Студопедия


Авиадвигателестроения Административное право Административное право Беларусии Алгебра Архитектура Безопасность жизнедеятельности Введение в профессию «психолог» Введение в экономику культуры Высшая математика Геология Геоморфология Гидрология и гидрометрии Гидросистемы и гидромашины История Украины Культурология Культурология Логика Маркетинг Машиностроение Медицинская психология Менеджмент Металлы и сварка Методы и средства измерений электрических величин Мировая экономика Начертательная геометрия Основы экономической теории Охрана труда Пожарная тактика Процессы и структуры мышления Профессиональная психология Психология Психология менеджмента Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении Социальная психология Социально-философская проблематика Социология Статистика Теоретические основы информатики Теория автоматического регулирования Теория вероятности Транспортное право Туроператор Уголовное право Уголовный процесс Управление современным производством Физика Физические явления Философия Холодильные установки Экология Экономика История экономики Основы экономики Экономика предприятия Экономическая история Экономическая теория Экономический анализ Развитие экономики ЕС Чрезвычайные ситуации ВКонтакте Одноклассники Мой Мир Фейсбук LiveJournal Instagram

Конструкция типовой газотурбинной установки




Рассмотрим конструкцию газотурбинной установки на примере ГТ-100-750 (ЛМЗ) (рис. 1.5.).

Рис. 1.5. Продольный разрез ГТ-100-750

Газотурбинная установка ГТ-100-750 предназначена для работы в энергетических системах для покрытия пиковых нагрузок, может быть использована для несения базовой нагрузки, рассчитана для работы на газообразном и жидком топливе. При температуре наружного воздуха 278 К температура перед турбинами 1023 К, мощность составляет 100 МВт, КПД – 28 %.

ГТ-100-750 выполнена по прямой, двухвальной схеме: состоит из компрессора низкого (1) и высокого (3) давления, воздухоохладителя (2), турбин высокого (5) и низкого (8) давления, камер сгорания высокого (4) и низкого (6) давления и электрогенератора (7). Турбина высокого давления вращает компрессор высокого давления, а турбина низкого давления вращает компрессор низкого давления и электрогенератор. Компрессор, турбины и камеры сгорания имеют общий корпус, образуют блок турбомашин.

Компрессор низкого давления восьмиступенчатый. Корпус сварной конструкции с литым входным патрубком, направляющие лопатки устанавливаются в обоймах. Ротор наборный, состоит из отдельных дисков, насаженных на вал. Проточная часть выполнена с постоянным наружным диаметром 2070 мм. производительность компрессора ~ 435 кг/с. КПД проточной части 88 %. Высота лопаток первой ступени 520 мм, окружная скорость 325 м/с.

Компрессор высокого давления 13-ступенчатый. Корпус сварнолитой конструкции, ротор барабанного типа.

Турбина высокого давления трёхступенчатая, низкого давления – пятиступенчатая. Роторы турбин сборные, состоят из отдельных дисков: ротор турбины высокого давления из трёх, ротор турбины низкого давления – из пяти отдельных дисков, соединённых болтами. Стяжные болты размещены вблизи корневого диаметра лопаток.

В установке широко применено охлаждение воздухом узлов и деталей, подверженных воздействию высоких температур. Охлаждение роторов производится продувкой воздуха через щелевые зазоры между гребнями дисков и хвостовиками лопаток. Воздух на охлаждение (отводится после компрессора) проходит концевые уплотнения турбин и подводится к хвостовому креплению рабочих лопаток. Охлаждение обойм направляющих аппаратов и сегментов производится воздухом, отбираемым для этой цели из компрессора: сначала первых ступеней, а затем и последующих ступеней. Интенсивному охлаждению подвергаются внутренние подшипники, работающие в условиях высоких температур.

Камеры сгорания высокого и низкого давления имеют по двенадцати жаровых труб каждая. В каждой жаровой трубе имеется горелка, рассчитанная на сжигание жидкого и газообразного топлива. Тепло отработавших газов используется для подогрева воды в специальном теплофикационном подогревателе.




Пуск установки производится через редуктор от специальной пусковой турбины, которая может работать на топливном газе или паре.

1.6. Паротурбинная установка и её экономичность

Простейшая паротурбинная установка состоит из питательного насоса (1), котла (2), пароперегревателя (3), паровой турбины (4), конденсатора (5) и электрического генератора (6) (рис. 1.6.).

Рис. 1.6. Принципиальная схема паротурбинной установки:

1 – питательный насос; 2 – котёл; 3 – пароперегреватель; 4 – турбина;

5 – конденсатор; 6 – электрогенератор

Рабочим веществом паротурбинной установки является водяной пар. В паросиловых установках применяется цикл с полной конденсацией отработавшего пара в конденсаторе, называемый циклом Ренкина. Идеальный цикл Ренкина для паросиловой турбинной установки, работающей на перегретом паре, изображён в Т, s-диаграмме на рис. 1.7.

  Рис. 1.7. Идеальный цикл Ренкина для паросиловой турбинной установки, работающей на перегретом паре, в Т, s-диаграмме

На этой диаграмме показаны: а’а – процесс адиабатного сжатия воды в питательном насосе; ab – процесс нагрева воды в котле до температуры кипения; bc – испарение воды в котле; cd – перегрев пара в пароперегревателе; de – изоэнтропное расширение пара в турбине; ea’ – конденсация отработавшего пара в конденсаторе.

Процессы нагрева, испарения и перегрева воды в котле происходят при постоянном давлении. Следовательно, всё количество теплоты q1, переданное 1 кг воды и пара, целиком идёт на повышение энтальпии рабочего вещества от энтальпии питательной воды hп.в до энтальпии свежего пара h0 и равно их разности:



q1 = h0hп.в.

Это количество теплоты в Т, s-диаграмме изображается площадью 1abcd21.

Из турбины пар поступает в конденсатор, где при постоянном давлении конденсируется и отдаёт теплоту q2 охлаждающей воде. Эту теплоту можно определить как разность энтальпий отработавшего пара при изоэнтропном расширении его в турбине hкt и конденсата (в идеальном цикле Ренкина):

q2 = hкt.

Полезная теоретическая работа 1 кг пара равна разности между подведённой и отведённой теплотой:

L = q1q2 = (h0hп.в) – (hкt) = (h0hкt) – (hп.в).

Разность энтальпий h0hкt представляет собой работу 1 кг пара в идеальной турбине. Разность энтальпий hп.весть работа, затрачиваемая на сжатие 1 кг воды в питательном насосе.

Полезная теоретическая работа 1 кг пара эквивалентна заштрихованной площади в Т, s-диаграмме. Отношение этой работы к подведённой теплоте называется абсолютным или термическим КПД идеальной установки:

Вычитая и прибавляя в знаменателе этого выражения величину , получаем:

Если экономичность турбинной установки рассматривать без учёта работы питательного насоса, то абсолютный КПД идеального цикла будет равен:

где величину H0 = h0hкt принято называть располагаемым теплоперепадом турбины.

Значения располагаемого теплоперепада Н0 удобно определять при помощи h, s-диаграммы (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Процесс расширения пара в турбине в h, s-диаграмме

Для этого на ней находится начальная энтальпия h0, соответствующая точке пересечения заданных начальных параметров пара перед турбиной p0 и t0. Из этой точки проводится вертикальная линия изоэнтропного расширения пара в турбине до заданного конечного давления pк. Длина полученного отрезка H0 = h0hкt определяет теоретическую работу 1 кг пара в турбине и является располагаемым теплоперепадом турбины.

Значение Н0 можно определить также расчётным путём. При этом, если расширение заканчивается в области перегретого пара, используется уравнение идеального газа:

где k = 1,3 – показатель изоэнтропы для перегретого пара; р0, рк – начальное и конечное давление пара; v0 – начальный удельный объём пара.

В действительности процесс расширения пара в турбине имеет значительную степень необратимости, так как течение его в проточной части сопровождается заметными потерями работы. Поэтому линия процесса расширения отклоняется от изоэнтропы на диаграммах h, s (рис. 1.8) и Т, s (рис. 1.9) в сторону увеличения энтропии.

Рис. 1.9. Действительный тепловой цикл в T, s-диаграмме

В результате увеличения энтропии отработавшего пара при неизменном давлении энтальпия его повышается, разность начальной и конечной энтальпий, представляющая собой действительную работу, развиваемую 1 кг пара в турбине, соответственно уменьшается и становится равной:

Lт = h0hк = Hi.

Действительную работу, которую развивает 1 кг пара внутри турбины, принято называть используемым теплоперепадом Hi турбины.

Отношение использованного теплоперепада Hi к располагаемому H0 называется относительным внутренним КПД hоi турбины:

hоi = Hi/ H0 .

Отношение использованного теплоперепада Hi к теплоте, подведённой к 1 кг рабочего вещества в котле q1, называется абсолютным внутренним КПД турбоустановки hi :

Абсолютный внутренний КПД можно представить и как отношение внутренней мощности турбины Ni к секундному расходу теплоты Q, подведённой к рабочему веществу в котле:

.

Эффективная мощность Nе, которая может быть передана валу приводимой машины, меньше внутренней мощности Ni на величину механических потерь DNм турбины:

Nе = Ni – DNм .

Отношение эффективной мощности к внутренней называется механическим КПД турбины:

hм = Nе/ Ni .

Теоретическая мощность идеальной турбины, в которой использованный теплоперепад равен располагаемому, определяется уравнением:

N0 = G×H0.

Отношение эффективной мощности к теоретической называется относительным эффективным КПД hое турбины:

Отношение эффективной мощности турбины к расходуемому количеству теплоты, подведённой в котле, называется абсолютным эффективным КПД турбоустановки:

Отношение мощности на зажимах электрического генератора Nэ к эффективной мощности Nе называется КПД электрического генератора hэ.г :

hэ.г = Nэ/ Nе .

Отношение электрической мощности генератора к теоретической мощности идеальной турбины называется относительным электрическим КПД турбоагрегата:

Произведение термического КПД на относительный электрический называется абсолютным электрическим КПД турбоустановки:

hэ = ht×hо.э = ht×hoi×hм×hэ.г.

Существуют два пути повышения экономичности турбоустановки. Первый путь направлен на увеличение термического КПД цикла за счёт повышения разности средней температуры подвода теплоты в котле и температуры, при которой отводится теплота в конденсаторе. Второй путь заключается в совершенствовании конструкции турбины и генератора, главным образом в уменьшении потерь в проточной части турбины, механических потерь и потерь в генераторе.

При оценке эффективности электрической станции в целом необходимо дополнительно учитывать потери теплоты в котле, расход энергии на привод питательных насосов, потери давления и теплоты в паропроводах и др.

Внутренняя мощность турбины, Дж/с, определяется по формуле:

Ni = G×Hi .

Удельный расход пара на выработку 1 кВт×ч электроэнергии равен:

Экономичность конденсационных турбин, как правило, оценивается по удельному расходу теплоты на один выработанный киловатт-час и подсчитывается по формуле:

где h0 – энтальпия свежего пара, кДж/кг; – энтальпия конденсата отработавшего пара, кДж/кг.

Поскольку 1 кВт = 1кДж/с, отношение расхода теплоты, выраженного в килоджоулях в секунду, к 1 кВт является безразмерной величиной:

представляющей собой обратную величину абсолютного электрического КПД.





Дата добавления: 2014-01-25; просмотров: 3708; Опубликованный материал нарушает авторские права? | Защита персональных данных | ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ


Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 9954 - | 7469 - или читать все...

Читайте также:

  1. III. ГРАЖДАНСКАЯ ВОЙНА И РЕКОНСТРУКЦИЯ
  2. N Конструкция и принцип действия
  3. Автоматизированные групповые замерные установки
  4. Автоматические установки для тушения пожаров водой
  5. Архитектурно-строительное проектирование, строительство, реконструкция объектов капитального строительства
  6. Архитектурно-строительное проектирование, строительство, реконструкция объектов капитального строительства
  7. Бетоно- и растворосмесительные заводы и установки
  8. Библиографический список. 1. Евтюкова И.П., Кацевич Л.С., Некрасова Н.М. и др. Электротехнологические промышленные установки
  9. Блочные автоматизированные установки подготовки нефти, газа и воды
  10. ВВЕДЕНИЕ. РЕКОНСТРУКЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий
  11. Восстановление деталей способами ДРД (установки дополнительной ремонтной детали)
  12. Герметичные устройства и установки. Опасности, возникающие при их разгерметизации


 

3.228.21.186 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.


Генерация страницы за: 0.007 сек.