Иркутский Государственный Технический Университет
Кафедра теплоэнергетики
Пояснительная записка
к курсовому проекту по теме
Тепловой расчет паровой турбины
Т-100-130
Выполнил: студент
группы ЭСТ-99-1
Линевич Е.В.
Проверил: доцент
кафедры ТЭ
Кудряшов А.Н.
Иркутск 2002
Описание турбоагрегата Т-100-130.
Турбина Т-100-130 впервые была изготовлена в 1961 г. на ТМЗ мощьностью 100 МВт
На начальные параметры пара 12,75 Мпа и 5650С, на частоту вращения 50 1/с с двухступенчатым теплофикационным отбором пара и номинальной тепловой производительностью
186,2 МВт (160 Гкал/ч).
Пар к стопорному клапану подводиться по двум паропроводам и затем по четырем паропроводам подводиться к регулирующим клапанам,привод которых осуществляется посредством сервомотора,рейки,зубчатого сектора и кулочкового вала.Открываясь последовательно,регулирующие клапаны подают пар в четыре ввареные в корпус сопловые коробки,откуда пар поступает на двухвенечную регулирующую ступень.Пройдя её и восемь нерегулируемых ступеней,пар через два патрубка покидает ЦВД и по четырём паровпускам
|
|
подводиться к кольцевой сопловой коробке ЦСД,отлитой заодно с корпусом.ЦСД содержит 14 степеней.После двенадцатой ступени производиться верхний, а после последней ступени-нижний теплофикационный отбор.
Из ЦСД по двум реверсивным трубам,установленным над турбиной,пар направляется в ЦНД двухпоточной конструкции.На входе каждого потока установлена поворотная регулирующая диафрагма с одним ярусом окон,реализуя дросельное парораспределение в ЦНД.В каждом потоке ЦНД имеется по две ступени.Последняя ступень имеет длину лопатки 550 мм при среднем диаметре 1915 мм,что обеспечивает сумарную площадь выхода 3,3 м2.
Валопровод турбины состоит из роторов ЦВД,ЦСД,ЦНД и генератора.Роторы ЦВД и ЦСД соединены жесткой муфтой,причём полумуфта ЦСД откована за одно целое с валом. Между роторами ЦСД и ЦНД,ЦНД и генертора установлены полужёсткие муфты.Каждый из роторов уложен в двух опорных подшипниках.Комбинированый опорно-упорный подшипник расположен в корпусе среднего подшипника между ЦВД и ЦСД.
Конструкция ЦВД в большей степени унифицирована с конструкцией ЦВД турбины
Р-40-130/13.
Ротор ЦСД-комбинированый:Диски первых восьми ступеней откованы за одно целое с валом,а остальных-насаженына вал с натягом.
Корпус ЦСД имеет вертикальный технологический разъём,соединяющий литую переднюю и сварную заднюю часть.
Ротор ЦНД –сборный:четыре рабочих диска посажены на вал с натягом.
Корпус ЦНД состоит из трёх частей:средней сварно-литой и двух выходных сварных.
|
|
Корпуса ЦВД и ЦСД опираются на корпцса подшипников с помощью лап.Выходная часть ЦСД опирается лапами на переднюю часть ЦНД.
ЦНД имеет встроенные подшипники и опирается на фундаментные рамы своим опорным поясом.
Фикс-пункт находиться на пересечении продольной оси турбины и осей двух поперечных шпонок,установленных на продольных рамах в области левого (переднего) выходного патрубка.Взаимная центровка корпусов цилиндров и подшипников осуществляется системой вертикальных и поперечных шпонок,установленных между лапами цилиндров и их опорными поверхностями.Расширение турбины происходит в основном от фикс-пункта в сторону переднего подшипника и частично в сторону генератора.
Тепловой расчет паровой турбины
Исходные данные:
–абсолютное давление пара Ро=12,8 Мпа
–температура То=838 К=555о С;
- абсолютное давление в верхнем теплофикационном отборе PT1=0,18мПа
-расход пара в этот отбор GT1=33 кг/c
- абсолютное давление в нижнем теплофикационном отборе PT2=0,09 мПа
-расход пара в отбор GT2=50 кг/с
–номинальная электрическая мощность Nн=100МВт;
–максимальная электрическая мощность Nmax=120 МВт
–абсолютное давление пара в конденсаторе Рк=5,7 кПа
–температура питательной воды Тпв=505 К=232о С;
–номинальная частота вращения ротора турбины ω=50 с-1;
–средний диаметр регулирующей ступени dрср=0,96 м;
– Типоразмер: Т-100/120-130, Завод изготовитель- УТМЗ.
1. Предварительное построение теплового процесса
турбины в h-S диаграмме.
Потеря давления в стопорном и регулирующем клапанах вследствии дросселирования составляет 3-5% от Ро, Следовательно давление перед соплами регулирующей ступени будет равно.
ему отвечает температура То’=836 К и энтальпия hо=3510 кДж/кг.
Потеря давления в выхлопном патрубке
где λ=0,04, Сп=120 м/с.
Давление пара за последней ступенью турбины
Рz=Рк+ΔРк=5,7+0,328=6,03 кПа.
Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: энтальпия h2t=2050 кДж/кг
,степень сухости x=0,789
Изоэнтропийный перепад, приходящийся на турбину Но=h0-h2t кДж/кг, где
h0 = 3510кДж/кг, h2t = 2050кДж/кг.
кДж/кг
Действительный перепад энтальпий. Нi= кДж/кг
кДж/кг, кДж/кг
кДж/кг
Параметры снятые с h-S диаграммы:
–располагаемый теплоперепад – Но=1832 кДж/кг;
–действительный теплоперепад – Нi=1466 кДж/кг;
–энтальпия пара при параметрах торможения – hо=3325 кДж/кг;
–энтальпия пара в конце изоэнтропийного расширения – h2t=2188 кДж/кг.
Расход пара на турбину определяется из формулы:
,
где kp коэффициент регенерации, его принимаем по таблице, и он равен kp=1,13;
ηм, ηэг –механический кпд и кпд электрогенератора соответственно, принимаем по 0,985%.
кг/с.
2. Расчет регулирующей ступени.
Определение кинематических параметров потока
и относительного лопаточного КПД.
Регулирующая ступень – двухвенечная.
Расчет производим для соотношений U/Co=0,20; 0,25; 0,30.
Таблица №1. Расчет регулирующей ступени.
№ п/п | Расчетные величины и формулы | Размерность | U/C0 | ||||
0,2 | 0,25 | 0,3 | |||||
1 | м/с | 150,7 | |||||
2 | м/с | 753,5 | 602,8 | 502,3 | |||
3 | кДж/кг | 283,8 | 181,7 | 126,2 | |||
4 | (принимаем) | – | 0,07 | ||||
5 | = | кДж/кг | 264,0 | 169,0 | 117,4 | ||
6 | м/с | 726,0 | 581,0 | 484,4 | |||
7 | (принимаем) | – | 0,96 | ||||
8 | м/с | 694,1 | 558,1 | 462,9 | |||
9 | (принимаем) | град | 14 | ||||
10 | (из треугольника скоростей) | м/с | 549,1 | 413,5 | 318,8 | ||
11 | (из треугольника скоростей) | град | 17,8 | 19,0 | 20,6 | ||
12 | град | 15,8 | 17,0 | 20,6 | |||
13 | (принимаем) | – | 0,02 | ||||
14 | м/с | 559,9 | 422,2 | 326,6 | |||
15 | (из графика) | – | 0,880 | 0,898 | 0,909 | ||
16 | м/с | 492,2 | 397,1 | 296,9 | |||
17 | (из графика) | м/с | 349,6 | 239,1 | 161,3 | ||
18 | (из графика) | град | 22,51 | 27,78 | 35,83 | ||
19 | (принимаем) | - | 0,02 | ||||
20 | м/с | 365,5 | 253,8 | 176,2 | |||
21 | (из графика) | - | 0,905 | 0,922 | 0,93 | ||
22 | м/с | 330,8 | 234,0 | 163,9 | |||
23 | град | 16,51 | 21,78 | 29,83 | |||
24 | м/с | 191,1 | 109,7 | 82,1 | |||
25 | (из графика) | град | 29,45 | 52,7 | 82,83 | ||
26 | - | 0,03 | |||||
27 | м/с | 201,0 | 151,4 | 119,6 | |||
28 | (из графика) | - | 0,926 | 0,933 | 0,941 | ||
29 | град | 14,45 | 37,7 | 67,83 | |||
30 | м/с | 186,1 | 141,3 | 112,5 | |||
31 | м/с | 55,2 | 96,4 | 150,3 | |||
32 | град | 57,44 | 114,5 | 136,2 | |||
33 | кДж/кг | 5,69 | 3,63 | 2,51 | |||
34 | кДж/кг | 5,69 | 3,63 | 2,51 | |||
35 | кДж/кг | 8,52 | 5,44 | 3,76 | |||
36 | кДж/кг | 20,5 | 13,04 | 9,1 | |||
37 | кДж/кг | 35,3 | 17,27 | 9,3 | |||
38 | кДж/кг | 12,1 | 4,83 | 2,1 | |||
39 | кДж/кг | 2,9 | 1,48 | 0,8 | |||
40 | кДж/кг | 1,5 | 4,64 | 11,3 | |||
41 | кДж/кг | 72,3 | 41,26 | 32,6 | |||
42 | – | 0,745 | 0,771 | 0,742 | |||
43 | м/с | 673,5 | 541,5 | 449,2 | |||
44 | м/с | 323,0 | 211,5 | 130,8 | |||
45 | м/с | 317,2 | 217,3 | 142,1 | |||
46 | м/с | 29,7 | 39,9 | 108,5 | |||
47 | м/с | 1343,4 | 930,3 | 613,6 | |||
48 | – | 0,720 | 0,772 | 0,740 | |||
49 | (из h-S диаграммы) | МПа | 5,4 | 6,73 | 8,7 | ||
50 | (из h-S диаграммы) | оС | 430 | 475 | 502 | ||
51 | (по таблицам) | м3/кг | 0,056 | 0,046 | 0,038 | ||
52 | (принимаем) | – | 1
| ||||
53 | м | 0,0164 | 0,0158 | 0,0166 | |||
54 | м | 0,018 | 0,018 | 0,019 | |||
55 | (из h-S диаграммы) | МПа | 5,3 | 7,25 | 8,6 | ||
56 | (из h-S диаграммы) | оС | 441 | 479 | 505 | ||
57 | (по таблицам) | м3/кг | 0,0585 | 0,0445 | 0,0388 | ||
58 | м | 0,021 | 0,0194 | 0,02 | |||
59 | м | 0,023 | 0,0214 | 0,022 | |||
60 | (из h-S диаграммы) | МПа | 5,2 | 7,2 | 8,5 | ||
61 | (из h-S диаграммы) | оС | 440 | 480 | 502 | ||
62 | (по таблицам) | м3/кг | 0,0597 | 0,0447 | 0,039 | ||
63 | м | 0,03 | 0,025 | 0,023 | |||
64 | м | 0,031 | 0,026 | 0,024 | |||
65 | (из h-S диаграммы) | МПа | 5,0 | 7,1 | 8,4 | ||
66 | (из h-S диаграммы) | K | 437 | 477 | 500 | ||
67 | (по таблицам) | м3/кг | 0,062 | 0,045 | 0,0396 | ||
68 | м | 0,048 | 0,025 | 0,019 | |||
69 | (формула приведена ниже) | КВт | 129,7 | 156,0 | 201,2 | ||
70 | – | 0,034 | 0,065 | 0,12 | |||
71 | – | 0,741 | 0,766 | 0,730 | |||
72 | кВт | 27895 | 18342 | 12216 | |||
73 | , | м/с | 630 | 644 | 652 | ||
74 | – | 0,30 | 0,30 | 0,20 | |||
75 | Профиль лопатки (из таблиц) | – | P-23-14A | P-60-38A | P-80-66A |
,
где , А=2, , , B=0,3, k=2,число рабочих венцов,
5. Тепловой расчет нерегулируемых ступеней.
Удельный объем пара в точке 2:
, [м3/кг] (из h-S диаграммы).
x=0.885; = 0.01 м3/кг, = 22,0 м3/кг
Uz = (1-x)+ x =0,01(1-0,885)+22,0*0,885=19,47кг/м3
Потеря с выходной скоростью – кДж/кг (принимаем).
|
|
Скорость потока, выходящего из последней ступени находится по формуле:
м/с.
Рассчитываем расход пара при работе турбины в конденсационном режиме:
кг/с.
Расход пара в конденсатор: кг/с.
Так как ЧНД – двухпоточный, то кг/с.
Средний диаметр последней ступени турбины находим из уравнения:
м.
м.
Принимаем,что диаметр первой нерегулируемой ступени-d1 = 0,45dz = 0,796 м
Последней ступени ЦВД- м
Последней ступени ЦСД- м.
По известным диаметрам d1, , и , а так же по принятому оптимальному отношению скоростей определяем располагаемые перепады энтальпий в этих ступенях по формуле:
, кДж/кг
Для упрощения расчетов можно в первом приближении принять , принимаем
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
Определенные по этой зависимости располагаемые перепады энтальпий наносятся на диаграмму и соединяются плавной кривой
По этой диаграмме находим средние перепады энтальпий в ЦВД, ЦСД и ЦНД
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
После нахождения среднего перепада энтальпий, определяем число ступеней соответствующего цилиндра. Где - располагаемый перепад энтальпий на соответствующий цилиндр, определяемый по ранее построенному процессу расширения пара в h-s диаграмме.
;
;
Делим отрезок,проточной части ЦНД, на (Z-1) частей, проводим ординаты и снимаем значения средних диаметров всех трёх ступеней ЦНД:
=1,5 м; =1,3 м; =1,77 м.
На основании полученных диаметров определяем располагаемые теплоперепады энтальпий на каждую ступень.
кДж/кг
кДж/кг
кДж/кг
Сумма полученных перепадов энтальпий на ступени должна быть равна перепаду энтальпий на соответствующий цилиндр: ;65,25+76,05+154,6=295,9=373;
=373-295,9=88,1 кДж/кг
Окончательный перепад энтальпий на ступень:
Список использованной литературы:
1 Лекции по курсу «Турбины ТЭС и АЭС», А.Н. Кудряшов
2 «Тепловой расчет паровой турбины», метод. указания, А.Н. Кудряшов, А.Г. Фролов, 2-изд., дополн. и перераб. – Иркутск, 1997.-64с.
3 «Стационарные паровые турбины», А.Д. Трухний, 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990.- 640с.
4 «Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара», М.П. Вукалович, М-Л., издательство «Энергия», 1965. – 400с.