95846

Принципы работы и оценка эффективности паровых и газовых турбин

Лекция

Энергетика

Схема действия паровых и газовых турбин назначение их элементов Турбиной называется двигатель в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжимаемой жидкости превращается в кинетическую энергию а последняя в рабочих колесах в механическую работу передаваемую непрерывно вращающемуся валу.

Русский

2015-09-30

75.5 KB

1 чел.

Лекция 1. Принципы работы и оценка эффективности паровых и газовых турбин

1. Схема действия паровых и газовых турбин,
назначение их элементов

Турбиной называется двигатель, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергия сжимаемой жидкости превращается в кинетическую энергию, а последняя в рабочих колесах – в механическую работу, передаваемую непрерывно вращающемуся валу.

В кинематическом отношении турбина отличается большей простотой, чем поршневой двигатель, так как ее части не имеют прямолинейного возвратного движения. Непрерывное вращательное движение представляет характерную особенность турбинного двигателя.

Попытки создания турбины известны в глубокой древности, и они предшествовали изобретению поршневого двигателя.

В конце XIX века было выдвинуто много идей, в которых предлагалось осуществить преобразование тепловой энергии в механическую, используя скоростной напор вытекающей струи пара, в частности, работавшими независимо друг от друга шведским инженером Лавалем и английским инженером Парсонсом.

Лаваль (1883г.) – предлагал активную турбину, состоящую из нескольких сопел со значительной скоростью пара в них и рабочих лопаток на ободе диска-вала. Поворот струи вызывает усилия, приводящие к вращению диска и вала. Отличительная особенность: расширение пара от начального до конечного давления происходит только в соплах. Это активные турбины.

Парсонс (1884г.). Расширение пара осуществляется не только в одной группе сопл, а в ряде следующих друг за другом ступеней, каждая из которых состоит из независимых направляющих аппаратов (сопловых решеток) и вращающихся лопаток. Направляющие лопатки закреплены в неподвижном корпусе турбины, а рабочие лопатки располагаются рядами на вращающемся барабане.

Рис. 1.

В каждой ступени такой турбины срабатывается перепад давлений, составляющий лишь небольшую часть полного перепада между давлениями свежего пара и пара, покидающего турбину. Это дает возможность работать с меньшими скоростями пара, а значит и с меньшими окружными скоростями рабочих лопаток, чем в турбине Лаваля. Расширения пара в турбине Парсонса происходит не только в сопловой, но и в рабочей решетке, поэтому ускорение парового потока происходит не только в соплах, но и в пределах рабочей решетки. Это дополнительное ускорение вызывает дополнительное усилие реактивного характера на рабочие лопатки турбины. Это реактивные турбины. В них предусматривается разгрузочный поршень.

Основные элементы конструкции современной турбины

Как правила n = 1500-3000 об/мин (на генераторном валу), возможны и другие значения. В ГТУ турбина приводит компрессор.

ПТ активного типа: первая по ходу пара группа дисков выполняется за одно целое с валом (небольшие диаметры и высокие температуры). Последующие диски насажены с натягом на вал. На ободах диска рабочие лопатки. На диске первой – регулирующей ступени два или три ряда лопаток. Диски разделены неподвижными промежуточными диафрагмами. В каждой диафрагме на ее периферии – сопловая решетка, в которой поток пара, во-первых, получает необходимое ускорение, во-вторых, нужное направление для входа в межлопаточные каналы рабочей решетки.

Изменение нагрузки.

Изменение нагрузки вызывает потребное изменение расхода пара D, что выполняется регулирующими клапанами.

Два способа регулирования (основные):

1. Сопловое парораспределения.

Регулирующие клапаны открываются последовательно. Мятия (дросселирования) пара в них нет за исключнием одного неполностью открытого клапана, когда общий расход пара не является кратным относительно пропускной способности одного клапана.

Первая ступень получает в зависимости от нагрузки пар из различного числа сопловых групп. Это регулирующая ступень.

2. Дроссельное парораспределение.

Весь поток проходит через общий регулирующий клапан. При частичных нагрузках пар подвергается мятию вследствие частичного закрытия дроссельного регулирующего клапана.

Вал турбины лежит на двух или нескольких подшипниках, которые воспринимают вес ротора.

Передний подшипник – опорно-упорный.

Назначение: 1) фиксирует осевое положение ротора по отношению к корпусу; 2) воспринимает осевое усилие, действующее на ротор.

Концевые уплотнения расположены в метрах выхода вала из корпуса.

А) Переднее уплотнение – служит для уменьшения протечек пара из корпуса в машинное помещение.

Б) Заднее уплотнение – предотвращает возможные подсосы воздуха в выхлопной патрубок и конденсатор. Это необходимо, так как иначе ухудшается теплопередача в конденсаторе и повышается p2. К заднему уплотнению подводится паз низкого давления для предотвращения присосов.

Промежуточные уплотнения. Расположены в местах, где вал проходит через центровые отверстия промежуточных диафрагм и служит для уменьшения протечек пара из одной ступени в другую, минуя сопловые решетки. Это необходимо для уменьшения потерь работы пара вследствие дросселирования части пара.

Муфта – для соединения вала турбины с ротором приводного механизма (генератора).

Валоповоротное устройство. Состоит из электрического двигателя, связанного с червячной передачей. На валу червячного колеса расположено зубчатое колесо, которое может вводится в зацепление с большим зубчатым колесом, укрепленным на соединительной муфте.

2. Классификация турбин по признакам

Паротурбинные установки различают:

1) конденсационные;

2) с противодавлением.

В свою очередь эти ПТУ могут быть:

1) конденсационные: а) без регулируемых отборов;

б) с одним промежуточным регулируемым
отбором;

в) с двумя регулируемыми отборами;

2) с противодавлением: а) с промежуточным регулируемым отбором;

б) с ухудшенным вакуумом (для подогрева
сетевой воды).

3) турбины мягкого пара (для утилизации сбросного пара в различных технологиях);

4) турбины с промежуточным приемом пара.

По назначению паровые турбины различают:

1) для привода электрического генератора;

2) для привода компрессоров, газодувок и других узлов;

3) для транспортных установок.

Различают газотурбинные установки, работающие:

1) по блокированным схемам ГТУ;

2) по неблокированным схемам ГТУ.

Параметры перед турбинами стандартные.

ПТ: P1 = 29 ата, t1 = 400 °C;

 P1 = 35 ата, t1 = 450 °C;

 P1 = 90 ата, t1 = 480 °C;   tпв = 215÷270 °C;

 P1 = 90 ата, t1 = 500 °C;

 P1 = 90 ата, t1 = 535 °C.

Все турбины с начальным давлением пара P1 ≥ 130 ата изготавливаются с промперегревом (температура промперегрева указана цифрами после косой черты).

P1 = 130 ата, t1 = 565/565 °C;

P1 = 170 ата, t1 = 550/550 °C;

P1 = 240 ата, t1 = 565/565 °C;

P1 = 240 ата, t1 = 580/565 °C;

P1 = 300 ата, t1 = 650/600 °C.

ГТ:  t1 = 700, 750, 800 °C,

 с охлаждением: t1 = 1000÷1200 °C,

 P1 = 4÷130 бар (в зависимости от схемы и t1).

Схема обозначений изменялась с развитием отечественного турбостроения и сегодня не является строгой.

К-100-90 (ВКТ-100) ХТГЗ; t1 = 535 °C;

К-100-90 (ВКТ-100-6) ЛМЗ; t1 = 535 °C;

К-150-130 (ПВК-150) ХТГЗ; t1 = 540 °C;

К-200-130 (ПВК-200) ЛМЗ; t1 = 540 °C;

К-300-240 ЛМЗ и ХТГЗ; t1 = 540 °C;

Р-25-90 (ВР-25-3) ЛМЗ; Т-25-29;

ПТ-25-90 (ВПТ-25-3) ЛМЗ; АТ-25-2 ЛМЗ УТМЗ;

П-50-29 (АП-50-1) ЛМЗ; ПР-12-29 (АПР-12-2) ЛМЗ.


Наиболее характерные параметры для современных турбин, выпускаемых ЛМЗ и  ХТГЗ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

75339. Франция в XIV-XV веков 34 KB
  Франция в XIVXV вв. В первой трети XIV в. Широкое распространение денежной ренты и личная свобода крестьянства укрепили его наследственные владельческие права на цензиву ставшую в XIV в. XIV вв.
75340. Германия в XII-XIII веках 43.5 KB
  Германия в XII-XIII вв. Наиболее важную роль в истории XII первой половины XIII в. Положение крестьянства в XII XIII вв. Все эти обстоятельства вызвали по все видимости значительный рост аграрного производства в XII XIII вв.
75341. Германия в 14-15 веках 46 KB
  Швейцарский союз. эти три кантона заключили между собой вечный союз для борьбы за свободу. Так возник и утвердился Швейцадский союз который в течение последующих двух веков продолжал отстаивать свою свободу и политическую независимость. С этой целью они стали объединяться в союзы.
75342. Германия в XIV-XV веках 30.5 KB
  Германия в XIVXV вв. XIV XV вв. империя не имела твердо закрепленных границ они изменялись в результате войн династических браков перемен в вассальных связях Для средневековой Германии XIV и XV столетия стали временем наивысшего расцвета ее городов бурного роста ремесел и торговли Собственное производство в немецких городах было рассчитано на местные рынки. Во второй половине XIV в.
75343. Столетняя война 42.5 KB
  Борьба изза бывшей территории Франции Аквитании особенно ее зап. область Франции юридически была фьефом англ. Толчком к войне послужила династическая ситуация сложившаяся во Франции в 1328 г. Корона Франции была передана Филиппу VI Валуа представителю боковой ветви Капетингов.
75345. Кризис в Западной Римской империи в III-V вв. и возникновение протофеодальных отношений. Падение Западной Римской империи и образование варварских королевств 45.5 KB
  Кризис в Западной Римской империи в IIIV вв. Падение Западной Римской империи и образование варварских королевств. в состав рабовладельческой Римской империи кроме Италии входили большая часть Британии Испания Галлия области по правому берегу Дуная Балканский полуостров Малая Азия острова Средиземного моря Киренаика Сирия Северная Аравия часть Месопотамии Северная Африка и Египет. в большей части империи наблюдалось уже запустение земель деградация ремесла и острая нехватка рабочей силы вызванная низкой производительностью труда...
75346. Государства крестоносцев на Востоке. Второй и третий крестовый походы 36.5 KB
  Вскоре после взятия Иерусалима крестоносцы овладели значительной частью восточного побережья Средиземного моря. Поделив между собой новые владения крестоносцы установили в них феодальные порядки во многом схожие с теми которые существовали на их родине. При этом крестоносцы жили главным образом в прибрежных юродах и укрепленных замках которые им пришлось построить чтобы обеспечить себе безопасность. началось сплочение мусульманских княжеств в результате чего крестоносцы стали терять свои владения.
75347. Христианство, церковь, ереси в V-XI вв. Сложение христианства как мировой религии 43.5 KB
  Социальная роль христианской религии и церкви в феодальном обществе Христианство стояло у колыбели феодального общества как сложившаяся религиозная идеология. Исключительно большая роль религии и церкви в феодальную эпоху их сильнейшее воздействие на умы людей определялись тем что мировоззрение средневекового человека было по преимуществу теологическим. он добавил разработанное им учение о единоспасающей роли церкви. Объявляя нехристиан и еретиков жертвами дьявола Августин проповедовал необходимость не только убеждать но и принуждать их...