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 565⁰С, 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 Р_о=12,8 Мпа

                           –температура Т_о=838 К=555^о С;

                          - абсолютное давление в верхнем теплофикационном отборе P_T1=0,18мПа

                          -расход пара в этот отбор G_T1=33 кг/c

                          - абсолютное давление в нижнем теплофикационном отборе P_T2=0,09 мПа

                          -расход пара в отбор G_T2=50 кг/с 

                            –номинальная электрическая мощность N_н=100МВт;

                           –максимальная электрическая мощность N_max=120 МВт

                           –абсолютное давление пара в конденсаторе Р_к=5,7 кПа

                           –температура питательной воды Т_пв=505 К=232^о С;

                           –номинальная частота вращения ротора турбины ω=50 с^-1;

                           –средний диаметр регулирующей ступени d_р^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 Р_о, Следовательно давление перед соплами регулирующей ступени будет равно.



 

ему отвечает температура Т_о^’=836 К и энтальпия h_о=3510 кДж/кг.

Потеря давления в выхлопном патрубке



где λ=0,04   , С_п=120 м/с.

Давление пара за последней ступенью турбины

Р_z=Р_к+ΔР_к=5,7+0,328=6,03 кПа.

Параметры пара в конце изоэнтропийного расширения: энтальпия h_2t=2050 кДж/кг

,степень сухости x=0,789

Изоэнтропийный перепад, приходящийся на турбину Н_о=h₀-h_2t кДж/кг, где

h₀  = 3510кДж/кг, h_2t  = 2050кДж/кг.

 кДж/кг

         

          Действительный перепад энтальпий. Н_i= кДж/кг

 кДж/кг,  кДж/кг

 кДж/кг

Параметры снятые с
h-
S диаграммы:

–располагаемый теплоперепад – Н_о=1832 кДж/кг;

–действительный теплоперепад – Н_i=1466 кДж/кг;

–энтальпия пара при параметрах торможения – h_о=3325 кДж/кг;

–энтальпия пара в конце изоэнтропийного расширения – h_2t=2188 кДж/кг.
Расход пара на турбину определяется из формулы:

,

где k_p коэффициент регенерации, его принимаем по таблице, и он равен  k_p=1,13 ;

η_м, η_эг –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/C_o=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)	оС	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)	оС	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)	оС	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 = 0,45d_z = 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.
4        «Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара», М.П. Вукалович, М-Л., издательство «Энергия», 1965. – 400с.