Акт аварийной ситуации на сетях электроснабжения образец. Акт согласования технологической и аварийной брони
Проточная часть многоступенчатой паровой турбины с сопловым регулированием содержит первую регулирующую и последующие нерегулируемые ступени. При других способах регулирования турбины применяются только нерегулируемые ступени.
Регулирующая ступень характеризуется тем, что при изменении нагрузки подвод пара к ней осуществляется через несколько открытых регулирующих клапанов, каждый из которых открывает доступ пара к самостоятельной (изолированной) группе сопел, а степень парциальности подвода пара 0,8...0,96 и изменяется в процессе эксплуатации. Вследствие этого проходная площадь сопел (направляющего аппарата) регулирующей ступени при работе турбины может изменяться, регулироваться. В нерегулируемых ступенях площадь проходных сечений диафрагм остается постоянной, не регулируется при изменении нагрузки турбины.
В качестве регулирующей ступени паровых турбин в зависимости от ряда факторов может применяться одновенечная ступень давления (ступень Рато) или двухвенечная ступень скорости (ступень Кертиса). Из теории турбомашин известно, что зависимости относительного внутреннего КПД - от характеристического отношения скоростей
х = u/c 0 этих ступеней имеют одинаковый характер (здесь u - окружная скорость на среднем диаметре ступени; c 0 - условная изоэнтропийная скорость). Однако они значительно различаются максимальными КПД и оптимальных отношений скоростей. 
Вследствие дополнительных потерь во второй паре лопаточных решеток двухвенечной ступени 
. Тем не менее, на режимах работы с малыми отношениями х в диапазоне от х=0 до х=х в КПД двухвенечной ступени выше, чем одновенечной (рис.1, при 
. КПД ступеней скорости и давления равны).
Оптимальное отношение скоростей ступени определяется выражением
, (13)
где - коэффициент скорости соплового аппарата, - угол выхода потока из соплового аппарата, п - число венцов рабочих лопаток, - степень реактивности ступени.
Для двухвенечной ступени меньше, чем для одновенечной . Это означает, что при максимальных КПД и одинаковой окружной скорости на среднем диаметре и в ступени Кертиса сработается больше перепад энтальпий, чем в ступени Рато. Кроме того, КПД ступени скорости при переменных режимах работы изменяется меньше, чем КПД ступени давления, если 
.
При заданных начальных давлении и температуре Т о и конеч качестве регулирующей ступени в турбинах малой и средней мощности ступень Кертиса, в турбинах большой мощности- ступень Рато. В основе этой рекомендации лежат следующие соображения. Так как в ступени скорости срабатывается больше перепад энтальпий, чем в ступени давления, то в камере регулирующей ступени скорости (в камере, в которой вращается рабочее колесо регулирующей ступени) установятся ниже давление, плотность и температура пара. В связи с этим:
1. На нерегулируемые ступени останется меньше перепад энтальпий, для срабатывания которого потребуется меньшее число нерегулируемых ступеней.
2. Пониженное давление пара в камере регулирующей ступени способствует уменьшению утечки пара через переднее концевое уплотнение турбины и повышает КПД турбины.
3. Пониженная плотность пара в камере регулирующей ступени, перед первой нерегулируемой ступенью, позволяет выполнить даже первые нерегулируемые ступени с направляющими и рабочими лопатками приемлемой длины при полном впуске пара и тем самым уменьшить потери от конечной длины лопаток, а при парциальном подводе обеспечить повышенный КПД путем выбора варианта ступени с минимальными суммарными потерями от конечной длины лопаток и от парциальности.
4. Пониженные давление и температура пара в камере регулирующей ступени снижают рабочие напряжения и, следовательно, допускают применение более дешевых материалов для деталей, расположенных в окрестности камеры регулирующей ступени (так, для корпуса турбины- чугун вместо стали или нелегированные стали вместо легированных).
Таким образом, применение двухвенечной ступени скорости в качестве регулирующей в проточной части турбин малой и средней мощности позволяет создать турбину более простой конструкции, достаточно надежную, сравнительно дешевую, с малыми габаритами и вполне экономичную в широком диапазоне режимов работы. Отметим, что указанные преимущества использования ступени скорости при сопловом регулировании проявляются тем больше, чем выше начальные параметры пара.
В турбинах большой мощности эти достоинства регулирующей двухвенечной ступени становятся менее значительными, в них оказываются более рациональными регулирующие одновенечные ступени давления.
Конструкция регулирующей ступени должна быть тем проще, чем меньше мощность турбины.
РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ТУРБИН
Главные конструктивные особенности турбины, ее проточной части определяются следующими факторами;
1) параметрами пара перед турбиной и давлением за турбиной;
2) мощностью турбины;
3) частотой вращения ротора;
4) наличием или отсутствием промежуточного перегрева пара;
5) наличием или отсутствием регулируемых отборов пара;
6) опытом и традициями турбинных заводов, имеющимся в их распоряжении парком станков по изготовлению деталей и узлов турбины;
7) требованиями эксплуатации: скоростью пуска и нагружения турбины, диапазоном изменения нагрузки турбины и т. п.;
8) унификацией узлов и деталей турбины;
9) технологичностью конструктивных решений и связанными с ней трудозатратами на изготовление турбины;
10) ремонтопригодностью конструкции турбины, ее узлов и деталей.
При конструировании турбины обычно являются затраты на выработку единицы электроэнергии.
При конструировании и расчете проточной части турбины обычно бывают заданы следующие величины:
1) номинальная электрическая мощность турбогенератора N э ;
2) начальные параметры пара р о и t о ;
3) параметры пара после промежуточного пароперегревателя р пп и t пп (если имеется промежуточный перегрев пара);
4) давление отработавшего пара р 2 (р к ),
5) температура питательной воды на выходе из системы регенерации t п.в ;
6) частота вращения ротора турбины п .
Номинальной мощностью турбины называют ту наибольшую мощность, которая может развиваться на зажимах электрического генератора в течение практически любого отрезка времени не только при номинальных параметрах пара, но и при их отклонениях от номинальных параметров, оговоренных в технических условиях на поставку турбины (при снижении начального давления, ухудшении вакуума и т. д.). Наряду с номинальной мощностью для паровых турбин используют также понятие максимальной мощности , которая превышает номинальную мощность при отклонениях параметров пара от номинальных значений (углубление вакуума, повышение давления перед турбиной в допустимых пределах и т. д.) и при отключении регенеративных подогревателей.
В качестве начальных параметров пара р о и t о понимают давление и температуру пара перед стопорным клапаном турбины. Давление пара непосредственно за котлом выше давления перед стопорным клапаном за счет гидравлических потерь в паропроводе от котла до турбины; температура пара за котлом также выше температуры перед стопорным клапаном из-за потерь теплоты паропроводом.
Параметры пара после промежуточного перегревателя р пп и t пп указывают обычно по состоянию перед отсечными клапанами ЧСД. Давление промежуточного перегрева р пп выбирают на основе экономических расчетов по минимуму затрат на выработку электрической энергии.
Давлением отработавшего пара р 2 (р к ) называют давление в выходном сечении выхлопного патрубка турбины. Для конденсационных турбин расчетное давление за турбиной р к зависит от среднегодовой температуры охлаждающей воды, определяется оно также на основе технико-экономических расчетов по минимуму затрат на выработку электрической энергии.
Расчетную температуру питательной воды t пп в выбирают по предварительной оценке экономичности всей станции. Если рассматривать экономичность только паротурбинной установки, то целесообразной температурой питательной воды является температура насыщения при давлении на входе в котел. Однако в этом случае КПД котла снижается за счет повышения температуры уходящих газов. Температура t п.в в в зависимости от начального давления находится обычно в следующих пределах: при р о =24,0 МПа t п.в =260-270 °С; при р о =13,0 МПа t п.в =230- 235°С; при р о =10,0 МПа t п.в =215-220°С.
Частота вращения ротора турбины определяется чаще всего частотой вращения приводимой машины. Для электрического генератора с двухполюсным ротором и при частоте переменного тока 50 Гц частота вращения роторов турбины и генератора равна 50 с- 1 . Если мощность турбины мала (N э ≤4000 кВт), частоту вращения ротора турбины целесообразно выполнять повышенной, а между турбиной и генератором устанавливать понижающий частоту вращения редуктор.
Для турбиночень большой мощности(N э >>500-1000 МВт) для сокращения числа цилиндров низкого давления целесообразно использовать частоту вращения п =25 с- 1 при четырехполюсном роторе электрического генератора.
Приступая к расчету турбины, выбирают расчетную мощность, т. е. мощность, соответствующую наибольшей экономичности турбины N э эк . Для турбин, работающих в достаточно широком диапазоне изменения нагрузки, в качестве расчетной принимают мощность, равную 0,8-0,9 номинальной. Крупные турбины, которые предполагается эксплуатировать при полной их загрузке в течение продолжительного времени, обычно имеют расчетную мощность, близкую к номинальной, N э эк = (0,9-1,0) N э н . Турбины для АЭС проектируются, как правило, при условии N э эк =N э н .
Далее выбирают тепловую схему паротурбинной установки - число регенеративных подогревателей, давление в деаэраторе, температуру питательной воды на выходе из подогревателей, параметры пара приводной турбины питательного насоса, давление промежуточного перегрева, для турбин АЭС - давление в промежуточном сепараторе и т. д. Для расчета тепловой схемы на основе статистических данных по экономичности турбин предварительно оценивают протекание процесса в h,S -диаграмме.
В результате расчета тепловой схемы определяют расходы пара во всех ступенях, а также расходы пара в регенеративные подогреватели. Кроме того, вычисляют другие тепловые характеристики паротурбинной установки - удельный расход пара, удельный расход теплоты, η э.
Конструкция ступеней турбины, размеры элементов проточной части в большой степени зависят от объемного пропуска пара - произведения массового расхода пара на его удельный объем Gυ . От первых ступеней турбины к последним удельный объем пара значительно возрастает. Так, при параметрах пара р о =23,5 МПа и t о =540°С удельный объем υ в 2500 раз меньше удельного объема пара за последней ступенью турбины при р к =3,4 кПа. Поэтому объемный расход пара в первых ступенях существенно меньше, чем в последних ступенях турбины.
В связи с особенностями проектирования проточной части все ступени конденсационной турбины разделяют на четыре группы:
1) регулирующие ступени;
2) ступени малых объемных пропусков пара (первые нерегулируемые ступени турбин небольшой мощности);
3) промежуточные ступени с относительно большим объемным пропуском пара;
4) последние ступени, работающие в части низкого давления турбины при очень большом объемном пропуске пара.
Регулирующая ступень - это первая ступень турбины при сопловом парораспределении. При дроссельном парораспределении регулирующая ступень в турбине отсутствует. Основной конструктивной особенностью регулирующей ступени является изменяющаяся степень парциальности при изменении расхода пара на турбину. В связи с этим сопла регулирующей ступени объединены в группы. К каждой группе сопл пар подводится через самостоятельный регулирующий клапан. При одном открытом клапане работает одна группа сопл и поэтому ступень работает при малой степени парциальности. По мере открытия следующих регулирующих клапанов степень парциальности растет. При всех открытых регулирующих клапанах степень парциальности регулирующей ступени всегда меньше единицы. Регулирующая ступень конструктивно отделена емкой камерой от последующих нерегулируемых ступеней. Эта камера необходима для растекания пара в окружном направлении, чтобы обеспечить подвод пара к первой нерегулируемой ступени по всей окружности без существенных аэродинамических потерь энергии.
По условиям экономичной работы турбины с сопловым парораспределением при переменном расходе пара в регулирующей ступени необходимо срабатывать повышенный тепловой перепад H 0 рс .
Регулирующие ступени выполняют как одновенечными, так и двухвенечными. Одновенечные активные регулирующие ступени обычно применяют для срабатывания сравнительно малых тепловых перепадов - до 80- 120 кДж/кг. Двухвенечные ступени применяют для перерабатывания сравнительно высоких тепловых перепадов-100-250 кДж/кг.
Теплоперепад и соответственно тип регулирующей ступени выбирают с учетом следующих особенностей влияния регулирующей ступени на конструкцию и экономичность турбины.
1. Применение двухвенечной регулирующей ступени и, следовательно, большого теп-лоперепада H 0 рс приводит к сокращению числа нерегулируемых ступеней и снижению стоимости изготовления турбины. Однако в этом случае снижается КПД турбины при мощности, близкой к номинальной, так как экономичность двухвенечной регулирующей ступени существенно ниже, чем экономичность заменяемых нерегулируемых ступеней. Следует, однако, заметить, что потери энергии регулирующей ступени за счет явления возврата теплоты частично используются в последующих нерегулируемых ступенях. Поэтому при оценке снижения экономичности за счет регулирующей ступени необходимо учитывать явление возврата теплоты.
2. При большом тепловом перепаде регулирующей ступени снижаются утечки пара через переднее концевое уплотнение, так как уменьшается давление в камере регулирующей ступени и, следовательно, перед передним концевым уплотнением. Этот эффект особенно заметен для турбин малой мощности, где относительная величина утечки велика.
3. Повышенный тепловой перепад регулирующей ступени обеспечивает снижение температуры пара в камере регулирующей ступени и, следовательно, применение относительно дешевых низколегированных сталей для ротора и корпуса турбины.
В современных мощных турбинах в качестве регулирующей ступени применяют одновенечную ступень, так как преимущества повышенного теплоперепада по технико-экономическим расчетам не оправдываются.
В турбинах АЭС, работающих на насыщенном паре, лопатки регулирующей ступени часто аварийно разрушаются в связи с большими возмущающими усилиями при вибрациях лопаток. Эти усилия обусловлены спецификой течения влажного пара в клапанах и соплах регулирующей ступени. Поэтому современные мощные турбины АЭС, работающие, как правило, при постоянной нагрузке, проектируют с дроссельным парораспределением.
Двухвенечные ступени находят применение в качестве регулирующих ступеней в турбинах малой мощности, а также в турбинах с противодавлением и в турбинах с регулируемыми отборами пара.
Первые нерегулируемые ступени турбин небольшой мощности (ступени с малым объемным пропуском пара) отличаются небольшими высотами сопловых и рабочих лопаток. Для повышения КПД этих ступеней необходимо всеми возможными путями увеличивать высоту этих лопаток.
Регулирующая ступень турбины
Ступень турбины с изменяемым проходным сечением соплового аппарата
Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Источник: ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
- - одно из понятий всякой эволюционной теории, обозначающее отрезок в процессе развития, который характеризуется каким-то изменением, иным состоянием. Такие ступени имеются как в индивидуальном, так и в общем развитии...
Начала современного Естествознания
- - Регулирующая арматура Промышленная трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Смотреть все термины ГОСТ 24856-81. АРМАТУРА ТРУБОПРОВОДНАЯ...
Словарь ГОСТированной лексики
- - Совокупность ряда расположенных по окружности каналов, образованных направляющими лопатками или соплами, и следующего за ним вращающегося ряда каналов, образованных рабочими лопатками, с элементами установки,...
Словарь ГОСТированной лексики
- - Двухвенечная ступень турбины Ндп. Ступень скорости, Ступень Кертиса Ступень турбины, в которой пар в первом неподвижном ряду каналов расширяется до заданных параметров и образующаяся кинетическая энергия...
Словарь ГОСТированной лексики
- - Осевая ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, движется по поверхностям, близким к цилиндрическим Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ...
Словарь ГОСТированной лексики
- - Радиальная ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, движется в радиальном направлении по поверхностям, перпендикулярным оси вращения ротора турбины Смотреть все термины ГОСТ 23269-78...
Словарь ГОСТированной лексики
- - Радиально-осевая ступень турбины Ступень турбины, в которой поток пара, совершая работу, изменяет направление движения от радиального к осевому Смотреть все термины ГОСТ 23269-78. ТУРБИНЫ СТАЦИОНАРНЫЕ ПАРОВЫЕ...
Словарь ГОСТированной лексики
- - совокупность вращающегося и неподвижного лопаточных венцов...
Энциклопедия техники
- - Британская саморегулирующая организация, созданная в соответствии с Законом о финансовых услугах для регулирования деятельности организаций, занимающихся куплей-продажей ценных бумаг и...
- - Саморегулирующая организация в Великобритании, отвечающая за регулирование деятельности организаций, предлагающих услуги по страхованию жизни, и паевых доверительных инвестиционных фондов в...
Экономический словарь
-
Большой бухгалтерский словарь
- - трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования расхода транспортируемых продуктов и поддержания заданного давления в трубопроводной сети - регулираща тръбопроводна арматура - regulační potrubní armatura -...
Строительный словарь
- - часть оросительной или осушительной сети, предназначенная для регулирования влажности почвы - регулираща мрежа - meliorační síť - Wasserregulierungsnetz - szabályozó hálózat - тохируулга шугам сүлжээ - sieć regulująca - reţea de regularizare - mreža za...
Строительный словарь
- - запись, совершаемая в конце отчетного периода для отражения операций, которые по определенным причинам не были записаны или были неправильно записаны в течение этого периода...
Словарь бизнес терминов
- - См.: саморегулирующая организация...
Словарь бизнес терминов
- - побудительная функция цены, способность изменений в ценах повлечь за собой изменение величины спроса на продукты и ресурсы, а также объема их предложения...
Большой экономический словарь
"Ступень турбины регулирующая" в книгах
Турбины
Из книги Густав Лаваль автора Гумилевский Лев ИвановичТурбины В то время, как часть изобретателей всех стран и многих поколений работала над созданием двигателей с прямолинейно-возвратным движением, другая часть их, направляясь по иному пути, трудилась над созданием двигателей без цилиндра и поршня, двигателей с
Паровые турбины не для авиации
Из книги «Пламенные моторы» Архипа Люльки автора Кузьмина ЛидияПаровые турбины не для авиации Нельзя сказать, что над применением газовой турбины для самолетов в нашей стране до этого никто не думал. Теоретическое обоснование применения газовой турбины в авиации в 1935 году дано профессором Уваровым. Им же в Москве был разработан
VI. Религиозные акты и регулирующая сила закона
Из книги автораVI. Религиозные акты и регулирующая сила закона До сих пор речь шла главным образом об экономических отношениях, так как гражданское право у дикарей, как и у нас, касается в основном собственности и богатства. Но и в любой другой сфере племенной жизни можно найти правовые
Запорно-регулирующая арматура
Из книги Отопление и водоснабжение загородного дома автора Смирнова Людмила НиколаевнаЗапорно-регулирующая арматура
НЕВОЗВРАТНЫЕ ТУРБИНЫ
Из книги НИКОЛА ТЕСЛА. ЛЕКЦИИ. СТАТЬИ. автора Тесла НиколаНЕВОЗВРАТНЫЕ ТУРБИНЫ Но их кардинальный недостаток - это их невозвратность, которая вынуждает для заднего хода использовать отдельные турбины. Все это, помимо высоких расходов и значительных потерь на трение, налагает узкие ограничения на температуру рабочего тела.
2. Турбины
автора Гумилевский Лев Иванович2. Турбины ФурнейронБурден знал о работах своего ученика, хотя Фурнейрон держал их в секрете. Из опытных моделей Фурнейрона одна - мощностью в шесть лошадиных сил - казалось, отвечала всем требованиям конкурса. Оставалось только разрешить задачу о регулировании ее хода.
Глава шестая. Турбины
Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев ИвановичГлава шестая. Турбины
3. Многоступенчатые турбины
Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев Иванович3. Многоступенчатые турбины Рато«Чтобы иметь успех и избежать ошибок в области прикладной механики, все ваши поиски должна сопровождать математика!»Молодой человек, неустанно повторявший эти слова своим ученикам, был самым юным профессором в мире. Ему шел двадцать
4. Газовые турбины
Из книги Создатели двигателей [илл. Е.Ванюков] автора Гумилевский Лев Иванович4. Газовые турбины Общий трудКак только выяснились преимущества паровой турбины над паровой машиной, так тотчас же появились теоретические исследования о рабочем процессе газовой турбины и начались практические опыты ее осуществления. Проблема газовой турбины
Какова нормативная база, регулирующая вызывное производство?
Из книги Гражданский процесс в вопросах и ответах автора Власов Анатолий АлександровичКакова нормативная база, регулирующая вызывное производство? Восстановление прав по утраченным ценным бумагам в порядке особого производства характерно тем, что здесь учитываются и защищаются интересы всех предполагаемых субъектов как имущественных, так и
§ 1. Регулирующая роль государства США в сфере экономики и социальных отношений
Из книги История государства и права зарубежных стран. Часть2 автора Крашенинникова Нина Александровна§ 1. Регулирующая роль государства США в сфере экономики и социальных отношений К концу XIX - началу XX в. Америка превращается в страну классического корпоративного капитализма, в которой без всяких ограничений действовали гигантские тресты, монополии, ограничивающие
Точка, регулирующая жировые отложения на животе
Из книги Точечный массаж для снижения веса автора Медведев Александр НиколаевичТочка, регулирующая жировые отложения на животе Для уменьшения объема живота в качестве дополнительной точки используется точка Да-чан-шу (рис. 20). Рис. 20Точка Да-чан-шу располагается на уровне промежутка между остистыми отростками четвертого и пятого поясничных
Разнос турбины
Из книги Катастрофы под водой автора Мормуль Николай ГригорьевичРазнос турбины 20 ноября 1965 года атомная ракетная подводная лодка «К-74» проекта 675 (по классификации НАТО - «Эхо-1») отрабатывала задачи в полигонах боевой подготовки Северного флота. Материальная часть исправна, замечаний нет. Уверенно выполнив все предусмотренные Курсом
Контролирующая и регулирующая функция стилей
Из книги Невротические стили автора Шапиро ДэвидКонтролирующая и регулирующая функция стилей Сначала психоанализ исследовал природу и развитие инстинктивных влечений, а затем обратился к вопросу о том, как сдерживается и контролируется напряженная потребность, требующая немедленного
Сила, регулирующая систему
Из книги Инки. Быт. Культура. Религия автора Боден ЛуиСила, регулирующая систему Теперь, когда мы достаточно подробно ознакомились со структурой государства инков, можно суммировать главные итоги. Основная масса населения была организована для производства продуктов либо в форме продовольствия, получаемого с
В качестве регулирующей степени в современных паровых турбинах с сопловым (количественным) парораспределением применяют двух или трехвенечные ступени скорости или одновенечную степень давления.
Двухвенечная ступень представляет собой 2 ряда рабочих лопаток, которые размещены на одном рабочем колесе. Сопла же размещены только перед первым рядом рабочих лопаток, а между первым и вторым рядом рабочих лопаток размещаются направляющие лопатки, служащие только для изменения направления движения потока.
Применение одновенечной или двухвенечной регулирующей ступени обуславливаются экономическими и конструктивными соображениями.
Одновенечная ступень при расчетном режиме имеет более высокий КПД чем двухвенечная, однако при переменных нагрузках КПД ее изменяет более резко. Двухвенечная регулирующая ступень скорости на расчетном режиме имеет более низкий КПД, чем одновенечная, однако при переменных нагрузках КПД ее более устойчив. Двухвенечная ступень перерабатывает значительно большие теплоперепады, чем одновенечная, что приводит к сокращению числа нерегулируемых ступеней, уменьшение длины и упрощение конструкции турбины в целом, позволяет уменьшить утечки пара через переднее концевое уплотнение.
С другой стороны, большой тепловой перепад, приходящийся на 2 - венечную ступень, приводит к снижению КПД всей турбины, так КПД регулирующей ступени ниже, чем регулируемых ступеней давления. Выбор типа регулирующей ступени во многом зависит от объемного расхода пара на турбину.
Применение турбин только с многовенечными ступенями скорости оправданно при необходимости использования больших перепадов тепла при минимальном числе ступеней (это приводы вспомогательных механизмов, резервных, когда вопросы минимальной стоимости, компактности и простоты конструкции являются более важными, чем повышение КПД - это, например, механизмы периодического действия).
Регулирующая ступень, как правило, выполняется по активному принципу, позволяет осуществлять в них парциальный подвод пара, что позволяет, в свою очередь осуществлять сопловое парораспределение, дающее во всех условиях лучшие эксплуатационные показатели, чем другие типы парораспределения.
Определение среднего диаметра регулирующей ступени
Диаметр регулирующей ступени определяется величиной теплового перепада и отношением. Отношение окружной скорости U к фиктивной (установленной) изоэнтропной скорости, вычисляемой по располагаемому теплоперепаду на всю ступень, можно определить по графику .
Фиктивная изоэнтропная скорость пара подсчитывается по располагаемому теплоперепаду ступени:
Окружная скорость вращения диска по среднему диаметру ступени:
Средний диаметр ступени:
где n - число оборотов ротора турбины, n=3000 об/мин;
Расчет сопловой решетки
Определение типа сопловой решетки
1. Располагаемый тепловой перепад сопловой решетки:
где - располагаемый тепловой перепад регулирующей ступени, кДж/кг;
степень реакции ступени, для одновенечной ступени: % = 0,1
2. Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении:
3. Число Маха для теоретического процесса в соплах:
где а 1t - скорость звука на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном истечении
где К - показатель изоэнтропы, К=1,3 для перегретого пара;
давление пара за соплами (рис 1), Па;
теоретический удельный объём пара за соплами (рис 1), м 3 /кг.
Число Маха, подсчитанное по формуле, может быть проверено по графику рис. 2.4 , где оно дано в функции относительного конечного давления за соплами:
4. Форма профиля канала в первую очередь определяется безразмерной скоростью потока М1t (число Маха). По величине М1t выбирается тип решетки. М1tприменяются профили решеток с суживающимися каналами.
Расчет суживающихся сопл
1. Определяем выходное сечение суживающихся сопл:
G ут - количество пара, утекающее через переднее концевое уплотнение турбины, кг/с;
теоретический удельный объём пара за соплами, м 3 /кг;
Коэффициент расхода сопловой решетки, принимается равным 0,97 (для пара практически с любым перегревом);
Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении, м/с.
2. Произведение степени парциальности ступени на высоту сопловой решетки:
где - степень парциальности ступени, представляет собой долю рабочих лопаток от общего числа, которые в данный момент времени находятся против сопл подачи пара на рабочее колесо;
l 1 - высота сопловой решетки, мм;
d pc - средний диаметр регулирующей ступени, м;
Выходной угол сопл выбирается из таблицы 2.1 .
3. Оптимальная степень парциальности для одновенечной ступени:
Значение должно подставляться в сантиметрах.
4. Высота сопловой решетки:
5. Потери тепла в соплах:
где - располагаемый тепловой перепад сопловой решетки, кДж/кг;
Скоростной коэффициент сопловой решетки, принимается в зависимости от l 1 (рис 2.5) , =0,962.
6. Тип профиля сопловой решетки выбирается по известным М1t=0,647 и =14о из приложения 2 .
Тип профиля сопловой решетки: С-90-15А
7. По характеристике выбранной решетки принимается относительный шаг tопт:
Шаг решетки:
где t опт - оптимальный относительный шаг (приложение 2 ), t опт =0,80;
b - хорда профиля (приложение 2 ), b=5,15 см = 51,5 мм;
8. Выходная ширина канала сопловой решетки:
9. Число сопел:
Расчет одновенечной регулирующей ступени
1. Степень реакции, принятую ранее (2.2), следует распределить по венцам:
где степень реакции первого венца рабочих лопаток;
2. Тепловой перепад, используемый в соплах (), откладывается от точки.
Тепловой перепад, используемый на лопатках:
откладывается согласно распределению степени реакции по лопаточному аппарату ступени, для построения процесса расширения пара в диаграмме через концы отрезков проводятся изобары.
Построение треугольников скоростей и определение всех их элементов дает возможность выбрать типы профилей лопаточных решеток, определить потери в лопаточном аппарате, относительный лопаточный КПД, шаг и количество лопаток.
3. Выходной треугольник скоростей первого венца строится по углу, скоростям С1 и U в масштабе 1 мм. - 5 м/с.
где - берем из таблицы 2;
U - окружная скорость вращения диска;
С 1 - абсолютная скорость пара на выходе из сопловой решетки:
Коэффициент скорости сопловой решетки, =, принимаем равным 0,95;
Теоретическая скорость пара на выходе из сопловой решетки при изоэнтропном расширении, м/с;
4. Графически из входного треугольника скоростей определяем величину относительной скорости на входе в рабочую решетку первого венца и угол (рис 3) и проверяем по формулам:
5. Для выходного треугольника скоростей определяем угол на выходе из рабочей решетки первого венца:
6. Выходная высота рабочей решетки равна входной высоте:
Выходная площадь рабочей решетки:
где G - расход пара на турбину, кг/с;
V 2t - удельный объём пара за рабочей решеткой первого венца, определяется в результате построение процесса расширения пара в is-диаграмме, которое производится следующим образом. От конца теплового перепада в соплах вверх откладывается величина потерь в соплах (отрезок ав), через точку «в» проводится линия энтальпии - константа до пересечения с изобарой (точка с). Располагаемый перепад на рабочей решетке первого венца будет равен отрезку сd. Значение V 2t берется по изохоре в точке d.
V 2t =0,052 м 3 /кг;
Коэффициент направляющей решетки, определяется по (рис 2.6) в зависимости от степени реакции и состояния пара, =0,942;
Теоретическая относительная скорость пара на выходе из рабочей решетки первого венца:
Действительная относительная скорость на выходе из рабочей решетки первого венца:
где - скоростной коэффициент, определяется в зависимости от l 2 величины углов и по графику (рис 2.9) , =0,873.
По определенным и строится входной треугольник скоростей.
Из выходного треугольника скорости определяется абсолютная скорость выхода пара С 2 и угол выхода потока в абсолютном движении графически проверяются по формулам:
7. Определяем потери тепла в рабочей решетке первого венца:
8. Определяем потери тепла с выходной скоростью:
9. Выбор профилей лопаточных решеток производится по известным углам и, и числом Маха. Типовые ступени скорости приведены в приложении.
где - скорость звука в изоэнтропном процессе на выходе из решеток первого венца:
где К =1,3 (для перегретого пара);
Па, (рис 2);
м 3 /кг, (рис 2).
10. По относительным шагам решеток определяются шаги t:
- а) сопловой решетки: мм, профиль С-90-15А
- б) рабочей решетки первого венца: мм, профиль Р-26-17А
b c , - хорды выбранного профиля соответствующей решетки.
11. Количество лопаток для любой решетки:
Полученные значения округляем до ближайшего целого числа.
- 12. Относительный лопаточный КПД ступени:
- а) по потерям энергии в проточной части:
б) по проекциям скоростей:
Тепловой расчет ступени выполнен правильно, т.к. величины КПД, вычисленные по данным формулам, должны иметь расхождения не более 1 - 2 % (0,01-0,02).
13. Определяем потери тепла на трение и вентиляцию:
где N ТВ - мощность, затраченная на трение и вентиляцию, кВт.
Коэффициент, зависящий от состояния пара для насыщенного и влажного пара; для перегретого пара;
V cp = V 2t =0,052 м 3 /кг - удельный объём пара на выходе из сопла;
Опт - степень парциальности при впуске пара;
G - расход пара на турбину.
В is-диаграмме, откладывая потери тепла на трение и вентиляцию, и потери с выходной скоростью находим использованный теплоперепад на регулирующую ступень. На рис. 2 равны отрезку zк, - отрезку уz. Точка «О» - точка конца процесса в ступени.
Расчет одновенечной ступени сводится в таблицу 2.
Таблица 2. Сводная таблица расчета одновенечной ступени скорости
|
Наименование |
Примечание |
||||
|
Сопловые |
1го венца |
||||
|
Расход пара |
|||||
|
Средний диаметр |
|||||
|
Окружная скорость |
|||||
|
Начальное давление |
|||||
|
Начальная температура |
|||||
|
Располагаемый теплоперепад ступени |
|||||
|
Степень реакции |
Принимается |
||||
|
Располагаемый теплоперепад решетки |
|||||
|
Давление пара за решеткой |
По диаграмме рис. 2.7 |
||||
|
Удельный объем пара за решеткой |
|||||
|
Коэффициент расхода |
По рис. 2.6 |
||||
|
Выходная площадь |
|||||
|
Угол входа |
|||||
|
Угол выхода |
|||||
|
Профиль решетки |
|||||
|
Степень парциальности |
Определяется как |
||||
|
Хорда профиля |
|||||
|
Относительный шаг |
|||||
|
Число лопаток |
|||||
|
Коэффициент скорости |
|||||
|
Действительная скорость выхода |
|||||
|
Потеря энергии в решетке |
|||||
|
Потеря с выходной скоростью |
|||||
|
Относительный лопаточный КПД |
Величина?о двум способам подсчета |
||||
|
Потери на трение диска |
|||||
|
Использованный теплоперепад |
Изобретение относится к системам парораспределения паровых турбин. Система регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени паровой турбины содержит регулирующие клапаны, соединенные со своими сервомоторами, сопловые коробки, каждая со своим сегментом сопел, камеру регулирующей ступени, диафрагму первой ступени давления. Для регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени используется поворотная диафрагма, содержащая поворотное кольцо. Поворотное кольцо разделяется на автономные сегменты, каждый из которых снабжен собственным сервомотором, рабочее положение которого в свою очередь связывается с определенным положением соответствующего ему регулирующего клапана. Система позволяет повысить эффективность и надежность парциального отсека паровой турбины путем улучшения организации течения в камере регулирующей ступени. 2 ил.
Рисунки к патенту РФ 2432467
Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а точнее к паротурбиностроению, и предназначено для повышения эффективности работы первых ступеней давления цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины с сопловым парораспределением.
При сопловом парораспределении впуск пара в турбину управляется несколькими регулирующими клапанами. От каждого клапана пар направляется к самостоятельному сегменту сопел и на рабочее колесо регулирующей ступени (PC). Таким образом, осуществляется парциальный впуск рабочего тела (р.т.) в камеру регулирующей ступени. Открытие клапанов происходит последовательно. В результате такой системы регулирования расхода р.т. перед первой ступенью давления создается неравномерное в окружном и радиальном направлениях поле скоростей .
Известен способ снижения неравномерности параметров р.т. перед первой ступенью давления ЦВД, представляющий собой применение в камере регулирующей ступени перфорированного экрана . Данный способ не обеспечивает необходимого распределения параметров р.т. перед ступенью давления при переменных режимах работы паровой турбины, вследствие однозначного положения в окружном направлении перфорационных отверстий.
Наиболее близким техническим средством решения к заявляемому является поворотная диафрагма , которая применяется для регулирования расхода р.т. для промышленных и теплофикационных потребителей. Поворотная диафрагма представляет собой сочетание диафрагмы и поворотного кольца, в котором выфрезерованы окна. С помощью сервомотора кольцо поворачивается относительно диафрагмы по заданной программе регулирования. В закрытом положении поворотной диафрагмы окна кольца располагаются напротив сопловых лопаток, и в этом случае пар не проходит, а при повороте кольца проход пара через окна открывается. Таким образом, площадь живого сечения соплового аппарата изменяется и зависит от положения поворотного кольца относительно диафрагмы.
Недостатком является невозможность устанавливать различное сопротивление движению потока р.т. в окружном направлении.
Близким техническим решением к заявляемому является система регулирования параметрами потока р.т. в паровой турбине, содержащая регулирующие клапаны, соединенные со своими сервомоторами, сопловые коробки, каждая со своим сегментом сопел, камеру регулирующей ступени, диафрагму первой ступени давления .
Недостатком этой системы является отсутствие регулирования направлением потока р.т. в камере регулирующей ступени. При этом создается неравномерное в окружном и радиальном направлениях поле скоростей, что снижает коэффициент полезного действия первых ступеней давления и ЦВД в целом.
Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы первых ступеней давления ЦВД паровой турбины с сопловым парораспределением путем снижения неравномерности параметров потока р.т. в окружном и радиальном направлениях в камере регулирующей ступени. В частности снижается уровень возмущающих сил и вибрации лопаток, возникающие вследствие неодинакового распределения давления по окружности перед первой ступенью давления.
Поставленная цель достигается тем, что система регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени паровой турбины, содержащая регулирующие клапаны, соединенные со своими сервомоторами, сопловые коробки, каждая со своим сегментом сопел, камеру регулирующей ступени, диафрагму первой ступени давления, снабжается системой регулирования направлением потока р.т. в камере регулирующей ступени. Работа системы осуществляется поворотной диафрагмой, содержащей поворотное кольцо, при этом поворотное кольцо разделяется на автономные сегменты, каждый из таких сегментов снабжен собственным сервомотором, рабочее положение которого в свою очередь связывается с определенным положением соответствующего ему регулирующего клапана.
Положение поворотных сегментов кольца относительно диафрагмы определяет проходное сечение соответствующих им групп сопел. Следовательно, в окружном направлении появляется возможность устанавливать различное сопротивление сопловой решетки. Таким образом, устанавливая большее сопротивление напротив активной дуги PC, создаются условия равномерного распределения параметров р.т. в камере регулирующей ступени. Рабочее тело будет стремиться проходить через область наименьшего местного сопротивления. Связь системы регулирования положения сегментов кольца поворотной диафрагмы и системы регулирования расхода р.т. через регулирующие клапаны позволяет создавать оптимальные условия для организации течения р.т. в камере при переменных режимах работы турбины.
Новым в системе регулирования параметрами потока р.т. в паровой турбине является регулирование направлением потока в камере регулирующей ступени через применение поворотной диафрагмы. Принцип влияния поворотной диафрагмы на организацию течения р.т. до сих пор не применялся для уменьшения неравномерности параметров р.т. в камере регулирующей ступени ЦВД.
На фиг.1 представлен общий вид парциального отсека, на фиг.2 - система регулирования направлением потока рабочего тела в камере регулирующей ступени паровой турбины (вид А и вид Б с фиг.1).
Парциальный отсек (фиг.1) содержит сопловую коробку 1, через которую осуществляется подвод р.т. к сегменту сопел 3, рабочее колесо регулирующей ступени 22, корпус 21, камеру регулирующей ступени 23, в которой происходит выравнивание параметров потока р.т. в окружном и радиальном направлениях после парциальной PC. Из камеры р.т. поступает на поворотную диафрагму 24, содержащую поворотное кольцо 5. Система автоматического регулирования (CAP) направлением потока р.т. в камере регулирующей ступени (фиг.2) представлена сопловыми коробками 1, 2, подающими пар к сегментам сопел 3, 4. Управление расходом р.т. осуществляется регулирующими клапанами 7, 8, приводом которых служит система золотников 13, 14 и сервомоторов 9, 10. При помощи рычажных связей система управления регулирующими клапанами связана с системой регулирования положения поворотных сегментов 5, 6. Поворот сегментов 5, 6 производится через систему золотников 15, 16 и сервомоторов 11, 12.
Система регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени паровой турбины осуществляется следующим образом (фиг.1. и фиг.2). Для удобства и наглядности изложения принципа действия предлагаемой системы рассматривается простой случай, когда применяются два регулирующих клапана 7, 8 и соответствующие им два поворотных сегмента 5, 6.
При проектировании ЦВД паровой турбины в первой ступени давления устанавливается поворотная диафрагма с двумя поворотными сегментами 5, 6. Система регулирования паровой турбины снабжается дополнительной системой связи регулирующих клапанов с сервомоторами поворотных сегментов (фиг.2).
При работе паровой турбины на расчетном режиме установлена оптимальная степень парциального впуска р.т. При этом в полностью открытом положении находятся оба регулирующих клапана 7, 8. Поворотные сегменты 5, 6 ступени давления занимают оптимальное положение с перекрытием проходного сечения соответствующих им групп сопел для равномерного распределения параметров р.т. в окружном направлении в камере. Сопротивление области расположения поворотных сегментов 5, 6 оказывается большим сопротивления полноподводной области сопловой решетки 20 ступени давления. Поток р.т. начинает быстрее заполнять безрасходную область 19 за PC и равномерно распределяться в окружном и радиальном направлениях, что важно для эффективной и надежной работы ступени давления. При необходимости уменьшить расход р.т. на турбину подается сигнал 17 от CAP на закрытие клапана 8 через систему золотник-сервомотор 10, 14. Одновременно по рычажным связям срабатывает система золотник-сервомотор 11, 15, которая приводит во вращение левый поворотный сегмент 5 на открытие проходного сечения сопловой решетки ступени давления. Сопротивление сопловой решетки ступени давления в области расположения левого поворотного сегмента 5 оказывается аналогичным сопротивлению полноподводной области. Большее сопротивление остается в области правого поворотного сегмента 6. Таким образом, поток р.т. будет эффективнее заполнять новую безрасходную область 19. При необходимости значительного снижения расхода р.т. от CAP подается сигнал 18 на закрытие клапана 7. В этом случае дополнительная система регулирования взаимодействия регулирующих клапанов и сервомоторов поворотных сегментов сработает аналогично вышеизложенному при сигнале 17. Таким образом, при изменении режимов работы турбины через систему регулирования направлением потока р.т. обеспечивается оптимальная настройка положения поворотных сегментов для равномерного распределения параметров р.т. в камере регулирующей ступени.
Предлагаемая система регулирования направлением потока р.т. в камере регулирующей ступени через применение поворотной диафрагмы позволяет повысить эффективность и надежность парциального отсека паровой турбины путем улучшения организации течения р.т. в камере регулирующей ступени.
ЛИТЕРАТУРА
1. Щегляев А.В. Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин: Учеб. для вузов. В 2 кн. КН. 1. - 6-е изд., перераб., доп. и подгот. к печати Б.М.Трояновским. - М.: Энергоатомиздат, 1993, с.169, рис.8.7.
2. Снижение неравномерности параметров потока при входе в сопловой аппарат первой нерегулируемой ступени паровой турбины с сопловым парораспределением. / А.Е.Зарянкин, Н.А.Зройчиков, С.В.Арианов [и др.]. // Теплоэнергетика. - 2006. - № 11 - С.4-9.
3. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов. - М.: Издательство МЭИ, 2002, с.99, рис.3.46.
4. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с.399, рис.7.27. Там же с.400, рис.7.28.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени паровой турбины, содержащая регулирующие клапаны, соединенные со своими сервомоторами, сопловые коробки, каждая со своим сегментом сопел, камеру регулирующей ступени, диафрагму первой ступени давления, отличающаяся тем, что для регулирования направлением потока в камере регулирующей ступени используется поворотная диафрагма, содержащая поворотное кольцо, при этом поворотное кольцо разделяется на автономные сегменты, каждый из которых снабжен собственным сервомотором, рабочее положение которого в свою очередь связывается с определенным положением соответствующего ему регулирующего клапана.
