Материал: Тепловой расчет паровой турбины ПТ-60/75-130/13

Тепловой расчет паровой турбины ПТ-60/75-130/13

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУВПО «АмГУ»)

Факультет Энергетический

Кафедра Энергетики

Специальность 140106.65 - Энергообеспечение предприятий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Тепловой расчет паровой турбины ПТ-60/75-130/13

по дисциплине «Основы проектирования тепловых двигателей»

Исполнитель Н.А. Булычев

Руководитель Е.Ю. Васильковская

Нормоконтроль Н.Н. Медзяловская

Благовещенск 2014

РЕФЕРАТ

ПАРОВАЯ ТУРБИНА, ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ТУРБОУСТАНОВКИ, РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС.

Целью курсового проекта является расчет турбоустановки марки

ПТ-60/75-130/13. В ходе работы необходимо определить действительные теплоперепады и внутренние мощности отсеков турбины.

СОДЕРЖАНИЕ

турбина тепловой регенеративный

Перечень условных обозначений

Введение

. Описание турбоустановки

1.1 Общие сведения о турбине

.2 Конструкция турбин

.3 Регулирование и защита

.4 Конденсационная установка

.5 Регенеративная установка

.6 Комплектующее оборудование

.7 Изображение принципиальной схемы турбоустановки

2. Предварительное построение теплового процесса турбины в h,s - диаграмме и оценка расхода пара турбиной

2.1 Тепловой расчет

.2 Расход пара турбоустановки

3. Тепловой расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки

3.1 Характеристика системы РППВ

.2 Определение основных параметров воды и пара

.3 Расчет подогревателей

Заключение

Библиографический список

Приложение А hS- диаграмма для турбины марки ПТ 60/75 - 130/13

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Д - деаэратор

ПВД - подогреватель высокого давления

ПНД - подогреватель низкого давления

ПСГ - подогреватель сетевой воды

ПУ - пароуплотнители

ПЭН - питательные насосы

РППВ - регенеративный подогрев питательной воды

ЧВД - части высокого давления

ЧНД - части низкого давления

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время ученые пришли к выводу, что в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах, но структура ее изменится. По их прогнозам значительно должно сократиться использование нефти и существенно возрасти производство электроэнергии на атомных электростанциях.

Около 75 % всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды.

Тепловой двигатель, в котором энергия пара преобразуется в механическую, называется паровая турбина [4].

В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на 3 основные группы:

конденсационные - без регулируемых (с поддержанием давления) отборов пара;

теплофикационные - с регулируемыми отборами;

турбины специального назначения.

Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К теплофикационным паровым турбинам относятся турбины с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением.

У турбин с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой паровой турбиной, зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной турбиной или электросетью, которая покрывает возникающий дефицит в электроэнергии.

В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из первой или второй промежуточных ступеней, а остальной пар идет в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень турбины) выбирают в зависимости от нужных параметров пара.

У турбин с отбором и противодавлением часть пара отводится из первой или второй промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.

Задачами данного курсового проекта являются:

         Описать турбоустановку;

         Произвести предварительное построение теплового процесса турбины в h,S - диаграмме и оценка расхода пара турбиной;

3       Произвести тепловой расчет системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки.

1. ОПИСАНИЕ ТУРБОУСТАНОВКИ

1.1 Общие сведения о турбоустановке

Теплофикационная паровая турбина ПТ-60/75-130/13 производственного объединения турбостроения «Ленинградский металлический завод» (ПОТ ЛМЗ) с промышленным и отопительными отборами пара номинальной мощностью 60 МВт, максимальной 75 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТВФ-8О-2 с частотой вращения 50 с^-1 и отпуска тепла для нужд производства и отопления.

При заказе турбины, а также в другой документации, где ее следует обозначать «Турбина паровая ПТ-60/75-130/ 13 ТУ 108-948-80».

Турбина ПТ-60/75-130/ 13 соответствует требованиям ГОСТ 3618-85, ГОСТ 24278-85 и ГОСТ 26948-86.

Таблица 1 - Номинальные значения основных параметров турбины

Турбина имеет следующие регулируемые отборы пара: производственный с абсолютным давлением (1,28±0,3) МПа и два отопительных отбора: верхний с абсолютным давлением в пределах 0,049-0,245 МПа и нижний с давлением в пределах 0,029-0,128 МПа. Регулирование давления отопительного отбора осуществляется с помощью одной регулирующей диафрагмы, установленной в камере верхнего отопительного отбора. Регулируемое давление в отопительных отборах поддерживается: в верхнем отборе - при включенных обоих отопительных отборах, в нижнем отборе - при включенном одном нижнем отопительном отборе. Сетевая вода через сетевые подогреватели нижней и верхней ступеней подогрева пропускается последовательно и в одинаковом количестве. Расход воды, проходящей через сетевые подогреватели, контролируется.

Подогрев питательной воды осуществляется последовательно в ПНД, деаэраторе и ПВД. К подогревателям пар поступает из отборов турбины.

Максимальная мощность турбины при выключенных производственном и отопительных отборах‚ при расходе охлаждающей воды 8000 м³/ч с температурой 20 °С‚ полностью включенной регенерации составит 60 МВт. Максимальная мощность турбины 75 МВт, получаемая при определенных сочетаниях производственного и отопительного отборов, зависит от величины отборов и определяется диаграммой режимов.

Предусматривается возможность работы турбоустановки с пропуском подпиточной и сетевой воды через встроенный пучок.

При повышении давления свежего пара до 13,72 МПа и температуры до 565 °С допускается работа турбины в течение не более получаса, причем общая продолжительность работы турбины при этих параметрах не должна превышать 200 ч/год.

1.2 Конструкция турбины

Турбина ПТ-60/75-130/ 13 представляет собой одновальный двухцилиндровый агрегат. Проточная часть ЦВД имеет двухвенечную регулирующую ступень и 8 ступеней давления.

ЦНД имеет пятнадцать ступеней, в качестве регулирующих ступеней перед ЧСД и ЧНД установлены одновенечные диски.

Роторы ЦВД и ЦНД соединяются между собой жестко с помощью фланцев, откованных заодно с роторами. Роторы ЦНД и генератора типа ТВФ-80-2 соединяются жесткой муфтой.

Парораспределение турбины - сопловое. Свежий пар подается к отдельно стоящей паровой коробке, в которой расположен автоматический затвор, откуда по перепускным трубам пар поступает к регулирующим клапанам турбины.

По выходе из ЦВД часть пара, идет в регулируемый производственный отбор, остальная часть направляется в ЦНД.

Отопительные отборы осуществляются из соответствующих камер ЦНД.

Фикспункт турбины расположен на раме турбины со стороны генератора, и агрегат расширяется в сторону переднего подшипника.

Для сокращения времени прогрева, и улучшения условий пусков предусмотрены паровой обогрев фланцев и шпилек и подвод острого пара на переднее уплотнение ЦВД.

Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим валопровод турбоагрегата с частотой 3,4 об/мин.

Лопаточный аппарат турбины рассчитан на работу при частоте тока в сети 50Гц, что соответствует частоте вращения ротора турбогенератора 50 с^-1 (3000 об/мин). Допускается длительная работа турбины при отклонениях частоты сети в пределах 49,0-50,5 Гц. Допускается кратковременная работа турбины при минимальной частоте 48,5 Гц два раза в год продолжительностью 3-4 мин или один раз в год продолжительностью до 6 мин.

Для сокращения времени прогрева и улучшения условий пусков предусмотрены паровой обогрев фланцев и шпилек и подвод свежего пара на переднее уплотнение ЦВД.

Высота фундамента турбоагрегата от уровня пола конденсационного помещения до уровня пола машинного зала составляет 8 м.

.3 Регулирование и защита

Турбина снабжена гидравлической системой регулирования.

В системе регулирования имеется ЭГП, на который воздействует технологическая защита и противоаварийная автоматика энергосистемы, что приводит к закрытию и открытию регулирующих клапанов.

Для защиты от недопустимого возрастания частоты вращения турбина снабжена регулятором безопасности, два центробежных бойка которого мгновенно срабатывают при достижении частоты вращения в пределах 11-13% сверх номинальной, чем вызывается закрытие автоматического затвора свежего пара, регулирующих клапанов и поворотной диафрагмы. Кроме того, имеется дополнительная защита на блоке золотников регулятора скорости, срабатывающая при повышении частоты на 11,5%.

Турбина снабжена электромагнитным выключателем, при срабатывании которого закрываются автоматический затвор, регулирующие клапаны и поворотная диафрагма ЦНД.

На электромагнитный выключатель воздействуют: реле осевого сдвига при перемещении ротора в осевом направлении на величину, превышающую предельно допустимую; вакуум-реле при недопустимом падении вакуума в конденсаторе до 470 мм. рт. ст.(при снижении вакуума до 650 мм. рт. ст. вакуум-реле подает предупредительный сигнал); потенциометры температуры свежего пара при недопустимом понижении температуры свежего пара без выдержки времени; ключ для дистанционного отключения турбины на щите управления; реле падения давления в системе смазки с выдержкой времени 3 с при одновременной подаче аварийного сигнала.

Турбина снабжена ограничителем мощности, используемым в особых случаях для ограничения открытия регулирующих клапанов.

Обратные клапаны предназначены для предотвращения разгона турбины обратным потоком пара.

Рабочей жидкостью в системе регулирования является минеральное масло.

Перестановка регулирующих клапанов впуска свежего пара, регулирующих клапанов через ЧСД и поворотной диафрагмы перепуска пара в ЧНД производится сервомоторами, которые управляются регулятором скорости и регуляторами давления отборов.

Регулятор скорости предназначен для поддержания частоты вращения турбогенератора с неравномерностью около 4 %. Он снабжен механизмом управления, который используется для: зарядки золотников регулятора безопасности и открытия автоматического затвора свежего пара; изменения частоты вращения турбогенератора (причем обеспечивается возможность синхронизации генератора при любой аварийной частоте в системе); поддержания заданной нагрузки генератора при параллельной работе генератора; поддержания нормальной частоты при одиночной работе генератора; повышения частоты вращения при испытании бойков регулятора безопасности.

Механизм управления может приводиться в действие как вручную - непосредственно у турбины, так и дистанционно - со щита управления.

Регуляторы давления сильфонной конструкции предназначены для автоматического поддержания давления пара в камерах регулируемых отборов с неравномерностью около 0,20 МПа для производственного отбора и около 0,04 МПа - для отопительного отбора.

Турбоагрегат оборудован электронными регуляторами с исполнительными механизмами для поддержания:

- заданного давления пара в коллекторе концевых уплотнений путем воздействия на клапан по дачи пара давлением 0,059 МПа из уравнительной линии деаэраторов или из парового пространства бака;

- уровня в конденсатосборнике конденсатора с максимальным отклонением от заданного ±200 мл (этим же регулятором включается рециркуляции конденсата при малых расходах пара в конденсаторе);

- уровня конденсата, греющего пара во всех подогревателях системы регенерации.

- турбоагрегат снабжен защитными устройствами:

- для совместного отключения всех ПВД с одно временным включением обводной линии и подаче сигнала (устройство срабатывает в случае аварийного повышения уровня конденсата вследствие повреждений пли нарушений плотности трубно; системы в одном из ПВД до первого предела);

- атмосферными клапанами - диафрагмами установленными на выхлопных патрубках ЦНД и открывающимися при повышении давления в патрубках до 0,12 МПа.

Система маслоснабжения предназначена для обеспечения смазкой подшипников и системы регулирования.

В баке объемом 14 м³ установлены фильтры и указатели уровня.

Турбина снабжена одним резервным насосом с электродвигателем переменного тока и одним аварийным насосом с электродвигателем постоянной тока.

При снижении давления смазки до соответствующих значений автоматически от реле давления смазки (РДС) включаются резервный и аварийный насосы. РДС периодически испытывается во время работы турбины.

Масло охлаждается в двух маслоохладителях Охладители - поверхностного типа, вертикального исполнения.

.4 Конденсационная установка

Конденсационная установка включает в себя конденсаторную группу, воздухоудаляющее устройство, конденсатные и циркуляционные насосы эжектор циркуляционной системы, водяные фильтры, трубопроводы с необходимой арматурой.

Конденсаторная группа состоит из одного конденсатора со встроенным пучком общей поверхностью охлаждения 3000 м: и предназначена для конденсации поступающего в него пара, создашь разрежения в выхлопном патрубке турбины и сохранения конденсата, а также для использования тепла пара, поступающего в конденсатор, на режимах работы по тепловому графику для подогрев подпиточной воды во встроенном пучке.

Воздухоудаляющее устройство состоит из двух основных трехстуненчатых эжекторов (одна резервный), предназначенных для отсоса воздуха обеспечения нормального процесса теплообмена конденсаторе и прочих вакуумных аппаратах теплообмена, и одного пускового эжектора для быстрого поднятия вакуума в конденсаторе.

В конденсационном устройстве устанавливаются два конденсатных насоса (один резервный) вертикального типа для откачки конденсата, подачи его в деаэратор через охладители эжектора, охладители уплотнений и ПНД. Охлаждающая вода для конденсатора и газоохладителей генератора подается циркуляционными насосами.