Построение рабочего процесса турбины и определение расхода пара на турбину

Цель работы: Научится строить рабочий процесс турбинной ступени в i-s диаграмме и определить расход пара на турбину.

Задания

1. Определить давление пара перед соплами регулирующей ступени с учетом потерь.

2. Определить давление за последней ступенью турбины с учетом потерь выхлопном патрубке.

3. Определить расход пара на турбину по предварительно заданному КПД (без учета утечек через концевые уплотнения).

4. Построить рабочий процесс турбинной ступени в i-s диаграмме и определить расход пара н турбину.

Наименование величин	Варианты задания
Тип турбины	К-500-240	К-300-240	К-200-130	Р-100-130/15	Р-40-130/31	К-160-130	К-1000-60/1500	К-500-60/1500	К-500-65/3000
Начальное давление пара, МПа	23,54	23,54	12,75	12,75	12,75	12,75	5,88	5,88	6,37
Начальная температура пара, ^оС							274,3	274,3
Конечное давление пара, кПа	3,5	3,43	3,43			3,43	3,9		4,5
Давление промежуточного перегрева пара, МПа	3,65	3,53	2,8	-	-	2,8	1,15	1,15	0,49
Температура промежуточного перегрева пара, ^оС				-	-

Порядок выполнения работы

Для турбин типа К и Р.

1.По параметрам пара ро, to определяется точка состояния пара перед

стопорным клапаном (рис 1) в is диаграмме.

2.Давление пара перед соплами регулирующей ступени с учетом потерь в стопорном, регулирующих клапанах и перепускных паропроводах:

Р′о = Ро* (0,95…0,96) (4.1)

Точка А′о определяем состояние пара перед соплами регулирующей ступени в is – диаграмме.

3.Давление за последней ступенью турбины с учетом потерь выхлопном

патрубке:

Р2z = [ 1+λ ()² ]* Рк, МПа (4.2)

где Рк – давление в конденсаторе или конечная изобара процесса, МПа

Свп – средняя скорость потока в выхлопном патрубке, м/с

Свп = 100 … 120 м/с;

для турбин с противодавлением

С_вп=50…80 м/с

λ–коэффициент учитывающий аэродинамические качества выхлопного патрубка:

для конденсационных турбин λ = 0,08…0,1;

для противодавленческих турбин λ=0,05…0,07.

4. Расход пара на турбину по предварительно заданному КПД (без учета

утечек через концевые уплотнения):

G = , кг/с (4.3)

где - расчетная мощность турбины, равная номинальной, кВт

- располагаемый теплоперепад турбины, определяемый из is-диаграммы, кДж/кг;

- относительный электрический КПД паротурбинного агрегата (ориентировочное значения даны в таблице 4.1)

, (4.4)

Таблица 4.1 - Ориентировочные значения к.п.д. турбинного агрегата

Средние значения к.п.д.,%	Мощность турбины, МВт
						300 и более
	78…81	79…82	81…83,5	83,5..84	84…86	84…86	84…86
	97,5..99	98…99	98,5…99	99..99,5	99..99,5	99..99,5	99..99,5
	96..96,5	96,5..97	97,5..98,5	98…99	98,9.99	98,8	98,75

Для турбин с промежуточным перегревом пара величина давления за ЦВД:

Р_I = (0,15 … 0,18) Ро, (4.5)

Потеря давления в промежуточном пароперегревателе и паропроводах составляет от 10% до 12%.

. (4.6)

Располагаемый теплоперепад турбины

= КДж/кг (4.7)

где H^/_о=А^/_оК, H^//_о=а^/_IВ.

В том случае, если для привода питательного насоса применяется турбина, пар на которую подается из отбора проектируемой, то расход пара на проектируемую турбину подсчитывается с учетом приводной.

Расход пара на приводную турбину:

; (4.8)

Расход пара на входе в проектируемую турбину

; (4.9)

где Упт – коэффициент недоработки для потока пара, идущего в приводную турбину

, (4.10)

где Ре – эффективная мощность на валу приводной турбины,кВт

- располагаемый перепад приводной турбины, кДж/кг

Перепад приводной турбины:

, (4.11)

где - находиться на диаграмме по параметрам ; ;

в конце теоретического процесса в приводной турбине при давлении .

5.Нанесение линии состояния пара в рабочем процессе турбины в диаграмме is осуществляется в следующей последовательности.

Вибирается тип регулирующей ступени и перепад на нее.

В конденсационных турбинах свыше 100 МВт применяют одновенечную регулирующую ступень с перепадом h₀^рс=80…120 кДж/кг.

В турбинах типа Р в качестве регулирующей ступени устанавливают до мощности 40 МВт включительно как одновенечные, так и двухвенечные ступени, выше 50 МВт – одновенечные. Двухвенечные ступени устанавливают с перепадом h_о^рс=135…160 кДж/кг, одновенечные - h_о^рс=75…95 кДж/кг.

От точки А_о^/ по изоэнтропе откладывается выбранный тепловой перепад на регулирующую ступень h_о^рс. Изобара Р₂^рс, проведенная через точку С конца отрезка h_о^рс, соответствует давлению за регулирующей ступенью. Для того, чтобы на этой изобаре найти точку начала процесса в нерегулируемых ступенях, необходимо учесть потери в регулирующей ступени. Для этого подсчитываются внутренние относительные к.п.д. регулирующей ступени по формулам:

Для одновенечной ступени

, (4.12)

для двухвенечной ступени

, (4.13)

где G – предварительно определенный расход пара на турбину по

формуле (4.3), G-в кг/с; Р_о^/ - в Па; v_о^/ - в м³/кг.

Полезно используемый теплоперепад на регулирующей ступени:

, кДж/кг, (4.14)

отложенный от точки А_о^/ до точки С^/, определит в этой точке is – диаграмме энтальпию пара за регулирующей ступенью с учетом потерь. Точка пересечения проходящей через точку С^/ линии постоянной энтальпии пара с изобарой Р₂^рс дает точку начала процесса в нерегулируемых ступенях – точку а_о. Оставшийся теплоперепад а_оВ (рис.4.1) или а_оВ₁ а₁^/В – Н_о^нер- располагаемый перепад, приходящийся на нерегулируемые ступени Н_о^нер в зависимости от величины разбивается на 2…3 участка (на рис.4.1 по изобарам Р₁,Р₁₁^*), и последовательно для каждого участка находится объемный расход на входе в участок Gv. У противодавленческих турбин Н_о^нер следует рассматривать как один участок.

На рисунке 4,1 в точках удельные объемы Vо,VI,,VII

Для каждого участка находится отношение давлений

Для первого участка = Р₂^рс / Р₁,

Для второго участка =Р₁ /Р₁₁,

Для третьего участка =Р₁₁/Р_2z

Аналогично для турбин с промежуточным перегревом.

По найденным значениям Gv и последовательно определяется внутренний относительный к.п.д. каждого участка.

, (4.15)

где Кγ – поправка на раскрытие проточной части турбины. Поправка принимается в зависимости от значения давления в конце участка. Для участков в области высокого и среднего давления Кγ =1;

Р₁₁ следует принять равным 0,196…0,26 Мпа, что обычно соответствует давлению перед цилиндрами низкого давления современных отечественных турбин конденсационного типа;

относительная величина потерь с выходной скоростью, которая должна быть учтена, если давление в конце участка является давлением в конце цилиндра:

(4.16)

, (4.17)

где конечная влажность в теоретическом процессе (рис 4.1)

, (4.18)

располагаемый перепад части, сравниваемой ниже линии сухого насыщенного пара (Х=1);

располагаемый перепад части (прил.рис.4.1 );

среднее давление части ().

КПД регулирующей ступени

, (4.19)

где G – предварительно определенный расход пара на турбину по

формуле (4.9)

Полезно используемый теплоперепад на регулирующей ступени:

, (4.20)

Отложив от точки на is диаграмме до пересечения с изобарой , получим точку начала процесса в нерегулируемых ступенях (точка аО на рис. 4.1)

Теплоперепад (рис.4.1) разобъем на участки

Внутренний относительный КПД участка :

, (4.21)

где Кγ – поправка на раскрытие проточной части турбины. Поправка принимается в зависимости от значения давления в конце участка. Для участков в области высокого и среднего давления Кγ =1

относительная величина потерь с выходной скоростью, которая должна быть учтена, если давление в конце участка является давлением в конце цилиндра:

(4.22)

Полезно использованный теплоперепад

, (4.23)

Находится точка на пересечении изобары и линии энтальпии конца отрезка . Точка - конец процесса в первой части с учетом потерь- одновременно является точкой начала процесса во второй части (на рис.4.1 это точка ).

Аналогично строятся процессы для второго и третьего участков.

Рисунок 4.1 - Ориентировочный рабочий процесс в турбине с

промперегревом без отборов в is- диаграмме

Отложив перепад от точки , находится точка начала процесса в

третьем участке

для третьего участка

, (4.24)

Где определяется в зависимости от:

, (4.25)

где .

По полученному при построении значению уточняется расход пара на турбину с турбоприводом:

(4.26)

где - полезно используемый теплоперепад на турбину с промперегревом,

- механический и электрический КПД из табл. 4.1

Дата добавления: 2015-07-21