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

56087. Кіммерійці та скіфи на території сучасної України 101.5 KB
  У відповідному місці впишіть назву кочових племен причорноморського степу що їх витіснили скіфи в VІІ ст. Скіфи –- кочові племена що витіснили кіммерійців на теренах Північного Причорноморя. Скіфи були, як і кіммерійці, кочівниками.
56088. Кіммерійці та скіфи на території сучасної України 62.5 KB
  Навчальна мета: закріпити знання з попередньої теми; розглянути з учнями історичний матеріал повязаний з життям на території сучасної України кочових племен кіммерійців та скіфів; при вивченні нового матеріалу...