Reglarea si testarea turbinelor cu abur. Metodă de testare a turbinelor și suport pentru implementarea acesteia. Reguli de bază pentru instalarea turbinelor

Testarea termică a turbinelor cu abur
și echipamente cu turbine

În ultimii ani, pe linia economisirii energiei, atenția a crescut asupra standardelor de consum de combustibil pentru întreprinderile care generează căldură și electricitate, prin urmare, pentru întreprinderile producătoare, indicatorii efectivi de eficiență ai echipamentelor de căldură și energie devin importanți.

În același timp, se știe că indicatorii efectivi de eficiență în condiții de funcționare diferă de cei calculati (fabrică), prin urmare, pentru a standardiza în mod obiectiv consumul de combustibil pentru generarea de căldură și energie electrică, este recomandabil să testați echipamentul.

Pe baza materialelor de testare a echipamentelor, se elaborează caracteristicile energetice normative și un aspect (ordine, algoritm) pentru calcularea normelor costuri unitare combustibil în conformitate cu RD 34.09.155-93 „Orientări pentru întocmirea și menținerea caracteristicilor energetice ale echipamentelor pentru centrale termice” și RD 153-34.0-09.154-99 „Reglementări privind reglementarea consumului de combustibil la centralele electrice”.

De o importanță deosebită este testarea echipamentelor termice și electrice pentru instalațiile de exploatare a echipamentelor puse în funcțiune înainte de anii 70 și unde s-a efectuat modernizarea și reconstrucția cazanelor, turbinelor, echipamentelor auxiliare. Fără testare, normalizarea consumului de combustibil conform datelor calculate va duce la erori semnificative care nu sunt în favoarea întreprinderilor generatoare. Prin urmare, costurile testării termice sunt neglijabile în comparație cu beneficiile.

Obiectivele testării termice a turbinelor cu abur și a echipamentelor cu turbine: determinarea eficienței efective; obtinerea caracteristicilor termice; comparație cu garanțiile producătorului; obtinerea de date pentru standardizarea, controlul, analiza si optimizarea functionarii echipamentelor turbinei; obţinerea de materiale pentru dezvoltarea caracteristicilor energetice; dezvoltarea măsurilor de îmbunătățire a eficienței

Obiectivele testării exprese a turbinelor cu abur: determinarea fezabilității și a amplorii reparațiilor; evaluarea calității și eficacității reparației sau modernizării; evaluarea modificării curente a randamentului turbinei în timpul funcționării.

Tehnologiile moderne și nivelul de cunoștințe de inginerie fac posibilă modernizarea economică a unităților, îmbunătățirea performanței acestora și creșterea duratei lor de viață.

Principalele obiective ale modernizării sunt:

reducerea consumului de energie al unității de compresor;

creșterea performanței compresorului;

creșterea puterii și eficienței turbinei de proces;

reducerea consumului de gaze naturale;

creșterea stabilității operaționale a echipamentelor;

reducerea numărului de piese prin creșterea presiunii compresoarelor și exploatarea turbinelor la un număr mai mic de trepte menținând și chiar mărind eficiența centralei.

Îmbunătățirea indicatorilor energetici și economici dați ai unității de turbină se realizează prin utilizarea metodelor de proiectare modernizate (rezolvarea problemelor directe și inverse). Sunt inrudite:

cu includerea unor modele mai corecte de vâscozitate turbulentă în schema de calcul,

ținând cont de blocarea profilului și a capătului de către stratul limită,

eliminarea fenomenelor de separare cu o creștere a difuziunii canalelor interlame și o modificare a gradului de reactivitate (non-staționaritate pronunțată a fluxului înainte de apariția supratensiunii),

posibilitatea de a identifica un obiect folosind modele matematice cu optimizarea parametrilor genetici.

Scopul final al modernizării este întotdeauna creșterea producției produsului final și minimizarea costurilor.

O abordare integrată a modernizării echipamentelor turbinelor

Când se realizează modernizarea, Astronit utilizează de obicei o abordare integrată, în care sunt reconstruite (modernizate) următoarele componente ale unității tehnologice de turbină:

compresor;

• compresor-compresor centrifugal;

  intercooler-uri;

  multiplicator;

  Sistem de lubrifiere;

  sistem de curățare a aerului;

  sistem automat de control și protecție.

Modernizarea echipamentelor compresoare

Principalele domenii de modernizare practicate de specialiștii Astronit:

înlocuirea pieselor de curgere cu altele noi (așa-numitele părți de curgere înlocuibile, inclusiv rotoare și difuzoare cu palete), cu caracteristici îmbunătățite, dar în dimensiunile carcaselor existente;

reducerea numărului de etape datorită îmbunătățirii traseului fluxului pe baza analizei tridimensionale în produsele software moderne;

aplicarea de acoperiri usor de lucrat si reducerea jocurilor radiale;

înlocuirea etanșărilor cu altele mai eficiente;

înlocuirea rulmenților de ulei de compresor cu rulmenți „usci” folosind suspensie magnetică. Acest lucru elimină utilizarea uleiului și îmbunătățește condițiile de funcționare ale compresorului.

Implementarea sistemelor moderne de control și protecție

Pentru a îmbunătăți fiabilitatea și eficiența operațională, sunt introduse instrumente moderne, sisteme automate digitale de control și protecție (atât părți individuale, cât și întreg complexul tehnologic în ansamblu), sisteme de diagnosticare și sisteme de comunicare.

TURBINE CU ABUR

Duze și lame.

Cicluri termice.

Ciclul Rankine.

Ciclul de reîncălzire.

Ciclu cu extracție intermediară și utilizare a căldurii aburului evacuat.

Structuri de turbine.

Aplicație.

ALTE TURBINE

Turbine hidraulice.

turbine cu gaz.

Derulați în susDerulați în jos

Tot pe subiect

CENTRALE ELECTRICE DE AERONAVE

ENERGIE ELECTRICA

CENTRALE ELECTRICE ȘI PROPULSIUNI DE NAVE

HIDROENERGIE

TURBINĂ

TURBINĂ, motor principal cu mișcare de rotație a corpului de lucru pentru transformarea energiei cinetice a curgerii unui fluid de lucru lichid sau gazos în energie mecanică pe arbore. Turbina este formată dintr-un rotor cu palete (rotor cu palete) și o carcasă cu duze. Conductele de ramificație aduc și deviază fluxul fluidului de lucru. Turbinele, în funcție de fluidul de lucru utilizat, sunt hidraulice, cu abur și pe gaz. În funcție de direcția medie a curgerii prin turbină, acestea sunt împărțite în axiale, în care fluxul este paralel cu axa turbinei, și radiale, în care fluxul este direcționat de la periferie spre centru.

TURBINE CU ABUR

Elementele principale ale unei turbine cu abur sunt carcasa, duzele și paletele rotorului. Aburul dintr-o sursă externă este furnizat turbinei prin conducte. În duze, energia potențială a aburului este convertită în energia cinetică a jetului. Aburul care iese din duze este direcționat către lamele de lucru curbate (profilate special) situate de-a lungul periferiei rotorului. Sub acțiunea unui jet de abur, apare o forță tangenţială (circumferenţială), care determină rotirea rotorului.

Duze și lame.

Aburul sub presiune intră într-una sau mai multe duze fixe, în care se extinde și de unde iese cu viteză mare. Fluxul iese din duze într-un unghi față de planul de rotație al palelor rotorului. În unele modele, duzele sunt formate dintr-o serie de lame fixe (aparat cu duze). Paletele rotorului sunt curbate pe direcția curgerii și dispuse radial. Într-o turbină activă (Fig. 1, A) canalul de curgere al rotorului are o secțiune transversală constantă, adică. viteza în mișcare relativă în rotor nu se modifică în valoare absolută. Presiunea aburului în fața rotorului și în spatele acestuia este aceeași. Într-o turbină cu reacție (Fig. 1, b) canalele de curgere ale rotorului au o secțiune transversală variabilă. Canalele de curgere ale unei turbine cu reacție sunt proiectate astfel încât debitul în ele să crească, iar presiunea să scadă în consecință.

R1; c - paletarea rotorului. V1 este viteza aburului la ieșirea duzei; V2 este viteza aburului în spatele rotorului într-un sistem de coordonate fix; U1 – viteza periferică a lamei; R1 este viteza aburului la intrarea rotorului în mișcare relativă; R2 este viteza aburului la ieșirea rotorului în mișcare relativă. 1 - bandaj; 2 - scapula; 3 – rotor." title="(!LANG:Fig. 1. PALE TURBINE. a - rotor activ, R1 = R2; b - rotor cu jet, R2 > R1; c - palete rotor. V1 - viteza aburului la ieșirea duzei ; V2 este viteza aburului în spatele rotorului într-un sistem de coordonate fixe; U1 este viteza circumferențială a paletei; R1 este viteza aburului la intrarea rotorului în mișcare relativă; R2 este viteza aburului la ieșirea rotorului în mișcare relativă. 1 - bandaj; 2 - lamă; 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.!}

Turbinele sunt de obicei proiectate să fie pe același arbore cu dispozitivul care le consumă energia. Viteza de rotație a rotorului este limitată de rezistența la tracțiune a materialelor din care sunt fabricate discul și paletele. Pentru cea mai completă și eficientă conversie a energiei aburului, turbinele sunt realizate în mai multe etape.

Cicluri termice.

Ciclul Rankine.

Într-o turbină care funcționează conform ciclului Rankine (Fig. 2, A), aburul provine dintr-o sursă externă de abur; nu există încălzire suplimentară cu abur între treptele turbinei, există doar pierderi naturale de căldură.

Ciclul de reîncălzire.

În acest ciclu (Fig. 2, b) aburul după primele etape este trimis la schimbătorul de căldură pentru încălzire suplimentară (supraîncălzire). Apoi revine din nou la turbină, unde expansiunea sa finală are loc în etapele ulterioare. Creșterea temperaturii fluidului de lucru vă permite să creșteți eficiența turbinei.

Orez. 2. TURBINE CU CICLE DIFERITE DE CĂLDURĂ. a – ciclu Rankine simplu; b – ciclu cu încălzire intermediară cu abur; c - ciclu cu extragere intermediară a aburului și recuperare de căldură.

Ciclu cu extracție intermediară și utilizare a căldurii aburului evacuat.

Aburul de la ieșirea turbinei are încă o energie termică semnificativă, care este de obicei disipată în condensator. O parte din energie poate fi preluată din condensarea aburului de evacuare. O parte din abur poate fi preluată din treptele intermediare ale turbinei (Fig. 2, în) și este utilizat pentru preîncălzirea, de exemplu, a apei de alimentare sau pentru orice procese tehnologice.

Structuri de turbine.

Mediul de lucru se dilată în turbină, astfel că ultimele trepte (presiune joasă) trebuie să aibă un diametru mai mare pentru a trece debitul volumic crescut. Creșterea diametrului este limitată de solicitările maxime admisibile datorate sarcinilor centrifuge la temperaturi ridicate. În turbinele cu flux divizat (Figura 3), aburul trece prin diferite turbine sau diferite trepte ale turbinei.

Orez. 3. TURBINE CU DEBIRIFICARE. a - turbină dublă paralelă; b – turbină dublă de acţiune paralelă cu debite direcţionate opus; c – turbină cu ramificare a curgerii după mai multe trepte de înaltă presiune; d - turbină compusă.

Aplicație.

Pentru a asigura o eficiență ridicată, turbina trebuie să se rotească cu de mare viteză, cu toate acestea, numărul de rotații este limitat de rezistența materialelor turbinei și a echipamentului care se află pe același arbore cu aceasta. Generatoarele electrice din centralele termice sunt evaluate la 1800 sau 3600 rpm și sunt instalate de obicei pe același arbore cu turbina. Supraalimentatoarele centrifugale și pompele, ventilatoarele și centrifugele pot fi instalate pe același arbore cu turbina.

Echipamentul de viteză mică este cuplat la turbina de mare viteză printr-un reducător, cum ar fi în motoarele marine unde elicea trebuie să se rotească la 60 până la 400 rpm.

ALTE TURBINE

Turbine hidraulice.

La turbinele hidraulice moderne, rotorul se rotește într-o carcasă specială cu o volută (turbină radială) sau are o paletă de ghidare la intrare pentru a asigura direcția de curgere dorită. Echipamentul adecvat este de obicei instalat pe arborele unei hidroturbine (un generator electric la o centrală hidroelectrică).

turbine cu gaz.

Turbina cu gaz folosește energia produselor de combustie gazoasă dintr-o sursă externă. Turbinele cu gaz sunt similare ca design și principiu de funcționare cu turbinele cu abur și sunt utilizate pe scară largă în inginerie. Vezi si CENTRALE ELECTRICE DE AERONAVE; ENERGIE ELECTRICA; CENTRALE ELECTRICE ȘI PROPULSIUNI DE NAVE; HIDROENERGIE.

Literatură

Uvarov V.V. Turbine cu gaz și instalații de turbine cu gaz. M., 1970
Verete A.G., Delving A.K. Centrale maritime cu abur și turbine cu gaz. M., 1982 echipamente: de bază (centrale de cazane și aburi turbine) și auxiliare. Pentru puternic turbine(Și este vorba despre...

Termic proces instalație cu turbine cu gaz

Lucrări de laborator>> Fizica

„Departamentul” UPI Turbineși motoare „Lucrul de laborator nr. 1” Termic proces instalație cu turbine cu gaz” Opțiunea... ca parte a complexului echipamente standul de testare a fost pornit ... s-a aplicat lansatorul aburi turbină construit pe baza...

Alegerea metodei de sudare a lamei cu diafragmă aburi turbine (2)

Cursuri >> Industrie, producție

Topirea folosind termic energie (arc, ... detalii aburi turbine. omoplati aburi turbine subdivizat... – fabricabilitatea, – disponibilitatea necesarului echipamente, – disponibilitatea personalului calificat, – ... cu relevante încercări. După aceea...

termic schema unității de alimentare

Lucrări de diplomă >> Fizică

... Test; ... echipamente termic centrale electrice. – M.: Energoatomizdat, 1995. Ryzhkin V.Ya. Termic... centrale electrice. – M.: Energoatomizdat, 1987. Shklover G.G., Milman O.O. Cercetarea si calculul dispozitivelor de condensare aburi turbine ...

În ultimii ani, pe linia economisirii energiei, atenția a crescut asupra standardelor de consum de combustibil pentru întreprinderile care generează căldură și electricitate, prin urmare, pentru întreprinderile producătoare, indicatorii efectivi de eficiență ai echipamentelor de căldură și energie devin importanți.
În același timp, se știe că indicatorii efectivi de eficiență în condiții de funcționare diferă de cei calculati (fabrică), prin urmare, pentru a standardiza în mod obiectiv consumul de combustibil pentru generarea de căldură și energie electrică, este recomandabil să testați echipamentul.
Pe baza materialelor de testare a echipamentelor, caracteristicile energetice normative și un aspect (comanda, algoritmul) pentru calcularea normelor de consum specific de combustibil sunt elaborate în conformitate cu RD 34.09.155-93 „Orientări pentru compilarea și menținerea caracteristicilor energetice ale termice. echipamente centrale electrice” și RD 153-34.0-09.154 -99 „Regulamentul privind reglementarea consumului de combustibil la centralele electrice”.
De o importanță deosebită este testarea echipamentelor termice și electrice pentru instalațiile care operează echipamentele puse în funcțiune înainte de anii 70 și pe care modernizarea și reconstrucția cazanelor, turbinelor, echipament auxiliar. Fără testare, normalizarea consumului de combustibil conform datelor calculate va duce la erori semnificative care nu sunt în favoarea întreprinderilor generatoare. Prin urmare, costurile testării termice sunt neglijabile în comparație cu beneficiile.

Scopul testării termice turbine cu abur si echipamente cu turbina: determinarea economiei reale; obtinerea de caracteristici termice; comparație cu garanțiile producătorului; obtinerea de date pentru standardizarea, controlul, analiza si optimizarea functionarii echipamentelor turbinei; obţinerea de materiale pentru dezvoltarea caracteristicilor energetice; dezvoltarea măsurilor de îmbunătățire a eficienței

Obiectivele testării exprese a turbinelor cu abur: determinarea fezabilității și a amplorii reparațiilor; evaluarea calității și eficacității reparației sau modernizării; evaluarea modificării curente a randamentului turbinei în timpul funcționării.

Tehnologiile moderne și nivelul de cunoștințe de inginerie fac posibilă modernizarea economică a unităților, îmbunătățirea performanței acestora și creșterea duratei lor de viață.

Principalele obiective ale modernizării sunt:

reducerea consumului de energie al unității de compresor;
creșterea performanței compresorului;
creșterea puterii și eficienței turbinei de proces;
reducerea consumului de gaze naturale;
creșterea stabilității operaționale a echipamentelor;
reducerea numărului de piese prin creșterea presiunii compresoarelor și exploatarea turbinelor la un număr mai mic de trepte menținând și chiar mărind eficiența centralei.

Îmbunătățirea energiei reduse și indicatori economici Unitatea de turbină este produsă prin utilizarea metodelor de proiectare modernizate (rezolvarea problemelor directe și inverse). Sunt inrudite:

cu includerea unor modele mai corecte de vâscozitate turbulentă în schema de calcul,
ținând cont de blocarea profilului și a capătului de către stratul limită,
eliminarea fenomenelor de separare cu o creștere a difuziunii canalelor interlame și o modificare a gradului de reactivitate (non-staționaritate pronunțată a fluxului înainte de apariția supratensiunii),
posibilitatea identificării unui obiect folosind modele matematice cu optimizare genetică a parametrilor.

Scopul final al modernizării este întotdeauna creșterea producției produsului final și minimizarea costurilor.

O abordare integrată a modernizării echipamentelor turbinelor

Când se realizează modernizarea, Astronit utilizează de obicei o abordare integrată, în care sunt reconstruite (modernizate) următoarele componente ale unității tehnologice de turbină:

compresor;
turbină;
suporturi;
compresor-compresor centrifugal;
intercooler-uri;
multiplicator;
Sistem de lubrifiere;
sistem de curățare a aerului;
sistem automat de control și protecție.

Modernizarea echipamentelor compresoare

Principalele domenii de modernizare practicate de specialiștii Astronit:

înlocuirea pieselor de curgere cu altele noi (așa-numitele părți de curgere înlocuibile, inclusiv rotoare și difuzoare cu palete), cu caracteristici îmbunătățite, dar în dimensiunile carcaselor existente;
reducerea numărului de etape datorită îmbunătățirii traseului fluxului pe baza analizei tridimensionale în produsele software moderne;
aplicarea de acoperiri usor de lucrat si reducerea jocurilor radiale;
înlocuirea etanșărilor cu altele mai eficiente;
înlocuirea rulmenților de ulei de compresor cu rulmenți „usci” folosind suspensie magnetică. Acest lucru elimină utilizarea uleiului și îmbunătățește condițiile de funcționare ale compresorului.

Implementarea sistemelor moderne de control și protecție

Pentru a îmbunătăți fiabilitatea și eficiența operațională, sunt introduse instrumente moderne, sisteme digitale automate de control și protecție (atât părțile individuale, cât și întregul complex tehnologicîn general), sisteme de diagnosticare și sisteme de comunicații.

Conținutul articolului

TURBINE CU ABUR
Duze și lame.
Cicluri termice.
Ciclul Rankine.
Ciclul de reîncălzire.
Ciclu cu extracție intermediară și utilizare a căldurii aburului evacuat.
Structuri de turbine.
Aplicație.
ALTE TURBINE
Turbine hidraulice.
turbine cu gaz.

derulați în sus deruleaza in jos
Tot pe subiect

CENTRALE ELECTRICE DE AERONAVE
ENERGIE ELECTRICA
CENTRALE ELECTRICE ȘI PROPULSIUNI DE NAVE
HIDROENERGIE

TURBINĂ

TURBINĂ, prim motor cu mișcare de rotație corp de lucru pentru transformarea energiei cinetice a fluxului unui fluid de lucru lichid sau gazos în energie mecanică pe arbore. Turbina este formată dintr-un rotor cu palete (rotor cu palete) și o carcasă cu duze. Conductele de ramificație aduc și deviază fluxul fluidului de lucru. Turbinele, în funcție de fluidul de lucru utilizat, sunt hidraulice, cu abur și pe gaz. În funcție de direcția medie a curgerii prin turbină, acestea sunt împărțite în axiale, în care fluxul este paralel cu axa turbinei, și radiale, în care fluxul este direcționat de la periferie spre centru.
etc.................

În timpul testării autonome a turbinelor, principalele sarcini sunt de a obține caracteristicile acestora într-o gamă largă de parametri determinanți, precum și de a studia rezistența și starea termică a palelor și discurilor.

Implementarea condițiilor de funcționare a turbinei pe un stand autonom este o problemă foarte dificilă. Aerul este furnizat unor astfel de standuri (Fig. 8.5) de la stația de compresoare prin conducta 3, gazul este încălzit în camera de ardere 4. Puterea turbinei este absorbită de frâna hidraulică 1 (este posibil să se utilizeze generatoare și compresoare electrice în acest scop). Spre deosebire de testele din sistemul motor, când caracteristica turbinei poate fi obținută practic numai de-a lungul liniei modurilor de funcționare (vezi cap. 5), întregul câmp de caracteristici este realizat pe un banc autonom, deoarece în acest caz orice valori ​parametrii de intrare pot fi setati și reglați viteza turbinei prin încărcarea frânei hidraulice.

La simularea modurilor de funcționare a motorului terestru sau a modurilor corespunzătoare vitezei mari de zbor, valorile presiunii gazului din fața turbinei și din spatele acesteia le vor depăși pe cele atmosferice, iar după părăsirea turbinei, gazul poate fi eliberat în atmosferă (funcționare cu presurizare în circuit deschis).

Orez. 8.5. Schema standului pentru testarea turbinelor în condiții naturale:

1 - frana hidraulica; 2 - alimentare cu apă; 3 - alimentare cu aer comprimat: 4 - camera de ardere; 5 - turbină; 6 - conducta de evacuare

Funcționarea supraalimentată este caracterizată de cele mai mari dificultăți tehnice, deoarece necesită multă energie pentru a antrena compresoare și dispozitive de frânare de mare putere.

Pentru testarea turbinei în condiții apropiate de altitudinea mare, sunt proiectate bancuri de aspirație. Schema unui astfel de stand este prezentată în fig. 8.6. Aerul din partea de curgere a standului vine direct din atmosferă prin orificiul de admisie 1, se creează un vid în spatele turbinei folosind un aspirator sau un ejector.

Puterea turbinei 4 este absorbită de frâna hidraulică 3. Testele pot fi efectuate atât la temperaturi ridicate, cât și la temperaturi scăzute de intrare. Modurile de testare sunt selectate ținând cont de principiile teoriei similitudinii discutate mai sus.

Testele de permeabilitate pot fi considerate teste model pentru moduri în care presiunea la intrarea turbinei trebuie să fie mai mare decât presiunea atmosferică. Caracteristicile obținute în acest caz vor corespunde suficient de bine condițiilor naturale dacă numerele Re sunt în regiunea auto-similară.

Testele la presiuni și temperaturi scăzute pot reduce semnificativ consumul de energie pentru antrenarea aspiratorului și pot reduce puterea necesară a frânei hidraulice, ceea ce simplifică foarte mult testarea.

Într-o măsură și mai mare, dificultățile remarcate sunt eliminate dacă se folosesc modele reduse de două sau trei ori, precum și corpuri speciale de lucru. În acest din urmă caz, testele ar trebui să fie efectuate într-un circuit închis, în același mod în care sa luat în considerare pentru compresoare (a se vedea secțiunea 8.2).

La determinarea caracteristicilor turbinelor, măsurători ale debitului de gaz G g, parametrii de curgere în fața turbinei și în spatele acesteia T * g, T * t, p * g, p * t, viteza de rotație n, puterea dezvoltată de turbină , N t, precum și debitul unghiului de ieșire din turbină a t. Se folosesc aceleași metode de măsurare ca la testarea compresoarelor. În special, valoarea lui N t se determină, de regulă, din valorile măsurate ale lui n și cuplul M cr, iar pentru măsurarea acestuia din urmă se folosesc frâne hidraulice cu o instalație de corp oscilant (a se vedea cap. 4). .

Pentru a construi caracteristicile turbinei se folosesc parametrii care decurg din teoria similitudinii. În special, ele pot fi reprezentate ca dependențe

Orez. 8.6. Schema standului pentru testarea turbinelor pentru aspirație:

1 - dispozitiv de intrare; 2 - încălzitor de aer; 3 - frana hidraulica; 4 - turbină; 5 - amortizor de control; 6 - conducta de aer la evacuator sau ejector

Aici p* t =p* g /p* t este gradul de reducere a presiunii în turbină; - viteza relativ redusa; - parametru relativ al debitului de gaz prin turbină; h* t =L t /L* t S - randamentul turbinei; L t =N t /G t - funcţionarea efectivă a turbinei; - funcţionarea izoentropică a turbinei.

La determinarea caracteristicilor, valoarea specificată a lui n este menținută prin modificarea sarcinii frânei hidraulice, iar modificarea G g și p * t este produsă prin schimbarea modului de funcționare al aspiratorului sau compresorului și a poziției clapetei de accelerație.

Testarea termică a turbinelor cu abur
și echipamente cu turbine

LA anul trecutÎn ceea ce privește economisirea energiei, atenția a crescut la standardele de consum de combustibil pentru întreprinderile producătoare de căldură și electricitate, prin urmare, pentru întreprinderile producătoare, indicatorii efectivi de eficiență ai echipamentelor de căldură și energie devin importanți.

În același timp, se știe că indicatorii efectivi de eficiență în condiții de funcționare diferă de cei calculati (fabrică), prin urmare, pentru a standardiza în mod obiectiv consumul de combustibil pentru generarea de căldură și energie electrică, este recomandabil să testați echipamentul.

Pe baza materialelor de testare a echipamentelor, caracteristicile energetice normative și un aspect (comanda, algoritmul) pentru calcularea normelor de consum specific de combustibil sunt elaborate în conformitate cu RD 34.09.155-93 „Orientări pentru compilarea și menținerea caracteristicilor energetice ale termice. echipamente centrale electrice” și RD 153-34.0-09.154 -99 „Regulamentul privind reglementarea consumului de combustibil la centralele electrice”.

De o importanță deosebită este testarea echipamentelor termice și electrice pentru instalațiile de exploatare a echipamentelor puse în funcțiune înainte de anii 70 și unde s-a efectuat modernizarea și reconstrucția cazanelor, turbinelor, echipamentelor auxiliare. Fără testare, normalizarea consumului de combustibil conform datelor calculate va duce la erori semnificative care nu sunt în favoarea întreprinderilor generatoare. Prin urmare, costurile testării termice sunt neglijabile în comparație cu beneficiile.

Obiectivele testării termice a turbinelor cu abur și a echipamentelor cu turbine: determinarea eficienței efective; obtinerea de caracteristici termice; comparație cu garanțiile producătorului; obtinerea de date pentru standardizarea, controlul, analiza si optimizarea functionarii echipamentelor turbinei; obţinerea de materiale pentru dezvoltarea caracteristicilor energetice; dezvoltarea măsurilor de îmbunătățire a eficienței

Obiectivele testării exprese a turbinelor cu abur: determinarea fezabilității și a amplorii reparațiilor; evaluarea calității și eficacității reparației sau modernizării; evaluarea modificării curente a randamentului turbinei în timpul funcționării.

Tehnologiile moderne și nivelul de cunoștințe de inginerie fac posibilă modernizarea economică a unităților, îmbunătățirea performanței acestora și creșterea duratei lor de viață.

Principalele obiective ale modernizării sunt:

• reducerea consumului de energie al unității de compresor;
• creșterea performanței compresorului;
• creșterea puterii și eficienței turbinei de proces;
• reducerea consumului de gaze naturale;
• creșterea stabilității operaționale a echipamentelor;
• reducerea numărului de piese prin creșterea presiunii compresoarelor și exploatarea turbinelor la un număr mai mic de trepte menținând și chiar mărind eficiența centralei.

Îmbunătățirea indicatorilor energetici și economici dați ai unității de turbină se realizează prin utilizarea metodelor de proiectare modernizate (rezolvarea problemelor directe și inverse). Sunt inrudite:

• cu includerea unor modele mai corecte de vâscozitate turbulentă în schema de calcul,
• ținând cont de blocarea profilului și a capătului de către stratul limită,
• eliminarea fenomenelor de separare cu o creștere a difuziunii canalelor interlame și o modificare a gradului de reactivitate (non-staționaritate pronunțată a fluxului înainte de apariția supratensiunii),
• posibilitatea identificării unui obiect folosind modele matematice cu optimizare genetică a parametrilor.

Scopul final al modernizării este întotdeauna creșterea producției produsului final și minimizarea costurilor.

O abordare integrată a modernizării echipamentelor turbinelor

Când se realizează modernizarea, Astronit utilizează de obicei o abordare integrată, în care sunt reconstruite (modernizate) următoarele componente ale unității tehnologice de turbină:

• compresor;
• turbină;
• suporturi;
• compresor-compresor centrifugal;
• intercooler-uri;
• multiplicator;
• Sistem de lubrifiere;
• sistem de curățare a aerului;
• sistem automat de control și protecție.

Modernizarea echipamentelor compresoare

Principalele domenii de modernizare practicate de specialiștii Astronit:

• înlocuirea pieselor de curgere cu altele noi (așa-numitele părți de curgere înlocuibile, inclusiv rotoare și difuzoare cu palete), cu caracteristici îmbunătățite, dar în dimensiunile carcaselor existente;
• reducerea numărului de etape datorită îmbunătățirii traseului fluxului pe baza analizei tridimensionale în produsele software moderne;
• aplicarea de acoperiri usor de lucrat si reducerea jocurilor radiale;
• înlocuirea etanșărilor cu altele mai eficiente;
• înlocuirea rulmenților de ulei de compresor cu rulmenți „usci” folosind suspensie magnetică. Acest lucru elimină utilizarea uleiului și îmbunătățește condițiile de funcționare ale compresorului.

Implementarea sisteme moderne control si protectie

Pentru a îmbunătăți fiabilitatea și eficiența operațională, sunt introduse instrumente moderne, sisteme automate digitale de control și protecție (atât părți individuale, cât și întreg complexul tehnologic în ansamblu), sisteme de diagnosticare și sisteme de comunicare.

• TURBINE CU ABUR
• Duze și lame.
• Cicluri termice.
• Ciclul Rankine.
• Structuri de turbine.
• Aplicație.
• ALTE TURBINE
• Turbine hidraulice.
• turbine cu gaz.

Derulați în susDerulați în jos

Tot pe subiect

• CENTRALE ELECTRICE DE AERONAVE
• ENERGIE ELECTRICA
• CENTRALE ELECTRICE ȘI PROPULSIUNI DE NAVE
• HIDROENERGIE

TURBINĂ

TURBINĂ, motor principal cu mișcare de rotație a corpului de lucru pentru transformarea energiei cinetice a curgerii unui fluid de lucru lichid sau gazos în energie mecanică pe arbore. Turbina este formată dintr-un rotor cu palete (rotor cu palete) și o carcasă cu duze. Conductele de ramificație aduc și deviază fluxul fluidului de lucru. Turbinele, în funcție de fluidul de lucru utilizat, sunt hidraulice, cu abur și pe gaz. În funcție de direcția medie a curgerii prin turbină, acestea sunt împărțite în axiale, în care fluxul este paralel cu axa turbinei, și radiale, în care fluxul este direcționat de la periferie spre centru.

TURBINE CU ABUR

Elementele principale ale unei turbine cu abur sunt carcasa, duzele și paletele rotorului. Aburul dintr-o sursă externă este furnizat turbinei prin conducte. În duze, energia potențială a aburului este convertită în energia cinetică a jetului. Aburul care iese din duze este direcționat către lamele de lucru curbate (profilate special) situate de-a lungul periferiei rotorului. Sub acțiunea unui jet de abur, apare o forță tangenţială (circumferenţială), care determină rotirea rotorului.

Duze și lame.

Aburul sub presiune intră într-una sau mai multe duze fixe, în care se extinde și de unde iese cu viteză mare. Fluxul iese din duze într-un unghi față de planul de rotație al palelor rotorului. În unele modele, duzele sunt formate dintr-o serie de lame fixe (aparat cu duze). Paletele rotorului sunt curbate pe direcția curgerii și dispuse radial. Într-o turbină activă (Fig. 1, A) canalul de curgere al rotorului are o secțiune transversală constantă, adică. viteza în mișcare relativă în rotor nu se modifică în valoare absolută. Presiunea aburului în fața rotorului și în spatele acestuia este aceeași. Într-o turbină cu reacție (Fig. 1, b) canalele de curgere ale rotorului au o secțiune transversală variabilă. Canalele de curgere ale unei turbine cu reacție sunt proiectate astfel încât debitul în ele să crească, iar presiunea să scadă în consecință.

R1; c - paletarea rotorului. V1 este viteza aburului la ieșirea duzei; V2 este viteza aburului în spatele rotorului într-un sistem de coordonate fix; U1 – viteza periferică a lamei; R1 este viteza aburului la intrarea rotorului în mișcare relativă; R2 este viteza aburului la ieșirea rotorului în mișcare relativă. 1 - bandaj; 2 - scapula; 3 – rotor." title="(!LANG:Fig. 1. PALE TURBINE. a - rotor activ, R1 = R2; b - rotor cu jet, R2 > R1; c - palete rotor. V1 - viteza aburului la ieșirea duzei ; V2 este viteza aburului în spatele rotorului într-un sistem de coordonate fixe; U1 este viteza circumferențială a paletei; R1 este viteza aburului la intrarea rotorului în mișcare relativă; R2 este viteza aburului la ieșirea rotorului în mișcare relativă. 1 - bandaj; 2 - lamă; 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.!}

Turbinele sunt de obicei proiectate să fie pe același arbore cu dispozitivul care le consumă energia. Viteza de rotație a rotorului este limitată de rezistența la tracțiune a materialelor din care sunt fabricate discul și paletele. Pentru cea mai completă și eficientă conversie a energiei aburului, turbinele sunt realizate în mai multe etape.

Cicluri termice.

Ciclul Rankine.

Într-o turbină care funcționează conform ciclului Rankine (Fig. 2, A), aburul provine dintr-o sursă externă de abur; nu există încălzire suplimentară cu abur între treptele turbinei, există doar pierderi naturale de căldură.

Ciclul de reîncălzire.

În acest ciclu (Fig. 2, b) aburul după primele etape este trimis la schimbătorul de căldură pentru încălzire suplimentară (supraîncălzire). Apoi revine din nou la turbină, unde expansiunea sa finală are loc în etapele ulterioare. Creșterea temperaturii fluidului de lucru vă permite să creșteți eficiența turbinei.

Orez. 2. TURBINE CU CICLE DIFERITE DE CĂLDURĂ. a – ciclu Rankine simplu; b – ciclu cu încălzire intermediară cu abur; c - ciclu cu extragere intermediară a aburului și recuperare de căldură.

Ciclu cu extracție intermediară și utilizare a căldurii aburului evacuat.

Aburul de la ieșirea turbinei are încă o energie termică semnificativă, care este de obicei disipată în condensator. O parte din energie poate fi preluată din condensarea aburului de evacuare. O parte din abur poate fi preluată din treptele intermediare ale turbinei (Fig. 2, în) și este utilizat pentru preîncălzirea, de exemplu, a apei de alimentare sau pentru orice procese tehnologice.

Structuri de turbine.

Mediul de lucru se dilată în turbină, astfel că ultimele trepte (presiune joasă) trebuie să aibă un diametru mai mare pentru a trece debitul volumic crescut. Creșterea diametrului este limitată de solicitările maxime admisibile datorate sarcinilor centrifuge la temperaturi ridicate. În turbinele cu flux divizat (Figura 3), aburul trece prin diferite turbine sau diferite trepte ale turbinei.

Orez. 3. TURBINE CU DEBIRIFICARE. a - turbină dublă paralelă; b – turbină dublă de acţiune paralelă cu debite direcţionate opus; c – turbină cu ramificare a curgerii după mai multe trepte de înaltă presiune; d - turbină compusă.

Aplicație.

Pentru a asigura o eficiență ridicată, turbina trebuie să se rotească cu viteză mare, dar numărul de rotații este limitat de rezistența materialelor turbinei și a echipamentului care se află pe același arbore cu aceasta. Generatoarele electrice din centralele termice sunt evaluate la 1800 sau 3600 rpm și sunt instalate de obicei pe același arbore cu turbina. Supraalimentatoarele centrifugale și pompele, ventilatoarele și centrifugele pot fi instalate pe același arbore cu turbina.

Echipamentul de viteză mică este cuplat la turbina de mare viteză printr-un reducător, cum ar fi în motoarele marine unde elicea trebuie să se rotească la 60 până la 400 rpm.

ALTE TURBINE

Turbine hidraulice.

La turbinele hidraulice moderne, rotorul se rotește într-o carcasă specială cu o volută (turbină radială) sau are o paletă de ghidare la intrare pentru a asigura direcția de curgere dorită. Echipamentul adecvat este de obicei instalat pe arborele unei hidroturbine (un generator electric la o centrală hidroelectrică).

turbine cu gaz.

Turbina cu gaz folosește energia produselor de combustie gazoasă dintr-o sursă externă. Turbinele cu gaz sunt similare ca design și principiu de funcționare cu turbinele cu abur și sunt utilizate pe scară largă în inginerie. Vezi si CENTRALĂ ELECTRICĂ DE AVIAȚIE; ENERGIE ELECTRICA; INSTALATII SI MOTORE DE PUTERE A NAVEI; HIDROENERGIE.

Literatură

Uvarov V.V. Turbine cu gaz și instalații de turbine cu gaz. M., 1970
Verete A.G., Delving A.K. Centrale maritime cu abur și turbine cu gaz. M., 1982
Trubilov M.A. si etc. Turbine cu abur și gaz. M., 1985
Sarantsev K.B. si etc. Atlasul treptelor turbinei. L., 1986
Gostelow J. Aerodinamica grătarelor de turbomașini. M., 1987