Паровые турбины специального назначения кратко
Обновлено: 05.07.2024
ПАРОВА́Я ТУРБИ́НА, турбина, в которой в качестве рабочего тела используется водяной пар; служит для преобразования тепловой энергии пара в механич. работу. В отличие от паровой машины , в П. т. используют не потенциальную, а кинетич. энергию пара. Осн. назначение П. т. – привод (первичный двигатель) для генераторов электрич. тока на тепловых и атомных электростанциях. П. т. и электрогенератор составляют турбоагрегат .
Паровая турбина — это механизм, осуществляющий переработку тепловой энергии, полученной от пара, в энергию вращения
Турбины работают при наличии в них нагретого пара, который является источником энергии. Поступает такой пар в турбины из специального котла. Температура пара, поступившего в турбину, может различаться. Но основные показатели находятся в пределах 490-580 градусов Цельсия. Давление также отличается. Основные его показатели - 90 атмосфер, 140 атмосфер, 230 атмосфер.
Классифицируются паровые турбины следующим образом: противодавленческие, теплофикационные с отбором пара на производство, конденсационные, теплофикационные.
Все эти турбины отличаются количеством пара, использованного в работе и количеством пара, не участвовавшего в производстdе, а использующийся для других нужд.
Конденсационные турбины
Является самым распространенным в производстве типом паровых турбин. Обычно, с такой турбиной в комплекте идет конденсатор-устройство, предназначенной для сбора использованного пара. Абсолютно весь отработавший пар поступает в конденсатор.
Основной задачей конденсационных паровых турбин является выработка электричества. Соответственно, подобного типа турбины используются на электростанциях. На ТЭЦ также можно поставить, но обычно они там не используются. Пар из котла поступает в турбину и совершает работу, необходимую для получения электроэнергии. Возможность получения тепловой энергии с таких турбин присутствует, но обычно не используется.
Теплофикационные турбины
Представляют собой турбины типа "Т". Широко используются на тепловых электростанциях, так как с их помощью имеется возможность вырабатывать не только электричество но и тепловую энергию.
Турбина способна отбирать пар с помощью поворотной диафрагмы. Данный процесс является контролируемым. Отобранный пар затем поступает в определенные обогреватели, с которых энергия тепла уже передается воде.
В летнее время теплофикационные турбины способны работать в конденсационном режиме. В данном случае пар до сетевых подогревателей не доходит, а в полном объеме используется для выработки электричества.
Производством теплофикационных турбин занимается Уральский турбинный завод.
Теплофикационные турбины с промышленным отбором пара
Турбины с маркировкой "ПТ"
Название данных турбин дает понять, что определенная часть пара в процессе производства энергии уходит на промышленные нужды( к примеру для работы самого завода и т.п). После пар возвращается в виде жидкости, то есть конденсата, либо же полностью испаряется.
На данный момент теплофикационные турбины на производстве практически не используются, за редким исключением. В СССР они пользовались популярность для установки на тепловые электростанции недалеко от промышленных предприятий, заводов и т.д.
Противодавленческие турбины
Маркирова противодавленческих турбин "P".
Особенность противодавленческих турбин является отсутствия конденсатора, куда бы поступал использованный пар. Поэтому последний в свою очередь поступает на использование стороннему потребителю, что немного схоже с теплофикационными турбинами промышленного типа.
На данный момент противодавленческие турбины также как и турбины с маркировкой "ПТ" не используются в производстве, если не брать во внимание отдельные случаи. В Советское время данная модель еще находила себе применение, но после распада союза надобность в таких типах турбин отпала, так как возникла проблема в нахождении внешнего потребителя. При отсутствии последнего невозможно использование противодавленческих турбин для осуществления выработки энергии, соответственно они пришли в ненадобность.
Но затем инженеры нашли отличное решение для усовершенствования противодавленческих турбин. В придачу к ним устанавливались турбины с маркировкой "К", то есть конденсационные, рассчитанные на работу с паром, имеющим низкое давление. Как известно, турбинам типа "Р" необходимо наличие стороннего потребителя, что решается с помощью конденсационных турбин. После того как пар отработал в противодавленческих турбинах, он поступает в турбины типа К, где уже окончательно завершает свою работу и переходит в конденсат.
Паровые турбины работают следующим образом: пар, образующийся в паровом котле, под высоким давлением, поступает на лопатки турбины. Турбина совершает обороты и вырабатывает механическую энергию, используемую генератором. Генератор производит электричество.
Электрическая мощность паровых турбин зависит от перепада давления пара на входе и выходе установки. Мощность паровых турбин единичной установки достигает 1000 МВт.
В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на три группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. По типу ступеней турбин они классифицируются как активные и реактивные.
Конденсационные паровые турбины
Конденсационные паровые турбины служат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическую работу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, в котором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационные турбины бывают стационарными и транспортными.
Стационарные турбины изготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегаты называют турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установлены конденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС). Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшая часть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и, иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно это посёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем он экономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому на конденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенной мощности.
Частота вращения ротора стационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. То есть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсных соответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического тока вырабатываемой энергии является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживать частоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрической частоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, в котором наблюдается подобный сбой.
В зависимости от назначения паровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постоянную основную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиков нагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребность электростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность на нагрузках, близких к полной (около 80 %), от пиковых — возможность быстрого пуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надёжность в работе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. ч работы (до капитального ремонта).
Схема работы конденсационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть полученной энергии используется для генерации электрического тока.
Теплофикационные паровые турбины
Теплофикационные паровые турбины служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. Но основной конечный продукт таких турбин — тепло. Тепловые электростанции, на которых установлены теплофикационные паровые турбины, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). 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, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии.
В турбинах с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт 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 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему или к сетевым подогревателям.
Схема работы теплофикационной турбины: Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) направляется на рабочие лопатки цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины (3). При расширении, кинетическая энергия пара преобразуется в механическую энергию вращения ротора турбины, который соединен с валом (4) электрического генератора (5). В процессе расширения пара из цилиндров среднего давления производятся теплофикационные отборы, и из них пар направляется в подогреватели (6) сетевой воды (7). Отработанный пар из последней ступени попадает в конденсатор, где и происходит его конденсация, а затем по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Большая часть тепла, полученного в котле используется для подогрева сетевой воды.
Паровые турбины специального назначения
Паровые турбины специального назначения обычно работают на технологическом тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся турбины мятого (дросселированного) пара, турбины двух давлений и предвключённые (форшальт).
- Турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющих давление немного выше атмосферного.
- Турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней.
- Предвключённые турбины представляют собой агрегаты с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих турбин направляют в другие с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции турбоагрегаты.
- Также к турбинам специального назначения относятся и приводные турбины различных агрегатов, требующих высокой мощности привода. Например, питательные насосы мощных энергоблоков электростанций, нагнетатели и компрессоры газокомпрессорных станций и т. д.
Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.
Паровая турбина, первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины, паровая турбина использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.
Оглавление
Содержание 3
Введение 4
Понятие турбин специального назначения 6
Паровые турбины мятого пара 7
Принцип работы. 7
Турбина мятого пара Ленинградского металлического завода. 7
Предвключенные паровые турбины 9
Принцип работы. 9
Предвключённая турбина Харьковского турбинного завода. 10
Предвключённая турбина Ленинградского металлического завода. 12
Паровые турбины двух давлений 13
Принцип работы. 13
Паровая турбина Тушинского машиностроительного завода. 14
Паровая турбина Ленинградского машиностроительного завода. 15
Паровая турбина Тушинского машиностроительного завода. 16
Заключение 18
Список использованных источников 20
Файлы: 1 файл
Паровые турбины специального назначения.doc
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Работа о паровых турбинах специального назначения содержит 4 параграфа:
- Понятие турбин специального назначения – 1 страница.
- Паровые турбины мятого пара – 2 страницы.
- Предвключенные паровые турбины – 4 страницы.
- Паровые турбины двух давлений – 5 страниц.
Работа содержит 8 рисунков и 2 схемы.
Паровая турбина, первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую работу.
Паровая турбина, первичный паровой двигатель с вращательным движением рабочего органа — ротора и непрерывным рабочим процессом; служит для преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую работу. Поток водяного пара поступает через направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные по окружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение. В отличие от поршневой паровой машины, паровая турбина использует не потенциальную, а кинетическую энергию пара.
В конце 19 века, машиностроение и металлургия достигли достаточного уровня для создания первых паровых турбин. Первые конструкции этих установок предложили Г. П. Лаваль и Ч. А. Парсонс. Независимо друг от друга в 1884—89 годах они создали промышленно пригодные паровые турбины. Лаваль применил расширение пара в конических неподвижных соплах паровую струю со сверхзвуковой скоростью истечения направленную на один ряд рабочих лопаток, насаженных на диск паровой турбины. Работающие по этому принципу паровые турбины, получили название активных. Парсонс создал многоступенчатую реактивную паровую турбину, в которой расширение пара осуществлялось в большом числе последовательно расположенных ступеней не только в каналах неподвижных (направляющих) лопаток, но и между подвижными лопатками. Паровые турбины получили очень широкое применение, постепенно вытесняя поршневые паровые турбины.
В зависимости от характера теплового процесса паровые турбины подразделяются на 3 основные группы: конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения.
Объект изучения – паровые турбины специального назначения.
Цель данной работы – обеспечить работу электростанции, использующей турбину специального назначения.
- Узнать, для чего используются паровые турбины специального назначения.
- Изучить классификацию паровых турбин специального назначения.
- Изучить принцип работы каждого вида паровых турбин специального назначения.
- Рассмотреть применение каждого вида паровых турбин специального назначения на конкретных примерах.
Паровые турбины специального назначения обычно работают на побочном тепле от металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. Обычно стационарные паровые турбины имеют нерегулируемые отборы пара из ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. Паровые турбины специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные, а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам. К ним относятся паровые турбины мятого пара, двух давлений и предвключённые.
Паровые турбины мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющий давление немного выше атмосферного.
Паровые турбины двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Подобно турбинам с двумя отборами пара применяются турбины с двумя подводами пара различного давления к промежуточным ступеням (турбины трёх давлений).
Предвключённые паровые турбины представляют собой турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих паровых турбин направляют в другие паровые турбины с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых паровых турбинах возникает при модернизации электростанций, связанных с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции паровые турбины.
Принцип работы.
Турбины мятого пара для выработки электроэнергии используют отработавший пар поршневых машин, работающих без конденсации. Так как количество мятого пара, поступающего в турбину из паровых молотов, прессов и т. д., резко колеблется, то магистраль мятого пара иногда соединяют или с магистралью отработавшего пара турбины с противодавлением, или с магистралью регулируемого отбора.
Таким образом, турбина мятого пара, использующая отработавший пар турбины, с противодавлением вместе с последней образует как бы двухвальный агрегат конденсационного типа с регулируемым отбором пара для теплофикации. Указанная комбинация двух турбин разных параметров позволяет расширить возможности использования турбины с противодавлением, отработавший пар которой поступает на отопление. В условиях отопительного сезона при максимальном использовании пара для отопления турбина мятого пара будет несколько недогружена по сравнению с летним периодом.
Мощность турбины мятого пара зависит только от количества мятого пара, поступающего в нее. Поэтому турбины мятого пара работают параллельно с турбинами конденсационного типа.
Турбина мятого пара Ленинградского металлического завода.
При наличии на производстве пара низкого потенциала, главным образом мятого пара паровых машин, применяют турбины мятого пара. На рис. 1 изображена турбина мятого пара МК-6-1 Ленинградского металлического завода мощностью 6000 квт при 3000 об/мин. Турбина рассчитана на начальные параметры пара 1,2 ата при 110°С. Допустимо работать также паром при давлении 1,5 ата и при температуре до 150°С в течение не более двух часов.
Проточная часть турбины состоит из одновенечной регулирующей ступени и трех ступеней давления с небольшой степенью реактивности. Подвод пара и регулирование турбины производятся при помощи поворотной диафрагмы, у которой против групп сопловых отверстий прорезаны окна. Вращая диафрагму при помощи поршневого сервомотора, можно открывать или закрывать соответствующие сопла полностью или частично. Полное открытие сопел достигается при экономической нагрузке 4800 квт. Перегрузка турбины до номинальной мощности достигается открытием перегрузочного клапана 4, подводящего пар в камеру 2 за регулирующим колесом.
Рис.1. Турбина мятого пара МК-6-1 Ленинградского металлического завода
Для уравновешивания осевых усилий от реактивности и разности диаметров дисков перед регулирующим колесом установлен разгрузочный поршень 5. Со стороны высокого давления установлен комбинированный опорно-упорный подшипник. Концевые уплотнения гидравлические.
Удельный расход пара при расчетных параметрах у этой турбины колеблется в пределах от 13,5 до 15,9 кг/квт-час.
Эта турбина устанавливалась для совместной работы с турбиной АПР-12, обеспечивая для последней непрерывный концевой отбор пара. Турбина МК-6-2 отличается от турбины МК-6-1 тем, что рассчитана на начальные параметры пара 1,8 ата при 150° С.
Принцип работы.
Пар высокого давления нашёл широкое применение не только для новых электростанций, но и при модернизации старых станций, построенных на низкие параметры пара. В последнем случае устанавливаются новые котлы высокого давления и предвключённые турбины, т. е, турбины высокого давления и высокой температуры с противодавлением, после которых отработавший пар используется в старых турбинах низкого давления. Таким образом, достигается большая экономия в расходе топлива, особенно значительная, если старые турбины работали при низких параметрах пара (13 - 18 ата).
Устаревшие турбины, как правило, не допускают большой влажности пара в последних ступенях вследствие недостаточной стойкости материалов против эрозии и отсутствия специальных мероприятий, уменьшающих вредное влияние влаги, поэтому при недостаточно высокой начальной температуре пара отработавший в предвключённой турбине пар необходимо подвергать вторичному перегреву, что делает установку весьма сложной.
В предвключённых паровых турбинах предусматриваются два электрогенератора (рис.2), т.е., турбоагрегат является единым по паровому потоку, но с раздельной выработкой электроэнергии.
Рис.2. Электрогенераторы предвключённой паровой турбины
Примером предвключённых турбин для параметров пара 90 ата и 500°С могут служить турбины системы ХТГЗ мощностью по 25 мгвт.
Предвключённая турбина Харьковского турбинного завода.
Предвключённая турбина ХТГЗ мощностью 25000 квт с противодавлением 31 ата (ВР-25-1) изображена на рис.3 и 4. Изоэнтропический перепад тепла составляет всего лишь 75,2 ккал/кг, вследствие чего расход пара при номинальной мощности равен 389 т/час.
Рис.3. Предвключённая турбина ХТГЗ
Проточная часть турбины состоит из семи ступеней давления, первая из которых имеет две ступени скорости.
Внутренний кпд. турбины 0,775, кпд на клеммах генератора 0,755.
Температура пара за турбиной составляет 362°С, что допускает его использование в турбинах низкого давления без промежуточного перегрева.
Вес турбины без масляного бака и стопорного клапана — 57 т; общий вес турбины — 71 т; вес ротора 4,8 т; nk = 3780 об/мин.
Предвключённая турбина XГГЗ мощностью 25000 квт противодавлением 18 ата (ВР-25-2) имеет на две ступени больше, чем турбина ВР-25-1, так как для неё изоэнтропический перепад тепла составляет 107 ккал/кг. Она расходует пар в количестве 274 т/час и имеет почти такой же кпд, как турбина ВР-25-1. Температуря пара за турбиной 300°С.
Вес турбины 60 т, вес ротора 5,2 т. nk = 3680 об/мин.
На рис.4 показана принципиальная схема регулирования скорости и давления предвключённых турбин ХТГЗ. Вместо центробежного маятника в схеме регулирования предусмотрен центробежный насос 2, импульс от которого подводится к регулятору давления масла 5, образующему вместе е насосом регулятор скорости.
Рис.4. Принципиальная схема регулирования скорости и давления предвключённых турбин ХТГЗ
Эта система регулирования разработана ХТГЗ совместно со Всесоюзным теплотехническим институтом им. Дзержинского (ВТИ).
Аналогичное гидродинамическое регулирование ВТИ было установлено и испытано на некоторых действующих турбинах.
Предвключённая турбина Ленинградского металлического завода.
Предвключённая турбина Ленинградского металлического завода — одноцилиндровая, типа ВР-25, при 3000 об/мин, при параметрах пара р0 = 125 ата, t0—450°С и противодавлением 34 ата. Турбина предназначена для надстройки установок, работающих паром с начальными параметрами 29 ата и 400°С. Так как при некоторых режимах температура отработавшего пара может снижаться до 300°С и ниже, то за турбиной установлен промежуточный пароперегреватель, повышающий температуру пара до 410—415° С. Проточная часть турбины состоит из двухвенечного регулирующего колеса и восьми активных ступеней давления.
Читайте также: