Паротурбинные установки
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
бсолютная уменьшается до С2 вследствие уменьшения кинетической энергии, преобразованной в работу. В результате ускорения струи пара в канале между лопатками возникают реактивные силы, которые дадут равнодействующую Рреакт, направление которой также зависит от формы лопатки. Сложив активную и реактивную силы, получим общую равнодействующую силу Р. На рис.4, б рассмотрен процесс изменения энтальпии i в реактивной турбине. Точка 0 (пересечение изотермы Т0 и изобары р0) характеризует начальное состояние пара с энтальпией i0. При адиабатном расширении пара в сопле его энтальпия понижается до i1. За счёт этого возрастает кинетическая энергия пара на выходе из сопла. Из-за потерь энергии на трение частиц о стенки сопла и о друг друга конечное значение энтальпии будет не i1 (точка К), а i2 (точка А).
Кривая ОА приближённо изображает процесс расширения пара в сопле. Отрезок h0 = i0 - i1 называют теоретическим теплоперепадом, а отрезок h = i0 - i2 называют действительным теплоперепадом в сопле. Кроме потерь энергии (изменение энтальпии) пара в соплах, возникают потери энергии в каналах рабочих лопаток; потери от влажности пара в последних ступенях турбины (частицы влажного пара движутся медленнее сухого пара); потери, связанные с утечками пара через зазоры между диафрагмами и валом или рабочими лопатками и корпусом (у реактивных турбин); выходные потери (на выходе пар обладает остаточной кинетической энергией). Эти потери считаются внутренними. К внешним потерям относятся механические потери (затраты энергии на преодоление трения в подшипниках и привод вспомогательных механизмов) и и потери от утечки пара через концевые уплотнения.
Внутренние потери приводят к тому, что полный внутренний теплоперепад (изменение энтальпии) hi оказывается ещё меньше h2. В многоступенчатых турбинах полный теплоперепад равен сумме теплоперепадов всех ступеней: Нi = ? hi; (полный теоретический теплоперепад Н0 = ? h0). С учётом сказанного относительный внутренний КПД многоступенчатой турбины
?0i = ?i / ?0. (5)
Внутреннюю мощность турбины определяем, как :
= (1/3600) ?0М?0i (кВт). (6).
Примечание: 1/3600 -коэффициент перевода час в сек.Если удельная энтальпия выражена в кДж/кг, а массовый расход М в кг/с, то коэффициент перевода час в сек 1/3600 в расчётах не используется.
Величину М (кг/час) называют массовым расходом пара. Механические потери турбины учитываются механическим КПД
?м = Nе/ Ni; (7),
где Nе - эффективная мощность на валу турбины. Для крупных турбин ?м = 0,98-0,99, для турбин небольшой мощности ?м = 0,94-0,95
Назовём теоретической мощностью турбины
т = (1/3600) ?0М. (8)
Турбинный зал
Рис.3. Одноступенчатая активная паровая турбина:
-вал; 2-диск; 3-рабочие лопатки; 4-сопло; 5-корпус; 6-пропускной патрубок; 7-лабиринтные уплотнения.
а) б)
Рис. 4. Схема реактивной многоступенчатой турбины: 1 и 5 - направляющие лопатки; 2 и 6-рабочие лопатки; 3-соединительный трубопровод; 4-корпус; 7-ротор; 8-разгрузочный поршень.
Относительный эффективный КПД в этом случае будет равен
?0е = Nе/ Nт. (9)
Для крупных турбин ?0е = 0,84-0,86, для турбин средней мощности ?0е = 0,75-0,8.
Если известна мощность на клеммах генератора Nэ, то КПД турбогенератора, называемый относительным электрическим КПД, определяется соотношением:
?0э = Nэ/ Nт; (10)
или ?0э = ?0е ?г; ?г = 0,94-0,99 -КПД генератора. Характеристикой экономичности турбины является также удельный эффективный расход пара (кг/кВт ч)
е = M/ Ne. (11)
Расход пара на выработку 1 квт ч электроэнергии называют удельным электрическим расходом пара (кг/кВт ч) mэ = M/ Nэ. (12) Для турбин средней мощности удельный расход пара составляет 5-6 кг/кВт ч. Этот расход снижается при увеличении мощности турбины, а также при высоких начальных параметрах пара до 3,8-4,5 кг/кВт ч. Приведенные формулы справедливы для турбин, у которых пар расширяется до давления в конденсаторе и вся теплота используется для выработки электроэнергии. Такие турбины называют конденсационными.
Перспективы паротурбостроения в России
ОАО Силовые машины приступает к созданию технического проекта тихоходной паровой турбины К-1200 мощностью 1200 МВт со скоростью вращения 1500 оборотов в минуту. Новой разработке, предназначенной для атомных электростанций, предстоит стать самой мощной тихоходной турбиной в России и СНГ. Разработка технического проекта тихоходной турбины будет завершена в конце 2009 года. Полностью проект создания тихоходной турбины будет реализован в конце 2013 года. Ленинградский Металлический завод (ЛМЗ), который будет выполнять проект, - единственное в России турбостроительное предприятие, имеющее многолетний опыт создания паровых турбин мощностью до 1200 МВт, в том числе для АЭС.
До сих пор в силу сложившейся еще в СССР специализации ЛМЗ производил турбины быстроходного типа (скорость вращения ротора 3000 оборотов в минуту). На сегодняшний день быстроходные турбины мощностью 1000 МВт производства ЛМЗ установлены на Калининской АЭС (Россия), Хмельницкой, Ровенской, Южно-Украинской АЭС (Украина), АЭС Бушер (Иран), АЭС Тяньвань (Китай) и АЭС Куданкулам (Индия). Кроме того, согласована поставка турбин-миллионников для расширения АЭС Тяньвань и АЭС Куданкулам, строительства АЭС Белене (Болгария), а также поставка быстроходных турбин мощностью 1200 МВт для оснащения строящихся Нововоронежск