Расчет конденсационной турбины мощностью 165МВт на основе турбины-прототипа К-160-130-2 ХТГЗ

Министерство образования инауки Российской Федерации
Новосибирскийгосударственный технический университет
Кафедра ТЭС
Курсовой проект
«Расчет конденсационнойтурбины мощностью 165МВт на основе турбины-прототипа К-160-130-2 ХТГЗ»
Факультет:ЭН
Группа:ТЭ-21
Выполнил:Дугушкин Д. Г., Тарасов С. А.
Преподаватель:Шумский В. В.
Новосибирск 2005

Содержание
 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc105497124 h 3
2.Условные обозначения. PAGEREF _Toc105497125 h 5
3.Ориентировочный рабочий процесс по данным турбины-прототипа.PAGEREF _Toc105497126 h 6
4.Тепловой расчёт ЧВД.PAGEREF _Toc105497127 h 9
5.Тепловой расчёт ЧCД.PAGEREF _Toc105497128 h 29
6.  Тепловой расчёт ЦНД… PAGEREF _Toc105497129 h 43
7.Расчёт на прочность рабочей лопатки последней в турбине ступени.PAGEREF _Toc105497130 h 61
Списоклитературы… PAGEREF _Toc105497131 h 79
Введение
Паротурбиннаяустановка К-160-130-2
Номинальныезначения основных параметров турбины.
Мощность,МВт ............................……………………………………..            160
Максимальная мощность,  МВт……………………………………….            165
Начальныепараметры пара:
 давление, МПа абс.................………………………………………        12,7
       температура,  0С....................……………………………………….         565
Параметрыпара после промежуточно­го перегрева:
давление,МПа абс ..................………………………………………..          2,6
      температура, 0С......................…………………………………………       565
Температураводы, 0С:
питательной............................…………………………………………       228
охлаждающей...........................……………………………………….          12
Расход свежегопара при номинальной мощности, т/ч…………………       436
Расход свежего пара при максималь­ной мощности, т/ч………………..        516
Расходохлаждающей воды, т/ч .......……………………………………..   20800
Давление пара вконденсаторе, кПа абс………………………………….        3,4
Частота вращения ротора, с-1……………………………………………..         50
Число ступеней в ЧВД.................................................................................           7                                                                                                                                                         
Число ступеней в ЧСД.................................................................................           8                                                                                                                                                               
Число ступеней в ЦНД.................................................................................       6X2                                                                                                                                               
Число нерегулируемыхотборов ………………………………………...             7
Паровая конденсационная турбина К-160-130номинальной мощностью 160 МВт и частотой вращения ротора 50 с-1предназ­начается для непосредственного привода гене­ратора переменного тока.Турбина и генера­тор устанавливаются на железобетонном фундаменте.
Турбина не имеетрегулируемых отборов пара, работает совместно с конденсационным устройством,снабжена регенеративной уста­новкой для подогрева питательной воды и установкойсетевых подогревателей (бойлера­ми)  дляобеспечения нужд теплофикации.
Общая конструкциятурбины
Свежий пар после котла,пройдя стопорный клапан и четыре регулирующих клапана, расположенных на ЦВД,попадает в сопловые коробки внутреннего корпуса ЦВД, в котором находятся пятьступеней давления активного типа. За первой, регулирующей сту­пенью, имеющейпарциальный подвод пара, расположена камера, в которой происходит выравниваниепотока пара по окружности.
Направляющие лопатки вовсех ступенях, кроме 1-й, расположены в диафрагмах. Диаф­рагмы 6-й и 7-йступеней находятся в обойме. Первые семь ступеней представляют собой ЧВД, послекоторой пар отводится в проме­жуточный перегреватель котла, откуда он воз­вращаетсяв камеру между разделительной диафрагмой и обоймой 8-й ступени. Диафраг­мы ЧСДрасположены в четырех обоймах, которые образуют отсеки в цилиндре для от­боровпара из проточной части на регенера­тивные подогреватели. Пройдя с 8-й по 15-юступень ЦВД пар по ресиверу проходит в ЦНД. Проточная часть ЦНД расположена водной общей обойме и состоит из двух парал­лельных и одинаковых потоков. Вкаждом из них находится шесть ступеней. Пройдя через последние ступени турбиныпар попадает в конденсатор, который своим переходным пат­рубком приварен книжней части ЦНД. Все пространство между наружным корпусом ЦНД и внутреннейобоймой находится под разрежением конденсатора. Ротор ЦНД опи­рается наподшипники, расположенные в картерах, которые вварены снаружи в корпус. Цилиндрнизкого давления опирается по все­му наружному периметру при помощи балко­на нафундаментные плиты. Цилиндр высоко­го давления лежит опорными лапами с однойстороны на передней опоре, с другой сторо­ны — на корпусе ЦНД. В осевомнаправлении ЦВД жестко связан поперечными шпонками опорных лап с корпусом ЦНД ипередней опорой.
Для уплотнения мест выходавала из цилиндров служат концевые уплотнения. Для ликвидации больших расходовпара мимо на­правляющих и рабочих лопаток в проточной части имеютсядиафрагменные и надбандажные уплотнения.
Во избежание тепловогопрогиба роторов на остановленной турбине из-за неравномер­ного теплообменавнутри цилиндров турбина снабжается валоповоротным устройством с приводом отэлектродвигателя. Валоповоротное устройство расположено на крышке карте­ра ЦНДсо стороны генератора.
Конденсационное устройство
Состоит из кон­денсатора,воздухоудаляющего устрой­ства, конденсатных насосов и водяных фильтров.
      Конденсатортипа К-9115 однокорпусный поверхностный, двухходовой по охлаждаю­щей водеспроектирован на давление пара 3,43 кПа при температуре охлаждающей воды 12°С.Поверхность охлаждения 9115м2.         
В турбине К-160-130 паровоздушная смесь отсасывается изконденсатора двумя парал­лельно включенными основными эжекторами. Установленытакже два эжектора пусковой и циркуляционной смеси. Один из них предназ­начендля быстрого набора вакуума, другой служит для отсоса воздуха из циркуляцион­нойсистемы при заполнении ее водой.
Водяные фильтры служат для очистки воды, поступающей всервомоторы обратных клапанов.
Регене­ративная установка
Предназначается для по­догревапитательной воды, поступающей в котел, паром из промежуточных нерегули­руемыхотборов турбины. Основными элемен­тами регенеративной установки являются:деаэратор, четыре подогревателя низкого дав­ления (ПНД1—ПНД5), работающие подна­пором конденсатного насоса, и три подогре­вателя высокого давления(ПВД6—ПВД7-1,2), включенные по воде за питательным насосом после деаэратора.        
2. Условные обозначения
H –теплоперепад, кДж/кг
h – энтальпия, кДж/кг
t – температура,°С
G – расход пара, Кг/с
s – энтропия,, кДж/кг*К
P – давление, МПа
a — доля отбираемого пара
d – диаметр, м
u – окружная скорость, м/с
сф – фиктивнаяскорость, м/с
r — степень реактивности
j — коэффициент скоростисопловой решетки
y — коэффициент скоростирабочей решетки
a — эффективный угол, град
m — коэффициент расхода
F – площадь, м2
l – длина лопатки, м
с, w, a – компоненты скоростей, м/с
z – число лопаток
u -удельный объем, м3/кг
b – хорда профиля, м
k – показатель адиабаты
a – cкорость звука, м/с
n — кинематическаявязкость, м2/с

t1 – шаг решетки, м
Re – число Рейнольдса
М – число Маха
Hu – удельная работа, кДж/кг
Nол – мощность развиваемаягазом, кДж/кг
N - мощность ступени, кВт
h — КПД
x — относительные потери
s — изгибающее напряжение, МПа
Индексы


  — от параметровторможения
0 – начальные параметры
1 – параметры в сопловом аппарате
2- параметры в рабочем аппарате
t — теоретический
3. Ориентировочный рабочийпроцесс по данным турбины-прототипа.
3.1. Исходные данные для турбины-прототипа.




3.2. Располагаемый теплоперепад турбины-прототипа.
3.2.1. Располагаемый теплоперепад турбины-прототипа допромежуточного перегрева.



3.2.2. Располагаемый теплоперепад турбины-прототипа послепромежуточного перегрева.


3.2.3.Полный располагаемый теплоперепад турбины-прототипа.


3.3.Располагаемый теплоперепад проточной части турбины-прототипа.
3.3.1.Располагаемый теплоперепад проточной части турбины-прототипа до перегрева.


3.3.2.Располагаемый теплоперепад проточной части турбины-прототипа после перегрева.

3.3.4.Располагаемый теплоперепад проточной части турбины-прототипа.


3.4Характеристики отборов пара и пара промежуточного перегрева сведены в табл. 1.
Таблица1 — Характеристика отборов пара и пара промежуточного перегрева
Отбор пара
Отбор за ступенью №
Давление отбора, МПа
Температура, ˚C

Количество отбора пара
кг/с

1-й отбор
ПВД №7-1
ПВД №7-2
7
3,188
375
3170,7
1,893
10,797
0,0156
0,0891
2-й отбор
ПВД№6
Деаэратор
11
1,226
451
3370,4
5,828
1,286
0,0481
0,0106
3-й отбор
ПНД №5
13
0,746
384
3234,7
2,019
0,067
4-й отбор
ПНД №4
15
0,451
322
3111,2
6,407
0,0529
5-й отбор
ПНД №3
17
0,142
200
2875,5
3,501
0,0289
6-й отбор
ПНД №2
18
0,0716
138
2755,1
3,808
0,0314
7-й отбор
ПНД №1
19
0,0336
80
2645,5
5,580
0,0461
3.5.Характеристика расходов пара через отсеки и используемых теплоперепадов вотсеках турбины-прототипа изображена на рис.1 [1]
3.5.1.Расход пара через отсек

3.5.2.Отношение  расхода пара через отсек красходу свежего пара

3.5.4Результаты расчёта сведены в таблицу 2.
Таблица2 — Характеристики расходов пара через отсеки и используемых теплоперепадов вотсеках турбины-прототипа.
№
отс
Ступени, входящие в отсек
Расход пара через отсек, кг/с

Используемый теплоперепад
Hi(к)
кДж/кг

I
1-7
121,111
1
341,8
341,8
II
8-11
108,421
0,8952
234,2
209,6
III
12-13
101,307
0,8365
135,7
113,5
IV
14-15
99,288
0,8198
123,5
101,2
V
16-17
92,888
0,7669
237,7
182,3
VI
18-19
89,38
0,7380
118,4
87,4
VII
19-20
85,38
0,7066
109,6
77,4
VIII
20-21
79,992
0,6605
271,8
179,5





1292,7
3.6 Мощность на лопатках проектируемой турбины

3.7 Расход свежего пара проектируемой турбины.

4. Тепловой расчёт ЧВД.
4.1. Тепловой расчёт первой регулирующей ступени ЧВД.
4.1.1. Исходные данные для проектируемой турбины.

*Диаметр выбран аналогично прототипу
4.1.2 Располагаемый теплоперепад первой ступени.
4.1.2.1 Параметры свежего пара на входе в сопловой аппарат.


4.1.2.2. Окружная и фиктивная скорость






4.1.2.3 Располагаемые теплоперепады проектируемой турбины,соплового аппарата, рабочего колеса.




4.1.3. Параметры пара на выходе из сопловой и рабочейрешетки регулирующей ступени




4.1.4. Режим истечения пара через сопловую решетку.
    >εкр                (εкр=0,546) – дозвуковой режим

4.1.5. Расчет степени порциальности для первой ступени


4.1.6 Высота и хорда профиля сопловой лопатки




4.1.7 Уточнение коэффициента расхода

4.1.8 Выбор сопловой решетки

Тип А. С-90-15А

4.1.9 Число лопаток и шаг сопловой решетки



4.1.10 Число Рейнольдса при выходе пара из сопловой решетки


4.1.11 Число Маха при выходе пара из сопловой решетки


4.1.12 Коэффициент потери скорости в сопловой решетке

4.1.13 Скорость потока на выходе из сопловой решетки

4.1.14 Скорость потока в относительном движении на выходе изсопловой решетки


4.1.15 Расчет угла выхода потока из сопловой решетки

4.1.16 Скорость потока в относительном движении на выходе израбочей решетки


4.1.17 Число Маха при выходе пара из рабочей решетки


4.1.18 Расчет угла выхода потока из рабочей решетки






4.1.19 Высота и хорда профиля сопловой лопатки



4.1.20 Уточнение коэффициента расхода

4.1.21 Выбор типа рабочей решетки


 
P-35-25А

4.1.22 Число лопаток и шаг рабочей решетки




4.1.23 Коэффициент потери скорости в рабочей решетке

4.1.24 Определение выходного треугольника



                 

Результаты расчета скоростей потока и углов между нимиотражены на рис. 3
4.1.25 Удельная работа регулирующей ступени


4.1.26 Мощность, развиваемая на лопатках


4.1.27 Относительный лопаточный КПД

4.1.28 Определение потерь







4.1.29. Определение дополнительных потерь
4.