Тепловой расчет паровой турбины Т-100-130 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 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 С 430 475 502 51 (по таблицам) м3 /кг 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 С 441 479 505 57 (по таблицам) м3 /кг 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 С 440 480 502 62 (по таблицам) м3 /кг 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 /кг 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.