Содержание
Введение
Современные конденсационныепаровые турбины
Существует несколько видов современных паровыхконденсационных турбин
Заключение
Список литературы
Введение
Паровая турбина (фр. turbine отлат. turbo-вихрь, вращение) — это тепловой двигательнепрерывного действия, в лопаточном аппарате которого потенциальная энергиясжатого и нагретого водяного пара преобразуется в кинетическую, которая в своюочередь совершает механическую работу на валу.
Поток водяного пара поступаетчерез направляющие аппараты на криволинейные лопатки, закрепленные поокружности ротора, и, воздействуя на них, приводит ротор во вращение.
Паровая турбина является однимиз элементов паротурбинной установки (ПТУ). Отдельные типы паровых турбин такжепредназначены для обеспечения потребителей тепла тепловой энергией.
Паровая турбина иэлектрогенератор составляют турбоагрегат.
Паротурбинные электростанции,вырабатывающие один вид энергии — электрическую, оснащают турбинами конденсационноготипа и называют конденсационными электростанциями (КЭС). [1]
Далее конденсационные турбиныбудут рассмотрены более подробно.
Современные конденсационные паровые турбины
Конденсационные паровые турбиныслужат для превращения максимально возможной части теплоты пара в механическуюработу. Они работают с выпуском (выхлопом) отработавшего пара в конденсатор, вкотором поддерживается вакуум (отсюда возникло наименование). Конденсационныетурбины бывают стационарными и транспортными.
Стационарные турбиныизготавливаются на одном валу с генераторами переменного тока. Такие агрегатыназывают турбогенераторами. Тепловые электростанции, на которых установленыконденсационные турбины, называются конденсационными электрическими станциями (КЭС).Основной конечный продукт таких электростанций — электроэнергия. Лишь небольшаячасть тепловой энергии используется на собственные нужды электростанции и,иногда, для снабжения теплом близлежащего населённого пункта. Обычно этопосёлок энергетиков. Доказано, что чем больше мощность турбогенератора, тем онэкономичнее, и тем ниже стоимость 1 кВт установленной мощности. Поэтому наконденсационных электростанциях устанавливаются турбогенераторы повышенноймощности. [2]
Частота вращения роторастационарного турбогенератора связана с частотой электрического тока 50 Герц. Тоесть на двухполюсных генераторах 3000 оборотов в минуту, на четырёхполюсныхсоответственно 1500 оборотов в минуту. Частота электрического токавырабатываемой энергии является одним из главных показателей качестваотпускаемой электроэнергии. Современные технологии позволяют поддерживатьчастоту вращения с точностью до трёх оборотов. Резкое падение электрическойчастоты влечёт за собой отключение от сети и аварийный останов энергоблока, вкотором наблюдается подобный сбой.
В зависимости от назначенияпаровые турбины электростанций могут быть базовыми, несущими постояннуюосновную нагрузку; пиковыми, кратковременно работающими для покрытия пиковнагрузки; турбинами собственных нужд, обеспечивающими потребностьэлектростанции в электроэнергии. От базовых требуется высокая экономичность нанагрузках, близких к полной (около 80%), от пиковых — возможность быстрогопуска и включения в работу, от турбин собственных нужд — особая надёжность вработе. Все паровые турбины для электростанций рассчитываются на 100 тыс. чработы (до капитального ремонта).
Транспортные паровые турбиныиспользуются в качестве главных и вспомогательных двигателей на кораблях исудах. Неоднократно делались попытки применить паровые турбины на локомотивах,однако паротурбовозы распространения не получили. Для соединения быстроходныхтурбин с гребными винтами, требующими небольшой (от 100 до 500 об/мин) частотывращения, применяют зубчатые редукторы. В отличие от стационарных турбин (крометурбовоздуходувок), судовые работают с переменной частотой вращения,определяемой необходимой скоростью хода судна. [3]
/>
Рис. 1. Схема работыконденсационной турбины
На рис.1. представленапринципиальная схема работы КЭС. Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1)по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3). Прирасширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергиювращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическимгенератором (5). Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), вкотором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой(7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляетсяобратно в котельный агрегат при помощи насоса (9). Бо́льшая частьполученной энергии используется для генерации электрического тока.
В СССР первая конденсационнаятурбина была построена на Ленинградском металлическом заводе в 1924. Это былатурбина мощностью 2 МВт, работавшая на паре с начальным давлением 11кгс/см2и температурой 300°С; в 1970 там же была изготовлена одновальнаяконденсационная турбина мощностью 800 МВт с начальным давлением пара 240 кгс/см2и температурой 540°С. В 1973 создаётся одновальная конденсационная турбинамощностью 1200 МВт, с промежуточным перегревом пара, не имеющая аналогов вмировом турбостроении в то время. [4]
На рис.2 представлена схемасовременной конденсационной турбины в разрезе.
/>
Рис.2. Многоступенчатая турбина.
1 — корпус
2 — барабан
3 — подшипник
4 — сопловые лопатки одной изступеней
5 — рабочие лопатки одной изступеней
/>
Рис.3. Конденсационная турбинаЛМЗ (К-225-12,8). В разрезе.
Слева направо: Частьвысокого давления (ЧВД), часть среднего давления (ЧСД), двухпоточная частьнизкого давления (ЧНД)Существует несколько видов современных паровыхконденсационных турбин
Конденсационная турбинамощностью 50 МВт.
Чисто конденсационные турбиныобладают рядом преимуществ, особенно при необходимости надежного источникаэнергии большой мощности и наличии поблизости недорогого топлива, такого кактехнологический побочный газ. Для увеличения теплового КПД турбины пар обычноотбирается из промежуточной ступени турбины для подогрева питательной воды.
/>
Рис.4.
Конденсационная паровая турбинас двойным отбором пара мощностью 50 МВт.
Конденсационные турбины спромежуточным отбором пара производят как технологический пар, так иэлектроэнергию. Технологический пар по мере необходимости может отбиратьсяавтоматически при одном или нескольких фиксированных значениях давления. Турбинытакого типа отличает эксплуатационная гибкость, поскольку они обеспечиваютнеобходимое количество технологического пара при постоянном давлении, производяпри этом требуемое количество электроэнергии.
/>
Рис. 5.
Конденсационная турбина спромежуточным отбором пара двойного давления мощностью 35 МВт
Турбины двойного давленияприводятся в действие двумя и более потоками пара, поступающими на турбинунезависимо друг от друга. В агрегатах с двумя потоками пара можно выбратьоптимальные параметры пара независимо для каждого источника. Такой тип турбинможет использоваться при установке дополнительного котла к уже имеющемуся, чтоявляется эффективным способом улучшения теплового КПД. [5]
/>
Рис. 6.
Разработана высокотемпературная(800-850°С) паровая конденсационная турбина (Рис.5) мощностью 100кВт с числомоборотов в минуту 24000, в качестве топлива используются органическое, ядерноеи водородное топливо, альтернативные источники энергии.
/>
Рис. 7.
Современное турбостроениебазируется на применении высоких и сверхвысоких параметров пара. Известно, чток. п. д. турбоустановки растет с повышением параметров свежего пара и развитиемрегенеративного подогрева питательной воды. Поэтому желательно повышатьдавление и температуру свежего пара до предельно возможных значений иувеличивать число отборов для подогрева питательной воды, а также использоватьтепло отбираемого пара для технологических целей и подогрева сетевой воды вустановках с подогревателями.
Предельно допустимая температурасвежего пара лимитируется качеством металлов, применяемых в турбостроении, ихстоимостью и технологией обработки.
Заключение
Таким образом, в рефератеописаны основные области применения и некоторые принципы конструированиясовременных конденсационных паровых турбин. Представлена принципиальная схемаконденсационной электростанции, с описанием происходящих процессов. В качествепримера были выбраны современные конденсационные турбины, производимые фирмой Mitsubishi Heavy Industries.
Список литературы
1. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины итурбоустановки: учебное пособие для вузов. — М.: Издательство МЭИ, 2002 г. — 540с.
2. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.:Энергоатомиздат, 1990. — 640с.;
3. В.Я. Рыжкин, Тепловые электрические станции: Учебник для вузов/ под ред.В.Я. Гиршфельда. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 328с.;
4. Вольдек А.И., Электрические машины, Л., 1974.
5. Mitsubishi Heavy Industries (http://www.mhi.ru/products/?groupid=3&prodid=5)
6. Шляхин П.Н. Паровые и газовые турбины. Учебник для техникумов. Изд.2-е,перераб. и доп., М., «Энергия», 1974