теплоэнергетика

изменяется, а скорость уменьшается, так как кинетическая энергия потока пара превращается в механическую работу вра-

нижением давления пара и дополнительным преобразованием потенциальной энергии в кинетическую. В последующих ступенях турбины эти процессы повторяются.

Основной особенностью реактивной турбины является то, что из-за разницы давлений пара на входных и выходных кромках рабочих лопаток возникают осевые усилия на ротор. Для компенсации (разгрузки) осевых усилий турбина имеет разгрузочный поршень 1.

91

Пространство перед поршнем сообщается трубопроводом 5 с выходным патрубком турбины, в результате создается перепад давлений, действующий на поршень в сторону, обратную направлению движения потока пара.

Рис. 7.5. Схематический разрез реактивной многоступенчатой турбины: 1 – разгрузочный поршень; 2 – ротор; 3 – рабочие решетки; 4 – сопловые решетки; 5 – перепускной патрубок; 6 – корпус

Диаметр поршня выбирают таким образом, чтобы при номинальном режиме работы турбины полностью компенсировать осевое усилие.

7.3. Конструкции паровых турбин

На рис. 7.6 показан ротор цилиндра высокого давления (ЦВД), а на рис. 7.7 – ротор цилиндра средненизкого давления (ЦСНД) турбины на сверхкритические параметры пара К-300-23,5-МР ЛМЗ Турбина номинальной мощностью 300(320) МВт рассчитана на параметры острого пара с давлением 23,5 МПа и температурой 540 °С с промежуточным перегревом пара до 540 °С, расчетное давление в конденсаторе 3,4 кПа и частоту вращения ротора 50 с-1.

Ротор ЦВД (рис. 7.6) модернизированный реактивного типа имеет одновенечную регулирующую ступень активного типа и 19 нерегулируемых ступеней реактивного типа, разделенных на

92

две части: 10 ступеней – первый поток и 9 ступеней – второй поток.

Пар, поступающий в ЦВД, проходит последовательно регулирующую ступень и 10 нерегулируемых ступеней первого потока, затем совершает поворот на 180°, проходит между внешним и внутренним корпусами ЦВД, девять ступеней второго потока. С выхода ЦВД пар направляется в промежуточный пароперегреватель котла.

Рис. 7.6. Ротор цилиндра высокого давления (ЦВД) турбины К-300-23,5-МР ЛМЗ

После промежуточного перегрева пар с давлением 3,65 МПа и температурой 540 °С поступает в комбинированный цилиндр средненизкого давления (рис. 7.7), в котором совмещены проточные части среднего и низкого давлений. Сначала пар проходит 12 ступеней части среднего давления ЦСНД, а затем разделяется на два потока. Один (1/3 количества пара), пройдя пять последних ступеней части низкого давления ЦСНД, поступает в конденсатор, а второй (две трети) – в двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД). Потоки в ЦНД идут по ресиверным тру-

93

бам, которые расположены на уровне пола машинного зала и присоединены фланцами к нижним половинам корпусов. Конструкции ротора в части низкого давления ЦСНД и ротора ЦНД одинаковы.

На рис. 7.7 хорошо видно, как изменяются длины рабочих лопаток ротора ЦСНД: в первых ступенях они составляют

150 ÷ 200 мм, а в последних – 700 ÷ 960 мм.

3 2

Рис. 7.7. Ротор цилиндра средненизкого давления (ЦСНД) турбины К-300-23,5: 1 – рабочие лопатки части среднего давления; 2 – рабочие лопатки части низкого давления; 3 – рабочие лопатки последней ступени; 4 – разъём корпуса ЦСНД; 5 – шпильки, соединяющие верхнюю и нижнюю половины корпуса турбины; 6 – проволочные связи лопаток.

Последняя ступень турбины имеет максимально длинные рабочие лопатки 3 длиной 960 мм, средний диаметр – 2,48 м, что соответствует кольцевой площади выхода пара из одного цилиндра низкого давления в конденсатор – 7,48 м2. Общая пло-

щадь выхода пара из турбины по всем трем потокам составляет

22,44 м2.

94

Рабочие лопатки последней ступени ЦНД имеют две проволочные связи 6, повышающие вибрационную надежность лопаток.

На рис. 7.7 также хорошо виден горизонтальный разъем корпуса ЦСНД 4 и несколько ввинченных шпилек 5 для крепления верхней половины корпуса.

На рис. 7.8 показана одна из последних разработок конструкторского бюро Ленинградского металлического завода (ЛМЗ) – трёхцилиндровая паровая турбина с промежуточным перегревом пара К-225-12,8 номинальной мощностью 225 МВт. Это турбина нового поколения для данного уровня мощности и параметров пара. Номинальные параметры пара на входе в турбину составляют: давление 12,8 МПа, температура 540 оС; после промперегрева: температура 540 оС, давление 2,4 МПа.

Турбина имеет электрогидравлическую систему регулирования. Системы регулирования и защит турбины адаптированы к работе с современными системами контроля и управления энергоблока.

Турбина состоит из трех цилиндров: ЦВД, ЦСД и ЦНД. Отдельные роторы цилиндров жестко соединяются муфтами между собой и ротором электрогенератора. Цепочка из собранных отдельных роторов цилиндров турбины и электрического генератора называется валопроводом.

Валопровод вращается во вкладышах опорных подшипников скольжения на тонкой масляной пленке и не касается металлической части вкладышей подшипников. Как правило, каждый из роторов размещают на двух опорных подшипниках. Каждый из роторов помещают в корпус соответствующего цилиндра. На рис 7.8 видны нижние и верхние половины корпусов ЦВД, ЦСД и ЦНД.

Все корпуса в обязательном порядке имеют горизонтальные разъемы, необходимые для установки роторов внутри цилиндров при монтаже, а также для легкого доступа внутрь цилиндров при ревизиях и ремонтах.

Пар из котла по паропроводам острого пара поступает к стопорным, затем к регулирующим клапанам. От регулирующих клапанов по перепускным трубам 5 подается в паровпускную камеру 23 внутреннего корпуса ЦВД и поступает в проточную часть турбины, расширяясь в одновенечной регулирующей ступени и 8 нерегулируемых ступенях цилиндра высокого давления.

95

Из выходной камеры ЦВД, расположенной в нижней половине корпуса, пар по двум выходным патрубкам отвода пара 25 направляется в котел для промежуточного перегрева.

Вторично перегретый пар по паропроводам, пройдя отсечной и регулирующие клапаны, поступает в паровпускную камеру ЦСД 19. Далее пар расширяется, последовательно проходя 12 ступеней проточной части цилиндра среднего давления и поступает в выходной патрубок 18, а из него – в две перепускные трубы 10, которые подают пар в паровпускную камеру ЦНД 11.

Цилиндр низкого давления выполнен двухпоточным: в камере 11 пар разделяется на два одинаковых потока, расширяясь в левую и правую стороны через одинаковое количество ступеней (по 4 в каждом потоке). Из ЦНД пар через выходной патрубок 13 поступает в конденсатор.

Условные обозначения на рис. 7.8:

1 – блок регулирования и управления турбиной; 2 – верхняя половина внешнего корпуса ЦВД; 3 – ротор ЦВД с рабочими лопатками; 4 – внутренний корпус ЦВД; 5 – труба подвода пара к ЦВД; 6 – кожух турбоагрегата; 7 – ротор ЦСД с рабочими лопатками; 8 – опора ротора ЦНД; 9 – верхняя половина корпуса ЦНД; 10 – реверсивная труба, перепускающая пар из ЦСД в ЦНД; 11 – паровпускная камера ЦНД; 12 – ротор ЦНД с рабочими лопатками; 13 – выходной патрубок ЦНД, из которого пар поступает в конденсатор; 14 – рабочие лопатки последней ступени ЦНД; 15 – нижняя половина корпуса ЦНД; 16– переднее концевое уплотнение ЦНД; 17 – выходной патрубок ЦСД; 18 – нижняя половина корпуса ЦСД; 19 – паровпускная камера ЦСД; 20 – нижняя половина средней опоры валопровода; 21 – муфта, соединяющая роторы ЦВД и ЦСД; 22 – заднее концевое уплотнение ЦВД; 23 – паровпускная камера острого пара; 24 – переднее концевое уплотнение ЦВД; 25 – выходной патрубок отвода пара в промежуточный пароперегреватель.

96

97

Рис. 7.8. Конструкция паровой турбины К-225-12,8

97

7.4.Классификация и маркировка паровых турбин

Взависимости от характера теплового процесса различают следующие основные типы паровых турбин:

1) конденсационные, в которых весь расход свежего пара проходит через проточную часть и, расширяясь в ней до давления много меньше атмосферного, поступает в конденсатор, где теплота отработавшего пара отдается охлаждающей воде и полезно не используется (рис. 7.9);

Рис. 7.9. Схема конденсационной турбоустановки

2) турбины с противодавлением, отработавший пар которых направляется тепловым потребителям, использующим теплоту для отопительных или производственных целей (рис. 7.10);

Рис. 7.10. Схема турбоустановки с противодавлением

98

3)конденсационные турбины с регулируемым отбором пара,

вкоторых часть пара отбирается из промежуточной ступени и отводится к тепловому потребителю при автоматически поддерживаемом постоянном давлении, а остальное количество пара работает во всех ступенях и направляется в конденсатор

(рис. 7.11);

Рис. 7.11. Схема теплофикационной турбоустановки

содним регулируемым отбором пара

4)турбины с регулируемым отбором пара и противодавлением, в которых часть пара отбирается при постоянном давлении из промежуточной ступени, а остальной пар проходит все ступени и поступает к потребителю (рис. 7.12).

Рис. 7.12. Схема турбоустановки с регулируемым отбором пара и противодавлением

99

Для обозначения типов турбин ГОСТ предусматривает специальную маркировку, состоящую из буквенной и числовой частей. Буквенная часть указывает тип турбины: К – конденсационная; Т – теплофикационная с отопительным отбором пара; П – теплофикационная с производственным отбором пара; ПТ – теплофикационная с производственным и отопительным отборами пара; Р – с противодавлением; ПР – с производственным отбором и противодавлением; ТР – с отопительным отбором и противодавлением; ТК – теплофикационная с отопительным отбором и большой конденсационной мощностью; КТ – конденсационная с отопительным отбором нерегулируемого давления.

Следующее за буквой число указывает номинальную мощность турбины в мегаваттах. Если необходимо указать и максимальную мощность турбины, то ее значение приводят через косую черту. Далее следует число, указывающее номинальное давление пара перед стопорным клапаном турбины в МПа (или в кгс/см2 в старых обозначениях). Для теплофикационных турбин кроме начального давления через косую черту указывают давление в регулируемых отборах или противодавление в МПа (кгс/см2). Последняя цифра, если она имеется, указывает номер модификации турбины, принятый на заводе-изготовителе. В обозначении турбин АЭС присутствует частота вращения ротора в с-1 (или об/мин в старых обозначениях) – 25 или 50 (1500

или 3000).

Примеры обозначений турбин:

Турбина К-210-12,8-3 – типа К (конденсационная), номинальной мощностью 210 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа (130 кгс/см2), третьей модификации.

Турбина Т-110/120-12,8 – типа Т (теплофикационная с регулируемым отбором пара), номинальной мощностью 110 МВт и максимальной мощностью 120 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа (130 кгс/см2).

Турбина ПТ-80/100-12,8/1,3 – типа ПТ (с промышленным и теплофикационным регулируемыми отборами пара), номинальной мощностью 80 МВт и максимальной мощностью 100 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа (130 кгс/см2) и давлением отбираемого пара для промышленного потребителя 1,3 МПа.

Турбина Р-100/105-12,8/1,45 – типа Р (с противодавлением), номинальной мощностью 100 МВт, максимальной мощностью 105 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа (130 кгс/см2)

и противодавлением 1,45 Мпа.

100