Тепловой расчет паровой турбины Т-100-130

Министерство Образования РФ

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 Р_о=12,8 Мпа

–температура Т_о=838 К=555^о С;

- абсолютное давление в верхнем теплофикационном отборе P_T1=0,18мПа

-расход пара в этот отбор G_T1=33 кг/c

- абсолютное давление в нижнем теплофикационном отборе P_T2=0,09 мПа

-расход пара в отбор G_T2=50 кг/с

–номинальная электрическая мощность N_н=100МВт;

–максимальная электрическая мощность N_max=120 МВт

–абсолютное давление пара в конденсаторе Р_к=5,7 кПа

–температура питательной воды Т_пв=505 К=232^о С;

–номинальная частота вращения ротора турбины ω=50 с^-1;

–средний диаметр регулирующей ступени d_р^ср=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 Р_о, Следовательно давление перед соплами регулирующей ступени будет равно.

ему отвечает температура Т_о^’=836 К и энтальпия h_о=3510 кДж/кг.

Потеря давления в выхлопном патрубке

где λ=0,04 , С_п=120 м/с.

Давление пара за последней ступенью турбины

Р_z=Р_к+ΔР_к=5,7+0,328=6,03 кПа.

Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: энтальпия h_2t=2050 кДж/кг

,степень сухости x=0,789

Изоэнтропийный перепад, приходящийся на турбину Н_о=h₀-h_2t кДж/кг, где

h₀ = 3510кДж/кг, h_2t = 2050кДж/кг.

кДж/кг

Действительный перепад энтальпий. Н_i= кДж/кг

кДж/кг, кДж/кг

кДж/кг

Параметры снятые с h-S диаграммы:

–располагаемый теплоперепад – Н_о=1832 кДж/кг;

–действительный теплоперепад – Н_i=1466 кДж/кг;

–энтальпия пара при параметрах торможения – h_о=3325 кДж/кг;

–энтальпия пара в конце изоэнтропийного расширения – h_2t=2188 кДж/кг.

Расход пара на турбину определяется из формулы:

,

где k_p коэффициент регенерации, его принимаем по таблице, и он равен k_p=1,13 ;

η_м, η_эг –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/C_o=0,20; 0,25; 0,30.

Таблица №1. Расчет регулирующей ступени.

,

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 = 0,45d_z = 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.