických charakteristik; vývoj opatření ke zlepšení účinnosti
	Cíle expresního testování parních turbín: stanovení proveditelnosti a rozsahu oprav; posouzení kvality a účinnosti opravy nebo modernizace; posouzení aktuální změny účinnosti turbíny za provozu.

Moderní technologie a úroveň inženýrských znalostí umožňují ekonomicky modernizovat jednotky, zlepšit jejich výkon a zvýšit jejich životnost.

Hlavními cíli modernizace jsou:

snížení spotřeby energie kompresorové jednotky;
zvýšení výkonu kompresoru;
zvýšení výkonu a účinnosti procesní turbíny;
snížení spotřeby zemního plynu;
zvýšení provozní stability zařízení;
snížení počtu dílů zvýšením tlaku kompresorů a provozováním turbín na menším počtu stupňů při zachování a dokonce zvýšení účinnosti elektrárny.

Zlepšení snížené energie a ekonomické ukazatele turbínová jednotka je vyráběna pomocí modernizovaných konstrukčních metod (řešení přímých a inverzních problémů). Jsou příbuzné:

se zahrnutím přesnějších modelů turbulentní viskozity do výpočtového schématu,
s přihlédnutím k profilu a zablokování konce mezní vrstvou,
odstranění separačních jevů se zvýšením difuze mezilopatkových kanálů a změnou stupně reaktivity (výrazná nestacionarita toku před vznikem rázu),
možnost identifikace objektu pomocí matematických modelů s genetickou optimalizací parametrů.

Konečným cílem modernizace je vždy zvýšení produkce finálního produktu a minimalizace nákladů.

Integrovaný přístup k modernizaci zařízení turbín

Při modernizaci Astronit obvykle využívá integrovaný přístup, kdy jsou rekonstruovány (modernizovány) následující komponenty technologického turbínového agregátu:

kompresor;
turbína;
podpěry;
odstředivý kompresor-přeplňovač;
mezichladiče;
násobitel;
Mazací systém;
systém čištění vzduchu;
automatický řídicí a ochranný systém.

Modernizace kompresorového zařízení

Hlavní oblasti modernizace praktikované specialisty Astronit:

výměna průtokových dílů za nové (tzv. vyměnitelné průtokové díly, včetně oběžných kol a lopatkových difuzorů), se zlepšenými charakteristikami, avšak v rozměrech stávajících skříní;
snížení počtu stupňů díky zlepšení průtokové cesty na základě trojrozměrné analýzy v moderních softwarových produktech;
nanášení snadno zpracovatelných nátěrů a zmenšení radiálních vůlí;
výměna těsnění za účinnější;
výměna ložisek kompresorového oleje za „suchá“ ložiska pomocí magnetického odpružení. Tím se eliminuje použití oleje a zlepší se provozní podmínky kompresoru.

Realizace moderních řídicích a ochranných systémů

Pro zvýšení provozní spolehlivosti a efektivity se zavádí moderní přístrojové vybavení, digitální automatické řídicí a ochranné systémy (jak jednotlivé části, tak celé technologický komplex obecně), diagnostické systémy a komunikační systémy.

Obsah článku

PARNÍ TURBÍNY
Trysky a lopatky.
Tepelné cykly.
Rankinův cyklus.
Cyklus opětovného ohřevu.
Cyklus s meziodsáváním a využitím tepla odpadní páry.
Konstrukce turbín.
Aplikace.
OSTATNÍ TURBÍNY
Hydraulické turbíny.
plynové turbíny.

posunout nahoru posunout dolů
Také k tématu

LETECKÉ ELEKTRÁRNY
ELEKTRICKÁ ENERGIE
LODNÍ ELEKTRÁRNY A POHONY
VODNÍ SÍLA

TURBÍNA

TURBÍNA, hlavním hybatelem s rotační pohyb pracovní těleso pro přeměnu kinetické energie proudění kapalné nebo plynné pracovní tekutiny na mechanickou energii na hřídeli. Turbína se skládá z rotoru s lopatkami (lopatkové oběžné kolo) a skříně s tryskami. Odbočky přivádějí a odvádějí tok pracovní tekutiny. Turbíny jsou v závislosti na použité pracovní kapalině hydraulické, parní a plynové. Podle průměrného směru proudění turbínou se dělí na axiální, kdy je proudění rovnoběžné s osou turbíny, a radiální, kdy proudění směřuje z obvodu do středu.
atd.................

Při autonomním testování turbín je hlavním úkolem získání jejich charakteristik v širokém rozsahu určujících parametrů a také studium pevnosti a tepelného stavu lopatek a kotoučů.

Realizace podmínek provozu turbíny na autonomním stojanu je velmi obtížný problém. Vzduch je do těchto stojanů (obr. 8.5) přiváděn z kompresorové stanice potrubím 3, plyn je ohříván ve spalovací komoře 4. Výkon turbíny je absorbován hydraulickou brzdou 1 (k tomuto účelu je možné použít elektrocentrály a kompresory). Na rozdíl od zkoušek v systému motoru, kdy lze charakteristiku turbíny získat prakticky pouze po linii provozních režimů (viz kap. 5), je celé pole charakteristik realizováno na autonomní stolici, neboť v tomto případě jsou libovolné hodnoty ​vstupních parametrů lze nastavit a regulovat otáčky turbíny zatížením hydraulické brzdy.

Při simulaci provozních režimů zemského motoru nebo režimů odpovídajících vysokým rychlostem letu překročí hodnoty tlaku plynu před turbínou a za ní atmosférické hodnoty a po opuštění turbíny může být plyn vypuštěn do atmosféry (provoz s natlakování v otevřeném okruhu).

Rýže. 8.5. Schéma stojanu pro testování turbín v přírodních podmínkách:

1 - hydraulická brzda; 2 - zásobování vodou; 3 - přívod stlačeného vzduchu: 4 - spalovací komora; 5 - turbína; 6 - výfukové potrubí

Přeplňovaný provoz se vyznačuje největšími technickými obtížemi, protože vyžaduje mnoho energie k pohonu kompresorů a vysoce výkonných brzdových zařízení.

Pro testování turbíny v podmínkách blízkých nadmořské výšce jsou určeny sací lavice. Schéma takového stojanu je znázorněno na Obr. 8.6. Vzduch v průtokové části stojanu přichází přímo z atmosféry přes vstup 1, za turbínou je vytvořen podtlak pomocí odsavače nebo ejektoru.

Výkon turbíny 4 je absorbován hydraulickou brzdou 3. Zkoušky mohou být prováděny jak při zvýšených, tak i při nízkých vstupních teplotách. Testovací režimy jsou vybírány s ohledem na principy teorie podobnosti diskutované výše.

Permeační zkoušky lze považovat za modelové zkoušky pro režimy, ve kterých musí být tlak na vstupu do turbíny větší než atmosférický tlak. Charakteristiky získané v tomto případě budou dostatečně odpovídat přírodním podmínkám, pokud jsou čísla Re v sobě podobné oblasti.

Testy při nízkých tlacích a teplotách mohou výrazně snížit spotřebu energie pro pohon výfuku a snížit požadovaný výkon hydraulické brzdy, což značně zjednodušuje testování.

V ještě větší míře jsou uvedené potíže eliminovány, pokud jsou použity modely zmenšené dvakrát nebo třikrát, stejně jako speciální pracovní orgány. V druhém případě by měly být zkoušky provedeny v uzavřeném okruhu stejným způsobem, jaký byl uvažován u kompresorů (viz část 8.2).

Při zjišťování charakteristik turbín měření průtoku plynu G g, průtokové parametry před turbínou a za ní T * g, T * t, p * g, p * t, otáčky n, výkon vyvíjený turbínou. , N t, stejně jako výstupní úhel proudění z turbíny a t. Používají se stejné metody měření jako při zkoušení kompresorů. Zejména hodnota N t se stanovuje zpravidla z naměřených hodnot n a krouticího momentu M cr a k měření posledně jmenovaného se používají hydraulické brzdy s vestavbou kyvného tělesa (viz kap. 4) .

Pro konstrukci charakteristik turbíny jsou použity parametry vyplývající z teorie podobnosti. Zejména mohou být reprezentovány jako závislosti

Rýže. 8.6. Schéma stojanu pro testování turbín na sání:

1 - vstupní zařízení; 2 - ohřívač vzduchu; 3 - hydraulická brzda; 4 - turbína; 5 - regulační klapka; 6 - vzduchové potrubí k odsavači nebo ejektoru

Zde p* t = p* g /p* t je stupeň snížení tlaku v turbíně; - relativní snížená rychlost; - relativní parametr průtoku plynu turbínou; h* t =Lt/L*tS - účinnost turbíny; L t =N t /G t - skutečný provoz turbíny; - izoentropický provoz turbíny.

Při určování charakteristiky je zadaná hodnota n udržována změnou zatížení hydraulické brzdy a změna G g a p * t je způsobena změnou pracovního režimu výfuku nebo kompresoru a polohy škrticí klapky.

Tepelné zkoušky parních turbín
a zařízení turbín

V minulé roky V oblasti úspor energie se pozornost zvýšila na standardy spotřeby paliv pro podniky vyrábějící teplo a elektřinu, proto pro podniky vyrábějící energii nabývají na důležitosti skutečné ukazatele účinnosti tepelných a energetických zařízení.

Zároveň je známo, že skutečné ukazatele účinnosti za provozních podmínek se liší od vypočtených (továrních), proto je pro objektivní standardizaci spotřeby paliva na výrobu tepla a elektřiny vhodné zařízení vyzkoušet.

Na základě zkušebních materiálů zařízení jsou vypracovány normativní energetické charakteristiky a uspořádání (pořadí, algoritmus) pro výpočet norem měrné spotřeby paliva v souladu s RD 34.09.155-93 „Směrnice pro sestavování a udržování energetických charakteristik tepelných zařízení elektrárny" a RD 153-34.0-09.154 -99 "Předpisy o regulaci spotřeby paliva v elektrárnách."

Zvláštní význam mají zkoušky tepelných a energetických zařízení pro zařízení provozující zařízení uvedená do provozu před 70. lety a kde probíhala modernizace a rekonstrukce kotlů, turbín, pomocných zařízení. Bez testování povede normalizace spotřeby paliva podle vypočtených údajů k významným chybám, které nejsou ve prospěch výrobních podniků. Proto jsou náklady na tepelné testování ve srovnání s přínosy zanedbatelné.

	Cíle tepelného testování parních turbín a turbínových zařízení: stanovení skutečné hospodárnosti; získání tepelných charakteristik; srovnání se zárukami výrobce; získávání dat pro standardizaci, řízení, analýzu a optimalizaci provozu turbínových zařízení; získávání materiálů pro vývoj energetických charakteristik; vývoj opatření ke zlepšení účinnosti
	Cíle expresního testování parních turbín: stanovení proveditelnosti a rozsahu oprav; posouzení kvality a účinnosti opravy nebo modernizace; posouzení aktuální změny účinnosti turbíny za provozu.

Moderní technologie a úroveň inženýrských znalostí umožňují ekonomicky modernizovat jednotky, zlepšit jejich výkon a zvýšit jejich životnost.

Hlavními cíli modernizace jsou:

• snížení spotřeby energie kompresorové jednotky;
• zvýšení výkonu kompresoru;
• zvýšení výkonu a účinnosti procesní turbíny;
• snížení spotřeby zemního plynu;
• zvýšení provozní stability zařízení;
• snížení počtu dílů zvýšením tlaku kompresorů a provozováním turbín na menším počtu stupňů při zachování a dokonce zvýšení účinnosti elektrárny.

Zlepšení daných energetických a ekonomických ukazatelů turbínového bloku je prováděno využitím modernizovaných metod projektování (řešení přímých a inverzních problémů). Jsou příbuzné:

• se zahrnutím přesnějších modelů turbulentní viskozity do výpočtového schématu,
• s přihlédnutím k profilu a zablokování konce mezní vrstvou,
• odstranění separačních jevů se zvýšením difuze mezilopatkových kanálů a změnou stupně reaktivity (výrazná nestacionarita toku před vznikem rázu),
• možnost identifikace objektu pomocí matematických modelů s genetickou optimalizací parametrů.

Konečným cílem modernizace je vždy zvýšení produkce finálního produktu a minimalizace nákladů.

Integrovaný přístup k modernizaci zařízení turbín

Při modernizaci Astronit obvykle využívá integrovaný přístup, kdy jsou rekonstruovány (modernizovány) následující komponenty technologického turbínového agregátu:

• kompresor;
• turbína;
• podpěry;
• odstředivý kompresor-přeplňovač;
• mezichladiče;
• násobitel;
• Mazací systém;
• systém čištění vzduchu;
• automatický řídicí a ochranný systém.

Modernizace kompresorového zařízení

Hlavní oblasti modernizace praktikované specialisty Astronit:

• výměna průtokových dílů za nové (tzv. vyměnitelné průtokové díly, včetně oběžných kol a lopatkových difuzorů), se zlepšenými charakteristikami, avšak v rozměrech stávajících skříní;
• snížení počtu stupňů díky zlepšení průtokové cesty na základě trojrozměrné analýzy v moderních softwarových produktech;
• nanášení snadno zpracovatelných nátěrů a zmenšení radiálních vůlí;
• výměna těsnění za účinnější;
• výměna ložisek kompresorového oleje za „suchá“ ložiska pomocí magnetického odpružení. Tím se eliminuje použití oleje a zlepší se provozní podmínky kompresoru.

Implementace moderní systémy kontrola a ochrana

Pro zvýšení provozní spolehlivosti a efektivity se zavádí moderní přístrojové vybavení, digitální systémy automatického řízení a ochrany (jak jednotlivé části, tak celý technologický celek jako celek), diagnostické systémy a komunikační systémy.

• PARNÍ TURBÍNY
• Trysky a lopatky.
• Tepelné cykly.
• Rankinův cyklus.
• Konstrukce turbín.
• Aplikace.
• OSTATNÍ TURBÍNY
• Hydraulické turbíny.
• plynové turbíny.

Posunout nahoruPosunout dolů

Také k tématu

• LETECKÉ ELEKTRÁRNY
• ELEKTRICKÁ ENERGIE
• LODNÍ ELEKTRÁRNY A POHONY
• VODNÍ SÍLA

TURBÍNA

TURBÍNA, hnací stroj s rotačním pohybem pracovního tělesa pro přeměnu kinetické energie proudu kapalné nebo plynné pracovní tekutiny na mechanickou energii na hřídeli. Turbína se skládá z rotoru s lopatkami (lopatkové oběžné kolo) a skříně s tryskami. Odbočky přivádějí a odvádějí tok pracovní tekutiny. Turbíny jsou v závislosti na použité pracovní kapalině hydraulické, parní a plynové. Podle průměrného směru proudění turbínou se dělí na axiální, kdy je proudění rovnoběžné s osou turbíny, a radiální, kdy proudění směřuje z obvodu do středu.

PARNÍ TURBÍNY

Hlavními prvky parní turbíny jsou plášť, trysky a lopatky rotoru. Pára z externího zdroje je do turbíny přiváděna potrubím. V tryskách se potenciální energie páry přeměňuje na kinetickou energii paprsku. Pára unikající z trysek je směrována na zakřivené (speciálně profilované) pracovní lopatky umístěné po obvodu rotoru. Působením paprsku páry se objevuje tangenciální (obvodová) síla, která způsobuje otáčení rotoru.

Trysky a lopatky.

Pára pod tlakem vstupuje do jedné nebo více pevných trysek, ve kterých expanduje a odkud vysokou rychlostí vytéká. Proud vystupuje z trysek pod úhlem k rovině rotace lopatek rotoru. U některých provedení jsou trysky tvořeny řadou pevných lopatek (aparatura trysek). Lopatky oběžného kola jsou zakřivené ve směru proudění a uspořádány radiálně. V aktivní turbíně (obr. 1, A) průtokový kanál oběžného kola má konstantní průřez, tzn. rychlost relativního pohybu v oběžném kole se v absolutní hodnotě nemění. Tlak páry před oběžným kolem a za ním je stejný. V proudové turbíně (obr. 1, b) průtokové kanály oběžného kola mají proměnný průřez. Průtokové kanály tryskové turbíny jsou navrženy tak, že se v nich zvyšuje průtok a odpovídajícím způsobem klesá tlak.

Rl; c - lopatkování oběžného kola. V1 je rychlost páry na výstupu z trysky; V2 je rychlost páry za oběžným kolem v pevném souřadnicovém systému; U1 – obvodová rychlost kotouče; R1 je rychlost páry na vstupu oběžného kola při relativním pohybu; R2 je rychlost páry na výstupu z oběžného kola v relativním pohybu. 1 - obvaz; 2 - lopatka; 3 – rotor." title="(!LANG:obr. 1. LISTY TURBÍNY. a - aktivní oběžné kolo, R1 = R2; b - proudové oběžné kolo, R2 > R1; c - lopatky oběžného kola. V1 - rychlost páry na výstupu z trysky ; V2 je rychlost páry za oběžným kolem v pevném souřadnicovém systému; U1 je obvodová rychlost lopatky; R1 je rychlost páry na vstupu oběžného kola v relativním pohybu; R2 je rychlost páry na výstupu oběžného kola v relativním pohybu. 1 - obvaz; 2 - čepel; 3 - rotor.">Рис. 1. РАБОЧИЕ ЛОПАТКИ ТУРБИНЫ. а – активное рабочее колесо, R1 = R2; б – реактивное рабочее колесо, R2 > R1; в – облопачивание рабочего колеса. V1 – скорость пара на выходе из сопла; V2 – скорость пара за рабочим колесом в неподвижной системе координат; U1 – окружная скорость лопатки; R1 – скорость пара на входе в рабочее колесо в относительном движении; R2 – скорость пара на выходе из рабочего колеса в относительном движении. 1 – бандаж; 2 – лопатка; 3 – ротор.!}

Turbíny jsou obvykle navrženy tak, aby byly na stejné hřídeli jako zařízení, které spotřebovává jejich energii. Rychlost otáčení oběžného kola je omezena pevností v tahu materiálů, ze kterých jsou kotouč a lopatky vyrobeny. Pro co nejúplnější a nejúčinnější přeměnu energie páry se turbíny vyrábějí vícestupňové.

Tepelné cykly.

Rankinův cyklus.

V turbíně pracující podle Rankinova cyklu (obr. 2, A), pára pochází z externího zdroje páry; nedochází k přídavnému ohřevu páry mezi stupni turbíny, dochází pouze k přirozeným tepelným ztrátám.

Cyklus opětovného ohřevu.

V tomto cyklu (obr. 2, b) pára po prvních stupních je posílána do výměníku tepla k dodatečnému ohřevu (přehřátí). Poté se opět vrací do turbíny, kde v dalších fázích dochází k jejímu konečnému rozpínání. Zvýšení teploty pracovní tekutiny umožňuje zvýšit účinnost turbíny.

Rýže. 2. TURBÍNY S RŮZNÝMI TEPELNÝMI CYKLY. a – jednoduchý Rankinův cyklus; b – cyklus s meziohřevem párou; c - cyklus s meziodběrem páry a rekuperací tepla.

Cyklus s meziodsáváním a využitím tepla odpadní páry.

Pára na výstupu z turbíny má ještě značnou tepelnou energii, která se obvykle odvádí v kondenzátoru. Část energie může být odebrána z kondenzace odpadní páry. Část páry lze odebírat z mezistupňů turbíny (obr. 2, v) a používá se pro předehřev např. napájecí vody nebo pro jakékoliv technologické procesy.

Konstrukce turbín.

Pracovní médium v ​​turbíně expanduje, takže poslední stupně (nízkotlaké) musí mít větší průměr, aby propustily zvýšený objemový průtok. Zvětšení průměru je omezeno přípustnými maximálními napětími v důsledku odstředivého zatížení při zvýšených teplotách. V turbínách s děleným prouděním (obrázek 3) prochází pára různými turbínami nebo různými turbínovými stupni.

Rýže. 3. TURBÍNY S ODVĚTVÍM PRŮTOKU. a - dvojitá paralelní turbína; b – dvojitá turbína paralelního chodu s opačně směrovanými toky; c – turbína s rozvětvením proudění po několika stupních vysokého tlaku; d - složená turbína.

Aplikace.

Pro zajištění vysoké účinnosti se musí turbína otáčet vysokou rychlostí, ale počet otáček je omezen pevností materiálů turbíny a zařízení, které je s ní na jedné hřídeli. Elektrické generátory v tepelných elektrárnách jsou dimenzovány na 1800 nebo 3600 ot./min a jsou obvykle instalovány na stejné hřídeli jako turbína. Odstředivé kompresory a čerpadla, ventilátory a odstředivky mohou být instalovány na stejné hřídeli s turbínou.

Nízkorychlostní zařízení je připojeno k vysokorychlostní turbíně přes redukční převod, jako je tomu u lodních motorů, kde se vrtule musí otáčet rychlostí 60 až 400 otáček za minutu.

OSTATNÍ TURBÍNY

Hydraulické turbíny.

U moderních hydraulických turbín se oběžné kolo otáčí ve speciální skříni se spirálou (radiální turbína) nebo má na vstupu rozváděcí lopatku pro zajištění požadovaného směru proudění. Příslušné zařízení je obvykle instalováno na hřídeli hydroturbíny (elektrogenerátoru vodní elektrárny).

plynové turbíny.

Plynová turbína využívá energii plynných produktů spalování z externího zdroje. Plynové turbíny jsou svou konstrukcí a principem činnosti podobné parním turbínám a jsou široce používány ve strojírenství. viz také LETECKÁ ELEKTRÁRNA; ELEKTRICKÁ ENERGIE; LODNÍ ENERGETICKÉ ZAŘÍZENÍ A MOTORY; VODNÍ SÍLA.

Literatura

Uvarov V.V. Plynové turbíny a zařízení na výrobu plynových turbín. M., 1970
Verete A.G., Delving A.K. Mořské parní elektrárny a plynové turbíny. M., 1982
Trubilov M.A. atd. Parní a plynové turbíny. M., 1985
Sarantsev K.B. atd. Atlas stupňů turbíny. L., 1986
Gostelow J. Aerodynamika roštů turbosoustrojí. M., 1987