Расчёт паровой турбины К-2000-300

Расчёт паровой турбины К-2000-300

Введение

Современная энергетика основывается на централизованной выработке электроэнергии. Установленные на электростанциях генераторы в подавляющем большинстве имеют привод от паровых турбин.

Таким образом, паровая турбина является основным типом двигателя на современной тепловой электростанции, в том числе на атомной.

Обладая большой быстроходностью, паровая турбина отличается малыми размерами и массой и может быть построена на большую единичную мощность. Вместе с тем у данного типа турбин достигнута высокая экономичность работы. Это главным образом и определило широкое распространение паровых турбин в современной энергетике. К недостаткам её стоит отнести невысокую маневренность, долгий пуск и набор мощности, что стоит препятствием для эффективного и экономичного использования паровых турбин для покрытия пиковой части графика потребления электроэнергии.

Схема расширения пара в турбине К-2000-300

Рис. 1 процесс расширения пара в турбине.

Турбина имеет 5 цилиндров: цвд, цсд и три цнд.

Таблица. Параметров пара в отборах турбины

Расчет тепловой схемы энергоблока

Турбина К-2000-300 имеет 9 регенеративных отборов пара. Конденсат турбины подогревается в 5 ПНД. После деаэратора питательная вода питательным насосом, приводимым в движение турбоприводом, прокачивается через 3 линии ПВД по 2 подогревателя в каждой линии.

Все ПВД и ПНД имеют встроенные пароохладители и охладители дренажа греющего пара.

Питательная установка имеет конденсационный турбопривод, питаемый паром из линии СПП (после промперегрева). Пар, отработавший в турбоприводе, конденсационным насосом направляется в конденсатор, а затем в основной конденсатор.

Дренажи ПВД каскадно сливаются в деаэратор.

Определение доли расхода пара на турбопривод

П-9

Составим балансы подогревателей, дэаэратора ПН

а) температурный напор в ПВД равен 0

б) дренаж в состоянии насыщения

Рис.

П-8

Рис.

Составим тепловой баланс:

αпв αпв8 iпв8 αпв(iв9-iв8)=α9(iотб9 -iдр9 )

iпв9   Потери пара от турбины к подогревателю принимаем 6%.

iдр9 ротб=64,1*6%=60,3 ата

ts=276,1оС

Температурный напор принимаем 3оС

tпв9=273,1 оС, рпв=1,3*р0=1,3*300=390 ата.

Опредеоим при рпв=390 ата и tпв=273,1 оС iпв9=1200,7кДж/кг

α9=

α8 iотб8 ротб8

Составим тепловой баланс:

αпв αпв iпв7 αпв8(iпв8-iпв7)=[α8(iотб8 -iдр8)+ α9(iдр9 -iдр9)]ηохл

пв8    ротб=36*6%=36,7 ата=248,8оС, tпв=248,8-3=245,8 оСпв8=1065,3 кДж/кг, iпв7=862,3 кДж/кгдр9 iдр8 iдр8=1063,1 кДж/кг

α8=

П-7

α7 iотб7 ротб7

Составим тепловой баланс:

пв6 αпв(iпв7-iпв6)=[α7(iотб7 -iдр7)+ (α9+ α8)(iдр8 -iдр7)]ηохл

пв7    ротб=18,6*6%=18,5 ата=205,3оС, tпв=205,3-3=202,3 оСпв7=862,3 кДж/кг,др8 iдр7 iдр7=878,3 кДж/кг

рд=9,2 ата h’=746,8 кДж/кг ts=176,3 оС ν’=0.0011226 м3/кг

iпв6=50,3+746,8=797,1 кДж/кг

α7=

Дэаэратор

Рис.

α9+ α8+α7 αок iок5

iд’

αпв

iок5 =602кДж/кг, р=4,7 ата, ts=145 оС

температурный напор в системе ПНД 2оС tв5=145-2=143оС

П5-П4

iотб5 iотб4 iдр4=535,4 кДж/кг (р=2,48 ата)

Рис.

α5 α4   iок4=522 кДж/кг (ts=126,6оС)

ijок3=427,4 кДж/кг (ts=104оС)

αок αок4 αок3

iok5 iок4 iок3

iдр4

iдр5

tок4=126,6-2=124,6оС

tок3=104-2=102оС

П3-П2

iдр3=440,2 кДж/кг ротб=1,21 ата

iотб5          iотб4 iдр2=348,3 кДж/кг ротб=0,54 ата

α5 α4   iок3=427,4 кДж/кг

Рис.

iок2=343,92 кДж/кг

tок3=103,96-2=101,96 оС

αок αок4 αок3 tок2=81,53-2=79,53 оС

iok5 iок4 iок3 tок1=57,37-2=55,37 оС

iдр4 iок1=231,53 кДж/кг

iдр5

П-1

Рис.

α1 iотб1 ротб1

При р=0,036 ата i’=111,84 кДж/кг

αок1 iок0 ротб=0,250*6%=0,19 ата

iок1   iдр1=246,83 кДж/кг

iдр1

Турбопривод питательного насоса

Определение расхода пара на турбину

GТ=2000*103/(3474-3046)+[(1-0,075)(3663-2941)+(1-0,075-0,103)(3708-

)+(0,822-0,013)(3358-3169)+(0,809-0,0356-0,0424)(3169-3020)+(0,7314-

,0269)(3020-2903)+(0,7041-0,0287)(2903-2774)+(0,6754-0,03183)(2774-

)+(0,64357-0,0335)(2650-2609)+(0,61007-0,0345)(2609-2550)0,992]=

=1039,86 т/ч

Расходы пара в отборы:

G1=1039,86 *0,075=c кг/с

G2=1039,86 *0,103=107.11 кг/с

G3=1039,86 *0,013=13.52 кг/с

Gд=1039,86 *0,0356=37.02 кг/с

Gтп=1039,86 *0,068=70.71 кг/с

G4=1039,86 *0,0287=29.84 кг/с

G5=1039,86 *0,0269=27.97 кг/с

G6=1039,86 *0,03183=33.09 кг/с

G7=1039,86 *0,0335=34.84 кг/с

G8=1039,86 *0,0345=35.87 кг/с

Gк=Gт-ΣGотб=1039.9-467.97=571.9 кг/с

Мощность, полученная на всех потоках пара:

N0=[ΣGотб(hо-hотбj-Δhпп)]ηм ηг=[77.99(3474-3046) +107.1(3663-2941+666)+13.52(3708-3356+666+813)+37.02(3708-3169+1479)+70.71(3708-3169+1479)+29.84(3708-2903+1479)+27.97(3708-2774+1479)+33.09(3708-2650+1479)+34.84(3708-2609+1479)+571.9(3708-2550+1479)]0,99*0,99=2197.09 МВт

Расчет цилиндра среднего давления

Принимаем d2к=1,4м, L2=0,370 м.

Хopt=0,52

Окружная скорость:

Скорость пара на входе в ступень:

Располагаемый теплоперепад:

Коэффициент возврата теплоты:

Уточнённое число ступеней:

 ступеней

Расчет турбинных ступеней. Расчёт первой ступени

Расход пара равен G=854.9 кг/с

Давление пара на входе в сопловой аппарат:

р0=18,6 ата

t0=450 0C

Параметры пара перед ступенью:

i0=3358 кДж/кг=7,3246=0,119 м3/кг

р2=2,64 ата

Располагаемый теплоперепад

Фиктивная скорость

Окружная скорость

Средний диаметр:

Располагаемый теплоперепад:

Энтальпия пара за сопловой решеткой:

Параметры пара за сопловой решеткой: р1t=15 ата

v1t=0,2095

Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки:

Скорость звука:

- дозвуковой режим

Площадь сопловой решетки:

Высота лопатки сопловой решетки:

Принимаем профиль сопловой лопатки С-90-12А с b1=6,25 см

Количество сопловых лопаток:

Число Рейнольдса для потока пара за сопловой решеткой:

Поправки на числа Рейнольдса:

Коэффициент расхода для сопловой решетки:

Потери на трение в пограничном слое:

Коэффициент кромочных потерь:

Коэффициент концевых потерь:

Поправка к коэффициенту потерь энергии в сопловой решетке на число Маха:

Поправка к коэффициенту потерь энергии на верность:

,

Коэффициент потерь для сопловой решетки:

угол выхода потока из сопел в абсолютном движении:

Относительная скорость выхода потока из сопел:

Угол входа потока в рабочую решетку в относительном движении:

Абсолютная величина потерь энергии поткав сопловой решетке:

Относительная теор. скорость выходаиз рабочей решетки:

Число Маха

Высота рабочей решетки:

Выходная площадь рабочей решетки:

Эффективный угол выхода потока из  рабочей решетки в относительном движении

Хорда профиля:

Выбираем профиль Р-60-38А

Количество лопаток:

Эффективный угол выхода потока в отн. Движении:

Потери на трение в пограничном слое:

Кромочные потери:

Концевые потери:

Поправка на веерность:

Поправка к потерям на число Рейнольдса:

Коэффициент потерь рабочей решетки:

Угол выхода из рабочей решетки в относительном движении:

Осевая и окружная составляющие относительной скорости:

Скорость выхода из рабочей решетки в абсолютном движении:

Угол выхода из раб. решетки в абсолютном движении:

.

.

.

относительный лопаточный КПД:

Потери на трение:

Потери с утечками:

Потери с утечками в диафрагмах:

Мощность ступени:

Расчёт последней ступени

Расход пара равен G=316,8 кг/с

р0=2,1 ата

i0=2827 кДж/кг=7,50=1,128 м3/кг

р2=1,75 ата

Располагаемый теплоперепад

Фиктивная скорость

Окружная скорость

Средний диаметр:

Располагаемый теплоперепад:

Энтальпия пара за сопловой решеткой:

Параметры пара за сопловой решеткой: р1t=2 ата

v1t=0,984

Теоретическая скорость выхода пара из сопловой решетки:

Скорость звука:

 - дозвуковой режим

Скорость звука:

Принимаем профиль сопловой лопатки С-90-22А

Количество сопловых лопаток:

Число Рейнольдса для потока пара за сопловой решеткой:

Поправки на числа Рейнольдса:

Коэффициент расхода для сопловой решетки:

Потери на трение в пограничном слое:

Коэффициент кромочных потерь:

Коэффициент концевых потерь:

Поправка к коэффициенту потерь энергии в сопловой решетке на число Маха:

Поправка к коэффициенту потерь энергии на верность:

Коэффициент потерь для сопловой решетки:

Коэффициент скорости:

угол выхода потока из сопел в абсолютном движении:

Относительная скорость выхода потока из сопел:

Угол входа потока в рабочую решетку в относительном движении:

Абсолютная величина потерь энергии поткав сопловой решетке:

Относительная теор. скорость выхода из рабочей решетки:

Число Маха

Выходная площадь рабочей решетки:

Эффективный угол выхода потока рабочей решетки в относительном движении

Хорда профиля:

Выбираем профиль

Количество лопаток:

Эффективный угол выхода потока в отн. Движении:

Потери на трение в пограничном слое:

Кромочные потери:

Концевые потери:

Поправка на веерность:

Поправка к потерям на число Рейнольдса:

Коэффициент потерь рабочей решетки:

Угол выхода из рабочей решетки в относительном движении:

Осевая и окружная составляющие относительной скорости:

Скорость выхода из рабочей решетки в абсолютном движении:

Угол выхода из раб. решетки в абсолютном движении:

.

.

.

.

Относительный лопаточный КПД:

И

Потери на трение:

Потери с утечками:

Внутренний относительный КПД

Мощность ступени

Расчёт на прочность. Расчет на прочность рабочих лопаток

Максимальное напряжение от центробежных сил:

Максимальное усилие  к - коэффициент разгрузки

:

Коэффициент запаса прочности:

Расчёт вала на прочность

Касательные напряжения при кручении изгибе:

Момент сопротивления диска:

Крутящий момент:

Технико-экономические характеристики

Суммарный расход тепла на установку:

КПД по выработке электроэнергии:

Удельный расход тепла на выработку электроэнергии:

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии:

Заключение

паровой турбина насос

В данном курсовом проекте мной была спроектирована турбина К-2000-300 на начальные параметры пара р0=300 ата и t0=6300С с 2-мя промперегревами. В ходе расчета мной был рассчитан ЦСД.

На основе полученных данных определены технико-экономические показатели турбоустановки. Удельный расход топлива

,

КПД по выработке электроэнергии

.

Литература

.А. Д. Трухний «Станционные паровые турбины».

.А. Г. Костюк «Паровые и газовые турбины».

.А. В. Щегляев «Паровые турбины»..

.С. Л. Ривкин «Термодинамические свойства воды и водяного пара».

.Конспект лекций по курсу «Турбины ТЭС и АЭС»