Методические указания к практическим занятиям Форма

Вид материала

Методические указания

Содержание Занятие 1,2 Цель занятия Выбор питательных насосов Цель занятия Тема: Выбор и расчёт вспомогательного оборудования станций (циркуляционных, вагоноопрокидывателей, мельниц, багерных насосов, ды Bыбор циркуляционных насосов Выбор конденсатных насосов Цель занятия Выбор дымососов Тепловая нагрузка котла Теплота сгорания топлива Высшей теплотой сгорания Выбор дутьевых вентиляторов Выбор мельниц Выбор вентиляторов горячего дутья Выбор вагоноопрокидывателей Выбор ленточного конвейера Выбор молотковых дробилок Система шлакоудаления Характеристика потребителей собственных нужд ... Полное содержание

Подобный материал:

• Методические указания к изучению курса и практическим занятиям для студентов спец., 914.85kb.
• Методические указания для доаудиторной подготовки к практическим занятиям по эпидемиологии, 1893.8kb.
• Методические указания к лабораторно-практическим занятиям для студентов очного и заочного, 620.25kb.
• Методические указания к практическим занятиям и индивидуальные домашние задачи по физике, 635.57kb.
• Методические указания по практическим занятиям По дисциплине Математические методы, 129.27kb.
• Методические указания Задания к практическим занятиям Контрольные задания, 752.95kb.
• Методические указания к практическим занятиям для студентов нефилологических специальностей, 717.63kb.
• Методические указания по практическим работам По дисциплине, 193.22kb.
• Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Элементы и процессы архитектурного, 214.83kb.
• Методические указания к практическим занятиям для студентов II курса очной формы специальностей, 400.42kb.

Методические указания к практическим занятиям

Форма Ф СО 7.18.2/05

Министерство образования и науки Республики Казахстан


Павлодарский государственный университет им. С.Торайгырова

Кафедра теплоэнергетики

План

практических занятий

по курсу «Энергетические установки электростанций»

для студентов очной и заочной формы обучения

специальности 050718, 5В071800 «Электроэнергетика»

Составитель: доцент ____________ Кабдуалиева М.М..

Павлодар

Введение


Данные методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса «Энергетические установки электростанций» для студентов очной и заочной формы обучения специальности 050718, 5В071800 «Электроэнергетика», и преследует следующие цели:

- изучение основ: - технологического процесса производства пара на тепловых электростанциях, - выбора основного и вспомогательного оборудования тепловой схемы;

- расчет производительности оборудования тепловой схемы станции

- составление карты собственных нужд, выбор трансформатора

Темы, по которым предложены практические занятия, соответствуют темам рабочей программы данной дисциплины.


Тема 1,2,3. Расчет количества пара по видам парогенераторов и паровых турбин. Расчет элементов тепловой схемы.

Занятие 1,2 Выбор паровых турбин. Выбор числа и типа парогенераторов Согласно мощности генераторов турбин, а также согласно [1], и в соответствии с развитым промышленным и отопительным потреблением района, учитывая также вариант структурной схемы принимаем к установке следующие типы паровых турбин: например: на ТЭЦ -2хПТ-60/75-130/13 и 4хТ-50/60-130 или на КЭС- 4х300 или 2х500 . Технологическая структура ТЭЦ - секционного вида, где турбины имеют поперечные связи по пару, КЭС блочная. Для ТЭЦ с докритическими параметрами пара (менее 17 МПа) как правило, применяются барабанные котлы. При этом необходимо устанавливать однотипное оборудование. Согласно [2] производителъностъ парогенераторов, устанавливаемых на ТЭЦ с поперечными связями выбирается по максимальному расходу пара турбинами, с учетом собственных нужд и с запасом до 3-5%. Установка резервных паровых котлов не предусматривается. При выходе из работы одного блока ТЭЦ оставшиеся, с учетом работы всех котлов должны обеспечить средний за наиболее холодный месяц, отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. При этом допускается снижение электрической мощности на величину мощности самого крупного агрегата. (соответственно для КЭС – описать требования выбора основного оборудования)

Для выбора числа и типа парогенераторов, определим их суммарную паропроизводительность по формуле



Цель занятия: научиться определять типы турбин, пользоваться справочником, выписать необходимые параметры и произвести расчет количества пара.

Занятие 3 Выбор и расчет вспомогательного тепломеханического оборудования ТЭЦ

а) Механизмы турбинного отделения.

Выбор питательных насосов. Питательные насосы предназначены для подачи питательной воды из деаэратора в котел. Количество и производительность питательных насосов должны удовлетворять следующим нормам:

Для ЭС с общим питательным трубопроводом, включенной в энергосистему суммарная производительность всех питательных насосов должна быть такой, чтобы в случае останова любого из них оставшиеся обеспечивали номинальную производительность всех установленных котлов. Питательный резервный насос на ТЭЦ не устанавливается, а предусматривается на складе - один питательный насос дая всей ТЭЦ (на каждый тип насоса). Допускается применение турбонасосов в качестве основных, постоянно работающих питательных насосов с установкой, по крайней мере, одного питательного насоса с электроприводом для пуска ЭС с нуля [1]. Принимаем схему без поперечных связей по питательной воде. Подача питательных насосов принимается на 5% больше производительности парового котла [1], м³/ч.

(2.1)

Цель занятия: научиться определять типы питательных насосов, пользоваться справочником, выписать необходимые параметры и произвести расчет производительности

Тема: Выбор и расчёт вспомогательного оборудования станций (циркуляционных, вагоноопрокидывателей, мельниц, багерных насосов, дымососов и вентиляторов и др.).

Занятие 4 – 9

а) Механизмы турбинного отделения.

Bыбор циркуляционных насосов. Согласно [2], на ТЭЦ с поперечными связями гю пару, как правило,сооружаются центральные насосные станции или применяется установка насосов в турбинном отделении. В центральной насосной станции устанавливается не менее четырех насосов с суммарной подачей, равной расчетному расходу охлаждающей воды без резерва. Мощность электрических двигателей центробежных насосов выбирается с учетом самозапуска насосов при открытых задвижках, а осевых насосов - с учетом возможности работы при всех режимах, отвечающих характеристикам насосов.

Расчетный расход охлаждающей воды для выбора циркуляционных насосов определяется по следующей формуле




Выбор конденсатных насосов. Конденсатные насосы обеспечиваютотвод конденсата из конденсатора турбины, и подачу его в сеть подогревателей. Данные насосы относятся к особо ответственным механизмам, поскольку их отказ может привеста к срыву вакуума конденсатора и повреждению турбины.

Расчетная производительность для выбора насоса определяется по формуле



Цель занятия: научиться определять типы питательных насосов, пользоваться справочником, выписать необходимые параметры и произвести расчет производительности

б) Механизмы котельного отделения.

Выбор дымососов. Дымосос относится к тягодутъевым машинам, служит для отвода дымовых газов из котла, и обеспечивает режим котла по тяге. Для выбора дымососа определим расход топлива на котлоагрегат и количество дымовых газов.

Характеристика дымососов выбирается с учетом запасов против расчетных значений: 10% по производительности и 20% по напору для дымососов. При установке на котел двух дымососов и двух вентиляторов производительность каждого из них выбирается по 50%.

Определяем:

- расчетный расход топлива на котел, кг/с.

по формуле





Тепловая нагрузка котла, кДж/с. Определяется по формуле





Энтальпия питательной воды, кДж/кг. Определяется по формуле:




Объемный расход дымовых газов определяется по формуле, тыс.м /ч:



Теоретический объем воздуха, необходимого для горения твердого топлива определяется по формуле



Теплота сгорания топлива

Определение теплоты сгорания топлива и приведенные характеристики. Технические характеристики твердых топлив. Технические характеристики мазута и природных газов.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива. Высшей теплотой сгорания называют количество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 кг твердого или жидкого и 1 м³ газового топлива при условии конденсации водяных паров и охлаждения всех продуктов сгорания до 0 ⁰С. Низшая теплота сгорания отличается от высшей на теплоту испарения влаги топлива и влаги, образующейся при горении водорода

Низшую теплоту сгорания можно определить следующим образом





В общем случае теплота конденсации влаги





где H и W – содержание водорода и влажности топлива в процентах;

2500 – теплота конденсации 1 кг влаги при атмосферном давлении, кДж/кг.

Более полную характеристику массовых расходов при сравнении сжигаемых в паровом котле топлив дает выраженное в процентах содержание химических элементов и балласта, отнесенное к единице низшей теплоты сгорания топлива 1 МДж, которое называют приведенной характеристикой топлива.

Приведенные влажность, зольность и сернистость определяют соответственно по формулам



Теоретические сведения по данной тематике можно получить в [3, с. 17-22].

Для получения навыков по определению характеристик топлив и теплоты сгорания топлив рекомендуется проработать задачи 1.1 - 1.8 [2] (количество и номера задач по усмотрению преподавателя).

Выбор дутьевых вентиляторов. Дутьевые вентиляторы предназначены для вдувания пыли и подачи необходимого для ее горения воздуха в котел. Объемный расход воздуха перед вентилятором определим по формуле:




Выбор мельниц. Для ЭС на твердом топливе независимо от вида топлива, как правило, применяется индивидуальная система пылеприготовления.

Количество мельниц в системах с прямым вдуванием для котлов паропроизводительностью 400 т/ч и более выбирается не менее трех. Производительность этих мельниц выбирается с расчетом, чтобы при остановке одной из них оставшиеся без учета возможности форсировки обеспечили: при двух установленных мельницах - не менее 60%, при трех мельницах - не менее 80%, при четырех - не менее 90%, при пяти и более мельницах - 100% номинальной производительности котла.

Производительность молотковых мельниц определяется по выражению




Выбор вентиляторов горячего дутья. Молотковые мельницы идут в комплекте с вентиляторами горячего дутья. Объемный расход горячего воздуха перед вентилятором определяется по выражению




в) Общестанционные механизмы

Выбор вагоноопрокидывателей. Вагоноопрокидыватель предназначен для разгрузки поступающих на станцию вагонов с углем.

Для определения числа вагоноопрокидывателей рассчитываем производительность топливоподачи. Суммарный расход топлива по станции составит



Выбор ленточного конвейера. Ленточный конвейер является основным типом подъемно-транспортного устройства на ТЭС дая подачи топлива. Подача топлива от вагоноопрокидывателя производится одним ленточным конвейером с производительностью, равной производительности вагоноопрокидывателя.

Выбор молотковых дробилок. Производительность молотковых дробилок находим по производительности мельниц, принимая установку одной дробилки на 12 мельниц:




Система шлакоудаления. Все котлы, сжигающие твердое топливо,оборудуются золоудаляющими установками. На действующих электростанциях зола и шлак удаляются преимущественно гидравлическимспособом. Смесь золошлаковых материалов с водой называется золошлаковой пульпой, а насосы для подачи шлаковой или шлакозоловой пульпы - багерными. Помещение для этих насосов называется багерной насосной.

На всасе багерных насосов предусматривается приемная емкость (приямок), объем которой расчитывается из расчета его заполнения: не менее чем на 2 мин работы насоса для насосной, расположенной в главном корпусе, и не менее 3 мин - для выносной багерной насосной.

К одной багерной насосной подсоединяется не менее шести котлов по 300-500 т/ч. Багерные насосы устанавливаются с резервным и ремонтным агрегатом в каждой наеосной станции. От каждой багерной насосной золошлакопроводы на отвал принимаются с одной резервной ниткой [3].

Общее количество золы и шлака, удаляемых с одного котла определяется по выражению


(


Общее количество золы и шлака, удаляемых со станции, составит



Расчетная производительность багерного насоса с учетом того, что для удаления одной тонны золы и шлака расходуется 10 4-15 м³ /ч воды, составит:

Тема: Расчет и выбор электродвигателей;

Занятие 10,11,12

а) Выбор электродвигателей и трансформаторов собственных нужд

Характеристика потребителей собственных нужд. Основное теллосиловое оборудование электростанции - котлы и турбины требуют большого количества вспомогательных механизмов. Согласно [5], примерно две трети всей мощности собственных нужд идет на обслуживание основного тегшосилового оборудования (агрегатных собственных нужд) и только одна треть - на собственные нужды общестанционного назначения.

Наиболее мощными машинами собственных нужд являются питательные насосы, циркуляционные насосы, тягодутьевые механизмы и сетевые насосы. Все эти механизмы на ТЭЦ , (КЭС) выполняются с электроприводом.

На тепловых электростанциях двигатели собственных нужд по своему назначению разделяются на 2 вида:

• электродвигатели, обеспечивающие работу механизмов основных агрегатов (котла, турбины, генераторов, повышающего трансформатора) -агрегатные, которые в свою очередь делятся на ответственные, особо ответственные и неответственные;
  
• электродвигатели механизмов, не связанных с работой отдельных агрегатов, а обеспечивающие работу станции в целом - общестанционные.
  

Основными электроприемниками системы собственных нужд являются крупные электродвигатели единичной мощностью 200 - 250 кВт. Так как они потребдяют более 90 % всей мощности собственных нужд, то для их питания используем напряжение 6 кВ. Остальные двигатели, и прочие электроприемники, установим на напряжении 0,4 кВ. Особо ответственные электроприемники, такие как механизмы системы смазки и регулирования турбины и системы уплотнений вала генератора требуют резервного автономного источника энергии. Поэтому аварийные насосы этой системы установим с приводом двигателя постоянного тока, ддя штоматического подключения их к аккумуляторной батарее.

б) Выбор типа, конструктивного исполнения, мощности и частоты вращения электродвигателя

Агрегаты собственных нужд размещены практически по всей территории электростанции, в том числе и в помещениях с неблагоприятным микроклиматом. Согласно [5], в подавляющем большинстве случаев в качестве привода механизмов собственных нужд используют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, так как их конструкция относительно проста, и поэтому они надежны в работе и несложны в обслуживании.

Номинанальная частота вращения рабочей машины определяется технологическим режимом, а номиналъиую частоту вращения электродвигателя стараются подобрать равной номинальной частоте вращения механизма. Если это не удается, то рабочую машину и электродвигатель сопрягают через редуктор.

в) Выбор электродвигателей механизмов турбинного цеха.

В турбинном цехе ТЭЦ температура может достигать +35 °С, а влажность 70 %, поэтому,согласно [5], в данных помещениях устанавливают электродвигатели защищенного исполнения.

Номинальную мощность двигателя подбираем по соотношению




где к_зап - коэффициент запаса, к_зап = 1,1 -1,15.

г) Выбор электродвигателей механизмов котельного цеха. В котельном цехе имеют место особо тяжелые условия внешней среды - повышенная запыленность и влажность. В этих условиях применяют электродвигатели закрытого исполнения обдуваемые (серий АО, А02, A3 или ДАЗО и др.) или с замкутой системой вентиляции (ATM, АТД₅ А и др.). Закрытые двигатели имеют герметичный корпус и влагозащищенную изоляцию обмоток.

Для привода дымососов и дутьевых вентиляторов выбираем двухскоростные электродвигатели, с возможностью регулирования режима работы котла

д) Выбор электродвигателей механизмов общестанционного назначения.

Механизмы общестанционного назначения по большей части работают в условиях повышенной запыленности (приводы вагоноопрокидывателя, дробильно-фрезерной машины и молотковых дробилок), поэтому выбираем двигатели закрытого исполнения обдуваемые.

Цель занятия: научиться подбирать электродвигатели, пользоваться справочником, выписать необходимые параметры и произвести расчет мощности


Тема: Составление карты собственных нужд и расчет и подбор трансформатора.

Занятие 14,15 Выбор трансформаторов собственных нужд 6/0,4 кВ

Расчетная нагрузка трансформаторов второй ступени напряжения складывается из мощностей многочисленных, но мелких электроприемников: электродвигателей небольшой мощности, электросветильников, электронагревателей и пр.



Суммарная мощность потребителей собственных нужд на 0,4 кВ определяется приближенно и составляет 10 - 15 % всей мощности, расходуемой на собственные нужды.

Согласно [6], приблизительно 2/3 всей нагрузки С.Н. 0,4 кВ составляет нагрузка агрегатов С.Н. (котлоагрегаты, турбоагрегаты и т.д.) и только 1/3 -нагрузка общестанционных С.Н.

Расчетная мощность трансформаторов второй ступени для питания агрегатной нагрузки определяется:

а) Выбор трансформаторов собственных нужд первой ступени

Номинальную мощность рабочих трансформаторов собственных нужд выбираем в соответствии с их расчетной нагрузкой. Согласно [5], из-за повышенных требований надежности, предъявляемых к схемам собственных нужд, перегрузка рабочих трансформаторов собственных нужд не допускается, a их мощно»сть допускается определять по зшрощенной методике по формуле



В качестве трансформаторов собственных нужд первой ступени согласно расчётам по карте собственных нужд принимаем трансформаторы: В блочной части ТСН5, ТСН6 - ТДНС-10000/35. В не блочной части: ТСН7- ТДНС -16000/35

ТСН8, ТСН9, TCH10- ТДНС -10000/35

В качестве резервных трансформаторов собственных нужд по НТП принимаем трансформаторы PTCH1 и РТСН2 по мощности равные самому мощному рабочему трансформатору собственных нужд - ТДНС -16000/35.

4 Выбор рабочего и резервного питания собственных нужд

б) Требования к схемам собственных нужд

Согласно [6], схемы собственных нужд строятся таким образом, чтобы повреждеяие в любом месте распределительной сети мало отражалось на бесперебойной работе механизмов собственных нужд, поэтому все ответственные двигатели собственных нужд, т. е. двигатели обеспечивающие бесперебойную работу основных агрегатов станции, подключаются непосредственно радиальными линиями к распределительному устройству собственных нужд.

Важными условиями бесперебойной работы собственных нужд являются:

• обеспечение быстродействующего отключения защитой поврежденных присоединений;
  
• автоматическое включение в работу резервных механизмов (там, где они предусмотрены) взамен отключившихся;
  
• автоматическое восстановление скорости вращения двигателей после отключения КЗ в сета, сопровождающихся посадкой напряжения;
  
• обеспечение самозапуска двигателей после кратковременного перерыва питания шин собственных нужд, обусловленного действием автоматического включения резервного питания взамен отключившегося рабочего.
  

в) Эксплуатационные схемы собственных нужд 6 кВ

На станциях типа ТЭЦ смешанного ттша, с поперечными связями по тепловой и электрической части питание потребителей собственных нужд осуществляется как от секций шин ГРУ, так и отпайкой от блока. Так как генераторное напряжение составляет 10,5 кВ то в качестве источников собственных нужд используем тразясформаторы. Число секций собственных нужд по не блочной части принимаем равным количеству выбранных парогенераторов, количество которых выбирается на 1 болыне числа турбин. В блочной части подключаем отпайкой от блока по одной секции собственных нужд, так как мощность генераторов равна 63 МВт. Количество резервных трансформаторов собственных нужд принимаем равным двум, так как по НТП должно быть один резервный на четыре рабочих. В связи с этим, резервную магистраль 6 кВ секционируем. Согласно [6], резервный источник собственных нужд должен обеспечить питание обесточившихся рабочих секций собственных нужд в случае потери любой секции генераторно1 о напряжения. Это является важным условием быстрой ликвидации аварии без ее развития.

Учитывая выше изложенное, составим схему собственных нужд ТЭЦ

Цель занятия: научиться подбирать трансформаторы, пользоваться справочником, выписать необходимые параметры и произвести расчет мощности

Литература

1. Леонков A. М., Яковлев Б. В. Тепловые электрические станции. Дигшомное проектирование. Под общ. ред. А. М. Леонкова. Мн,, «Высшая. школа», 1978. -232 с._Э ил.
   
2. Смирнов А. Д., Антииов К. М. Справочная книжка энергетика. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатоииздат, 1984. - 440 с._Э ил. 4. Смирнов А. Д., Антипов К. М. Справочная книжка энергетика. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатоииздат, 1984. - 440 с, ил.
   
3. Неклепаев Б. Н._? Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд._? перераб и доп. -М.:Энергоатомиздат, 1989. - 608 с: ил.
   
4. Шлехин П.Н., Бершадский М.Л. Краткий справочник по паротурбинным установкам. М.Энергия 1970
   
5. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения/ Под ред. И. А. Баумштейна, С. А. Бажанова. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.:Энергоатомиздат, 1989. - 768 с: ил.
   
6. Грудинский П. Г., Мандрыкин С. А,, Улицкий М. С. Техническая эксплуатация электрооборудования станций и подстанций. Под ред. П. И. Устинова. М._, «Энергия», 1974.
   
7. Мотыгина С. А. Эксплуатация электрической части тепловых электростанций. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979. - 568 с., ил.
   
8. Сыромятников И. А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / Под ред. Л. Г. Мамиконянца. - 4-е изд._? перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 240 с, ил.