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 5650
С, 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 Ро
=12,8 Мпа
–температура То
=838 К=555о
С;
- абсолютное давление в верхнем теплофикационном отборе PT1
=0,18мПа
-расход пара в этот отбор GT1
=33 кг/c
- абсолютное давление в нижнем теплофикационном отборе PT2
=0,09 мПа
-расход пара в отбор GT2
=50 кг/с
–номинальная электрическая мощность Nн
=100МВт;
–максимальная электрическая мощность Nmax
=120 МВт
–абсолютное давление пара в конденсаторе Рк
=5,7 кПа
–температура питательной воды Тпв
=505 К=232о
С;
–номинальная частота вращения ротора турбины ω=50 с-1
;
–средний диаметр регулирующей ступени dр
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 Ро
, Следовательно давление перед соплами регулирующей ступени будет равно.
ему отвечает температура То
’
=836 К и энтальпия hо
=3510 кДж/кг.
Потеря давления в выхлопном патрубке
где λ=0,04 , Сп
=120 м/с.
Давление пара за последней ступенью турбины
Рz
=Рк
+ΔРк
=5,7+0,328=6,03 кПа.
Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: энтальпия h2
t
=2050 кДж/кг
,степень сухости x=0,789
Изоэнтропийный перепад, приходящийся на турбину Но
=h0
-h2t
кДж/кг, где
h0
= 3510кДж/кг, h2t
= 2050кДж/кг.
кДж/кг
Действительный перепад энтальпий. Нi
= кДж/кг
кДж/кг, кДж/кг
кДж/кг
Параметры снятые с
h-
S диаграммы:
–располагаемый теплоперепад – Но
=1832 кДж/кг;
–действительный теплоперепад – Нi
=1466 кДж/кг;
–энтальпия пара при параметрах торможения – hо
=3325 кДж/кг;
–энтальпия пара в конце изоэнтропийного расширения – h2
t
=2188 кДж/кг.
Расход пара на турбину определяется из формулы:
,
где kp
коэффициент регенерации, его принимаем по таблице, и он равен kp
=1,13 ;
ηм
, ηэг
–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/Co
=0,20; 0,25; 0,30.
Таблица №1. Расчет регулирующей ступени.
| № п/п |
Расчетные величины и формулы |
Размерность |
U/C0
|
||
| 0,2 |
0,25 |
0,3 |
|||
| 1 |
|
м/с |
150,7 |
||
| 2 |
|
м/с |
753,5 |
602,8 |
502,3 |
| 3 |
|
кДж/кг |
283,8 |
181,7 |
126,2 |
| 4 |
(принимаем) |
– |
0,07 |
||
| 5 |
= |
кДж/кг |
264,0 |
169,0 |
117,4 |
| 6 |
|
м/с |
726,0 |
581,0 |
484,4 |
| 7 |
(принимаем) |
– |
0,96 |
||
| 8 |
|
м/с |
694,1 |
558,1 |
462,9 |
| 9 |
(принимаем) |
град |
14 |
||
| 10 |
(из треугольника скоростей) |
м/с |
549,1 |
413,5 |
318,8 |
| 11 |
(из треугольника скоростей) |
град |
17,8 |
19,0 |
20,6 |
| 12 |
|
град |
15,8 |
17,0 |
20,6 |
| 13 |
(принимаем) |
– |
0,02 |
||
| 14 |
|
м/с |
559,9 |
422,2 |
326,6 |
| 15 |
(из графика) |
– |
0,880 |
0,898 |
0,909 |
| 16 |
|
м/с |
492,2 |
397,1 |
296,9 |
| 17 |
(из графика) |
м/с |
349,6 |
239,1 |
161,3 |
| 18 |
(из графика) |
град |
22,51 |
27,78 |
35,83 |
| 19 |
(принимаем) |
- |
0,02 |
||
| 20 |
|
м/с |
365,5 |
253,8 |
176,2 |
| 21 |
(из графика) |
- |
0,905 |
0,922 |
0,93 |
| 22 |
|
м/с |
330,8 |
234,0 |
163,9 |
| 23 |
|
град |
16,51 |
21,78 |
29,83 |
| 24 |
|
м/с |
191,1 |
109,7 |
82,1 |
| 25 |
(из графика) |
град |
29,45 |
52,7 |
82,83 |
| 26 |
|
- |
0,03 |
||
| 27 |
|
м/с |
201,0 |
151,4 |
119,6 |
| 28 |
(из графика) |
- |
0,926 |
0,933 |
0,941 |
| 29 |
|
град |
14,45 |
37,7 |
67,83 |
| 30 |
|
м/с |
186,1 |
141,3 |
112,5 |
| 31 |
|
м/с |
55,2 |
96,4 |
150,3 <
/td>
|
| 32 |
|
град |
57,44 |
114,5 |
136,2 |
| 33 |
|
кДж/кг |
5,69 |
3,63 |
2,51 |
| 34 |
|
кДж/кг |
5,69 |
3,63 |
2,51 |
| 35 |
|
кДж/кг |
8,52 |
5,44 |
3,76 |
| 36 |
|
кДж/кг |
20,5 |
13,04 |
9,1 |
| 37 |
|
кДж/кг |
35,3 |
17,27 |
9,3 |
| 38 |
|
кДж/кг |
12,1 |
4,83 |
2,1 |
| 39 |
|
кДж/кг |
2,9 |
1,48 |
0,8 |
| 40 |
|
кДж/кг |
1,5 |
4,64 |
11,3 |
| 41 |
|
кДж/кг |
72,3 |
41,26 |
32,6 |
| 42 |
|
– |
0,745 |
0,771 |
0,742 |
| 43 |
|
м/с |
673,5 |
541,5 |
449,2 |
| 44 |
|
м/с |
323,0 |
211,5 |
130,8 |
| 45 |
|
м/с |
317,2 |
217,3 |
142,1 |
| 46 |
|
м/с |
29,7 |
39,9 |
108,5 |
| 47 |
|
м/с |
1343,4 |
930,3 |
613,6 |
| 48 |
|
– |
0,720 |
0,772 |
0,740 |
| 49 |
(из h-S диаграммы) |
МПа |
5,4 |
6,73 |
8,7 |
| 50 |
(из h-S диаграммы) |
о
|
430 |
475 |
502 |
| 51 |
(по таблицам) |
м3
|
0,056 |
0,046 |
0,038 |
| 52 |
(принимаем) |
– |
1 |
||
| 53 |
|
м |
0,0164 |
0,0158 |
0,0166 |
| 54 |
|
м |
0,018 |
0,018 |
0,019 |
| 55 |
(из h-S диаграммы) |
МПа |
5,3 |
7,25 |
8,6 |
| 56 |
(из h-S диаграммы) |
о
|
441 |
479 |
505 |
| 57 |
(по таблицам) |
м3
|
0,0585 |
0,0445 |
0,0388 |
| 58 |
|
м |
0,021 |
0,0194 |
0,02 |
| 59 |
|
м |
0,023 |
0,0214 |
0,022 |
| 60 |
(из h-S диаграммы) |
МПа |
5,2 |
7,2 |
8,5 |
| 61 |
(из h-S диаграммы) |
о
|
440 |
480 |
502 |
| 62 |
(по таблицам) |
м3
|
0,0597 |
0,0447 |
0,039 |
| 63 |
|
м |
0,03 |
0,025 |
0,023 |
| 64 |
|
м |
0,031 |
0,026 |
0,024 |
| 65 |
(из h-S диаграммы) |
МПа |
5,0 |
7,1 |
8,4 |
| 66 |
(из h-S диаграммы) |
K |
437 |
477 |
500 |
| 67 |
(по таблицам) |
м3
|
0,062 |
0,045 |
0,0396 |
| 68 |
|
м |
0,048 |
0,025 |
0,019 |
| 69 |
(формула приведена ниже) |
КВт |
129,7 |
156,0 |
201,2 |
| 70 |
|
– |
0,034 |
0,065 |
0,12 |
| 71 |
|
– |
0,741 |
0,766 |
0,730 |
| 72 |
|
кВт |
27895 |
18342 |
12216 |
| 73 |
, |
м/с |
630 |
644 |
652 |
| 74 |
|
– |
0,30 |
0,30 |
0,20 |
| 75 |
Профиль лопатки (из таблиц) |
– |
P-23-14A |
P-60-38A |
P-80-66A |
,
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
= 0,45dz
= 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.