Расчет паротурбинной установки Т-110/120-130-5

1. Тепловая схема турбины Т-110/120−130−5

турбина тепловой двигатель.

2. Описание турбины, основные технические характеристики.

Теплофикационная паровая турбина с отопительными отборами пара Т-110/120−130−5. Изготовитель «Турбомоторный завод».

Данная турбина предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТВФ-120−2 с частотой вращения ротора 50 с-1 для отпуска тепла для нужд отопления.

Основные параметры турбины:

Мощность, МВт номинальная … 110.

максимальная… 120.

Параметры свежего пара давление, МПа… 12,8.

температура, 0С… 555.

Расход свежего пара, т/ч номинальный… 441.

максимальный… 460.

Пределы регулирования давления в регулируемых отборах пара, МПа в верхнем отборе (при двух включенных отборах)… 0,06 — 0,25.

в нижнем отборе (при выключенном верхнем отопительном отборе)… 0,05 — 0,2.

Температура питательной воды, 0С… 229.

Расход охлаждающей воды, т/ч… 16 000.

Количество отборов для регенерации… 7.

Давление пара в конденсаторе, кПа… 5,3.

Турбина имеет два отопительных отбора пара — нижний и верхний, предназначенные для ступенчатого подогрева сетевой воды.

Минимальное расчетное количество пара, поступающего в конденсаторы, при номинальном режиме, включенных ПСГ верхней и нижней ступеней подогрева составляет 18 т/ч.

Номинальная суммарная тепловая нагрузка отопительных отборов обеспечивается при номинальных параметрах свежего пара, номинальной температуре охлаждающей воды на входе в конденсаторы, полностью включенной регенерации, количестве воды, подогреваемой в ПВД, равном 100% расхода пара на турбину при работе турбоустановки по схеме со ступенчатым подогревом сетевой воды в сетевых подогревателях и минимальном количестве пара, поступающего в конденсаторы.

Мощность при этом зависит от температуры подогрева сетевой воды и составляет:

• 110 МВт — при подогреве от 51 до 92 0С;
• 108 МВт — при подогреве от 54 до 100 0С;
• 107 МВт — при подогреве от 56 до 108 0С.

Подогрев питательной воды осуществляется в регенеративной установке до температуры 229 0С при номинальном расходе свежего пара.

Характеристика отборов пара.

Максимальная мощность турбины 120 МВт достигается при отсутствии нерегулируемых отборов сверх отборов на регенерацию, при величинах отопительных отборов, определяемых по диаграмме режимов; не конденсационном режиме.

Турбина Т — 110/120−130−5 представляет собой одновальный агрегат, состоящий из трех цилиндров: 1ЦВД+1ЦСД+1ЦНД.

ЦВД — однопоточный, имеет двухвенечную регулирующую ступень и 8 ступеней давления. Ротор высокого давления — цельнокованый.

ЦСД — также однопоточный, имеет 14 ступеней давления. Первые 8 дисков ротора среднего давления откованы заодно с валом, остальные 6 — насадные. Направляющий аппарат первой ступени ЦСД установлен в корпусе, остальные диафрагмы установлены в обоймы.

ЦНД — двухпоточный, имеет по две ступени в каждом потоке левого и правого вращения (одну регулирующую и одну ступень давления). Длина рабочей лопатки последней ступени равна 550 мм, средний диаметр рабочего колеса этой ступени — 1915 мм. Ротор низкого давления имеет четыре насадных диска.

Водопровод турбины — гибкий. Роторы ВД и СД соединяются посредством жесткой муфты, роторы СД и НД, а также ротор НД генератора соединяются посредством полугибких муфт.

Фикспункт турбины расположен на оси турбины в точке ее пересечения с осевой линией поперечных шпонок боковых опор выхлопной части, расположенных со стороны ЦСД, поэтому расширении турбины происходит от фикспункта как в сторону переднего подшипника, так и в сторону генератора. С целью облегчения пуска турбины из горячего состояния и повышения ее маневренности во время работы под нагрузкой температуры пара, подоваемого в предпоследнюю камеру переднего уплотнения ЦВД, повышается за счет подмешивания горячего пара от штоков регулирующих клапанов или от главного паропровода. Из последних отсеков уплотнений паровоздушная смесь отсасывается эжектором отсоса из уплотнений.

Для сокращения времени подогрева и улучшения условий пуска турбины предусмотрен паровой обогрев флянцев и шпилек ЦВД.

Турбина снабжена электрогидравлической системой автоматического регулирования, предназначенной для поддержания в заданных пределах в зависимости от режима работы турбины:

Частоты вращения ротора турбогенератора; электрической нагрузки турбогенератора;

Давления пара (температуры сетевой воды) в одном из отопительных отборов или тепловой нагрузки турбины;

Температуры подпиточной воды на выходе из встроенных пучков конденсаторов.

Конденсационное устройство включает в себя конденсаторную группу, воздухоудаляющее устройство, конденсатные и циркуляционные насосы, эжектор циркуляционной системы, водяные фильтры. Конденсаторная группа общей поверхностью 6200 м², состоящая из двух конденсаторов со встроенными пучками.

Воздухоудаляющее устройтсво предназначено для обеспечения нормального процесса теплообмена в конденсаторе и теплообменных аппаратах, находящиеся под разрежением, а также быстрого набора вакуума при пуске турбоустановке, и включает в себя два основных трехступенчатых эжектора и один пусковой одноступенчатый пароструйный эжектор.

Для отвода конденсата из конденсатосборников конденсатора и подачи его в деаэратор турбоустановка имеет два конденсатных насоса и электронасос.

Циркуляционные насосы предназначены для подачи охлаждающей воды в конденсатор и маслоохладители турбины, а также в охладители генератора.

Регенеративная установка предназначена для подогрева питательной воды паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины, и состоит из четырех ПНД, деаэратора и трех ПВД.

В установке предусматривается также использование тепла пара основных эжекторов и пара, отсасываемого из лабиринтовых уплотнений.

Установка для подогрева сетевой воды включает в себя два сетевых подогревателя, конденсатные и сетевые насосы и предназначена для подогрева сетевой воды паром, поступающим из отопительных отборов турбины, сохранения и первичной деарации основного конденсата.

2. Процесс расширения турбины в Т-S диаграмме.

Определение внутреннего относительного КПД отсеков турбины при расширении перегретого пара по i-S диаграмме:

Первый отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=12.8.

температура пара, 0С: t1 = 555.

ho = 3486 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 3.32.

температура пара, 0С: t2 = 379.

hд = 3177 кДж/кг.

hт= 3072 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=3486 -3072=414 кДж/кг.

hД=3486 -3177=309 кДж/кг.

oi= hД/ ht=309/414=0,75Ч100=75%.

Второй отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=3,32.

температура пара, 0С: t1 = 379.

ho = 3177 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 2,28.

температура пара, 0С: t2 = 337.

hд = 3102 кДж/кг.

hт= 3074 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=3177 -3074=103 кДж/кг.

hД=3177 -3102=75 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=75/103=0,73Ч100=73%.

Третий отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=2,28.

температура пара, 0С: t1 = 337.

ho = 3102 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 1,22.

температура пара, 0С: t2 = 266.

hд = 2971 кДж/кг.

hт= 2948 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=3102 -2948=154 кДж/кг.

hД=3102 -2971=131 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=131/154=0,85Ч100=85%.

Четвертый отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=1,22.

температура пара, 0С: t1 = 266.

ho = 2971 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 0,57.

температура пара, 0С: t2 = 190.

hд = 2829 кДж/кг.

hт= 2803 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=2971 -2803=168 кДж/кг.

hД=2971 -2829=142 кДж/кг.

oi= hД/ht=142/168=0,84Ч100=84%.

Пятый отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=0,57.

температура пара, 0С: t1 = 190.

ho = 2829 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 0,294.

температура пара, 0С: t2 = 133.

hд = 2726 кДж/кг.

hт= 2702 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=2829 -2702=127 кДж/кг.

hД=2829 -2726=103 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=103/127=0,81Ч100=81%.

Шестой отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=0,294.

температура пара, 0С: t1 = 133.

ho = 2726 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 0,098.

температура пара, 0С: t2 = 99.

hд = 2556 кДж/кг.

hт= 2538 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=2726 -2538=181 кДж/кг.

hД=2726 -2556=170 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=170/181=0,94Ч100=94%.

Седьмой отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=0,098.

температура пара, 0С: t1 = 99.

ho = 2556 кДж/кг Задаются параметры пара в отборе за отсеком давление пара, МПа: р2= 0,037.

температура пара, 0С: t2 = 74.

hд = 2514 кДж/кг.

hт= 2500 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=2556 -2500=56 кДж/кг.

hД=2556 -2514=42 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=42/56=0,75Ч100=75%.

Восьмой отсек:

Задаются параметры пара в отборе перед отсеком давление пара, МПа: р1=0,037.

температура пара, 0С: t1 = 74.

ho = 2556 кДж/кг Конденсатор давление пара, МПа: р2= 0,0037.

температура пара, 0С: t2 = 27.

hд = 2424 кДж/кг.

hт= 2311 кДж/кг Вычисляется относительный внутренний КПД отсека:

ht=2556 -2424=132 кДж/кг.

hД=2556 -2311=245 кДж/кг.

oi=h Д/ ht=132/245=0,54Ч100=54%.

3. Цикл турбоустановки в T-S диаграмме с циклами сквозных потоков пара.

По данной T-S диаграмме определим температуру питательной воды после каждого регенеративного подогревателя.

ПНД-1 температура основного конденсата на выходе — 74 0С;

ПНД-2 температура основного конденсата на выходе — 99 0С;

ПНД-3 температура основного конденсата на выходе — 132 0С;

ПНД-4 температура основного конденсата на выходе — 149 0С;

ПВД-1 температура питательной воды на выходе — 181 0С;

ПВД-2 температура питательной воды на выходе — 209 0С;

ПВД-3 температура питательной воды на выходе — 239 0С.

Список использованных источников

1. Бойко, Е. А. Тепловые электрические станции (паротурбинные энергетические установки ТЭС): справочное пособие/ Е. А. Бойко, К. В. Баженов, П. А. Грачев. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006, 152 с.