Тепловой расчёт паротурбинной установки пт 80/100-130/13

Введение

Турбина ПТ 80/100-130/13 – теплофикационная, которая представляет собой одновальный двухцилиндровый агрегат и предназначена для привода генератора ТВФ-120-2 и отпуска тепла для нужд производства и отопления.
Регулирование давления отопительного отбора осуществляется с помощью одной регулирующей диафрагмы, установленной в камере верхнего отопительного отбора. Регулируемое давление в отопительных отборах поддерживается: в верхнем отборе – при включенных обоих отопительных отборах, в нижнем отборе – при включенном одном нижнем отопительном отборе. Сетевая вода через сетевые подогреватели нижней и верхней ступеней подогрева пропускается последовательно и в одинаковом количестве. Расход воды, проходящей через сетевые подогреватели, контролируется.
Пар в турбину подается к паровой коробке, в которой расположен автоматический затвор, откуда по перепускным трубам пар поступает к регулирующим клапанам турбины. По выходе из ЦВД часть пара идёт в регулируемый промышленный отбор, остальная часть направляется в ЦНД.
Отопительные отборы осуществляются из соответствующих камер ЦНД. Проточная часть ЦВД имеет одновенечную регулирующую ступень и 16 ступеней давления.
Проточная часть ЦНД состоит из трех частей:
- первая (до верхнего теплофикационного отбора) имеет регулирующую ступень и семь ступеней давления;
- вторая (между теплофикационными отборами) - две ступени давления;
- третья - имеет регулирующую ступень и две ступени давления.
Ротор высокого давления - цельнокованый. Первые десять дисков ротора низкого давления откованы заодно с валом, остальные три диска - насадные. Роторы ВД и НД соединяются между собой жёстко с помощью фланцев, откованных заодно с роторами. Ротор НД и генератора соединяются жёсткой муфтой.
Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим ротор турбины с частотой вращения от 3 до 4 с-1.
Фикспункт турбины расположен на раме турбины со стороны генератора, и агрегат расширяется в сторону переднего подшипника.
Турбина типа ПТ-80/100-130/13 ЛМЗ снабжена гидравлической системой автоматического регулирования с электрогидравлическим преобразователем (ЭГП), которая включает устройства регулирования и защиты с гидравлическими связями и устройства парораспределения в виде клапанов и поворотной диафрагмы. Регулирование обеспечивает автоматическое поддержание в заданных пределах скорости вращения турбоагрегата и давления в линиях промышленного и теплофикационного отборов. Степень неравномерности регулирования частоты вращения (при номинальных параметрах) составляет 4,0 %, степень неравномерности регулирования давления пара промышленного отбора составляет 0,2 МПа, а теплофикационного отбора - 0,04 МПа, степень нечувствительности системы регулирования по частоте вращения составляет не более 0,3 % от номинальной во всем диапазоне нагрузок.
 
Реферат

Пояснительная записка состоит из: 58 страниц, 13 рисунков, 14 таблиц.
Цель работы: расчет принципиальной тепловой схемы блока ТЭЦ с паровой турбиной ПТ 80/100-130/13, расчет проточной части турбины, определение основных параметров турбины по проточной части в цилиндрах высокого, среднего и низкого давлений. Расчет на прочность рабочей лопатки ЦНД.
 
I. Расчет принципиальной тепловой схемы с турбиной ПТ 80/100-130/13:

Таблица 1. Основные характеристики турбины ПТ 80/100-130/13
Параметры ПТ 80/100-130/13
1. Мощность, МВт
номинальная 80
максимальная 100
2. Начальные параметры пара:
Давление, МПа 12,8
Температура, °С 555
3. Тепловая нагрузка, ГДж/ч (МВт) 284 (78.88)
4. Расход отбираемого пара на производств. нужды, т/ч
номинальный 185
максимальный 300
5. Давление производственного отбора, МПа 1.28
6. Максимальный расход свежего пара, т/ч 470
7. Пределы изменения давления пара в регулируемых отопительных отборах пара, МПа
в верхнем 0.049-0.245
в нижнем 0.029-0.098
8. Температура воды, °С
питательной 249
охлаждающей 20
9. Расход охлаждающей воды, т/ч 8000
10. Давление пара в конденсаторе, кПа 2.84


1. Определение теплоперепада в турбине
Для точки пересечения на h,s – диаграмме с изобарой Р0 = 12,8 МПа и изотермы t0 =555 °C определяет энтальпию свежего пара h0 = 3487 кДж/кг (точка 0).
Потери давления свежего пара в стопорном и регулирующим клапанах и тракте паров пуска при полностью открытых клапанах составляет примерно 3%. Поэтому давление пара перед первой ступенью турбины равно:
Р0’ = 0,97 Р0 = 0,97·12,8 = 12,416 МПа.
Из полученной точки (0’) проводим вертикально к низу (по изоэнтропе) линию до пересечения с линией изобары давления в 3 отборе Р3 = 1,27 МПа. Значение энтальпии точки пересечения h3а = 2855 Дж/кг.
Тогда:
h3 = h3 – (h3 – h3а) ηoi чвд = 2855·0,8 = 2981,4 кДж/кг.
Аналогично на h,s – диаграмме находятся точки, соответствующие состоянию пара в камере шестого и седьмого отборов.
h6 = h6 – (h6 – h6а) ηoi чсд = 2981,4·0,84 = 2566,944 кДж/кг.
h7 = h7 – (h7 – h7а) ηoi чнд = 2566,944·0,85 = 2502,392 кДж/кг.
h3 = h3 – (h3 – h3а) ηoi чвд = 2855·0,8 = 2981,4 кДж/кг.
hк = h7 – (h7 – hка) ηoi 7-к = 2502,392·0,15 = 2442,933 кДж/кг.
По полученным значениям строим действительный процесс расширения пара в h-s диаграмме (рис. 1).

Рис.1: Действительный процесс расширения пара в h-s диаграмме 
2. Определение параметров рабочего тела в подогревателях

Рис.2: Принципиальная тепловая схема ПТ 80/100-130/13

Выполним расчет давления насыщенного водяного пара турбины в регенеративных подогревателях. Значение потерь давлений по трубопроводам от отбора турбиной до определенного подогревателя, может быть принято равным в пределах 7-11%, принимаем ∆P=8%, тогда:
P_i^'=P_i-∆P,МПа.
P_1^'=P_1 (1-∆P)=4,57(1-0,08)=4,204 МПа.
P_2^'=P_2 (1-∆P)=2,66(1-0,08)=2,447 МПа.
P_3^'=P_3 (1-∆P)=1,27(1-0,08)=1,1684 МПа.
P_4^'=P_4 (1-∆P)=0,4177(1-0,08)=0,384 МПа.
P_5^'=P_5 (1-∆P)=0,119(1-0,08)=0,1095 МПа.
P_6^'=P_6 (1-∆P)=0,087(1-0,08)=0,08 МПа.
P_7^'=P_7 (1-∆P)=0,0507(1-0,08)=0,0467 МПа.
Значения давлений насыщенного водяного пара в деаэраторах питательной и конденсационной воды соответственно равны P_ДПВ^'=0,6МПа и P_ДПВ^'=0,12МПа.
По таблице свойств воды и пара в состоянии насыщения [1], по найденным давлениям насыщения
Определим температуру и энтальпию конденсата греющего пара в соответствии с [1]:
t_H1^'=253,35℃, h_H1^В=1102 кДж/кг;
t_H2^'=222,85℃, h_H2^В=956,7 кДж/кг;
t_H3^'=186,75℃, h_H3^В=793,2 кДж/кг;
t_H4^'=142,15℃, h_H4^В=598,4 кДж/кг;
t_H5^'=102,15℃, h_H1^В=428,2 кДж/кг;
t_H6^'=93,45℃, h_H1^В=391,6 кДж/кг;
t_H7^'=79,55℃, h_H7^В=333,3 кДж/кг;
t_HДПВ^'=158,85℃, h_HДПВ^В=670,5 кДж/кг;
t_HДКВ^'=93,45℃, h_HДКВ^В=391,6 кДж/кг.
Примем недогревание воды θ_п в:
- регенеративных ПВД – 2ºС;
- регенеративных ПНД – 5ºС;
- деаэраторах – 0ºС.
Тогда значение температуры воды на выходе из соответствующих подогревателей будет равно:
t_Пi^ =t_Hi^'-θ_п,℃;
t_ПДПВ^ =t_HДПВ^'-θ_п,℃.
t_ПДКВ^ =t_HДКВ^'-θ_п,℃.
По известным таблицам для воды и перегретого пара [1], определим значение энтальпии воды h_П^В за подогревателями (используя значения температуры и давления):
h_П1^В=1092 кДж/кг;
h_П2^В=947,6 кДж/кг;
h_П3^В=784,2 кДж/кг;
h_П4^В=577 кДж/кг;
h_П5^В=407,1 кДж/кг;
h_П6^В=370,4 кДж/кг;
h_П7^В=312,1 кДж/кг;
h_ПДПВ^В=670,6 кДж/кг;
h_ПДКВ^В=391,6 кДж/кг.
Величина подогрева воды в подогревателе τ_п может быть определена разностью энтальпий воды, приходящиеся на вход и выход из подогревателя:
τ_пi=h_Пi^В-h_(Пi+1)^В,кДж/кг.
τ_п1=h_П1^В-h_П2^В=144,4 кДж/кг.
τ_п2=h_П2^В-h_П3^В=163,4 кДж/кг.
τ_п3=h_П3^В-h_П3^В=90,46 кДж/кг.
τ_пДПВ=h_ПДПВ^В-h_П4^В=93,6 кДж/кг.
τ_п4=h_П4^В-h_П5^В=169,9 кДж/кг.
τ_п5=h_П5^В-h_П6^В=36,7 кДж/кг.
τ_п6=h_П6^В-h_П7^В=58,3 кДж/кг.
τ_п7=h_П7^В-h_ПУ^В=154,4 кДж/кг.
где h_ПУ^В представляет собой значение энтальпии конденсата на выходе из подогревателя из уплотнений. Для данной турбины принята величина, равная 157,7 кДж/кг.
Рассчитаем значение тепла, которое отдается паром воде:
q_П1=h_1-h_Н1^В=2131,4 кДж/кг.
q_П2=h_2-h_Н2^В=2161,5 кДж/кг.
q_П3=h_3-h_Н3^В=2188,2 кДж/кг.
q_П4=h_4-h_Н4^В=2191,984 кДж/кг.
q_П5=h_ -h_Н5^В=2179,904 кДж/кг.
q_П6=h_6-h_Н6^В=2175,344 кДж/кг.
q_П7=h_7-h_Н7^В=2169,092 кДж/кг.
q_ПДПВ=h_3-h_НДПВ^В=2310,9 кДж/кг.
q_ПДКВ=h_6-h_НДКВ^В=2175,344 кДж/кг.
Рассчитанные значения сведем в таблицу 2, а данные параметров пара и воды в охладителях дренажа показаны в таблице 3. 
Таблица 2 Расчетные значения
Таблица 3 Параметры дренажа
3. Определение расходов пара:

Расчет относительного расхода пара на группу подогревателей высокого давления:

Рис.2 Тепловая схема группы ПВД.

Рассчитаем относительный расход пара на ПВД 1:
Уравнение теплового баланса для ПВД1: