Турбинные установки на аэс. Особенности турбоустановок насыщенного пара.

На АЭС с водным теплоносителем устанавливаются турбины насыщенного пара. Низкие начальные параметры вынуждают пропускать большие количества пара. Быстрое нарастание влажности по ступе­ням турбин приводит к использованию внутритурбинных и внешних влагоулавливающих устройств. Влажность пара снижает внутренний относительный КПД и вызывает эрозийный износ проточных частей:

(12.1)

где - внутренние относительные КПД турбины на влажном и перегретом паре; х_ср - средняя сухость пара, %.

Из (12.1) следует, что с увеличением влажности на 1% происходит снижение 𝜂_oi на 1%. При =0,88-0,9 и х_ср=0,93, =0,8.

Для борьбы с эрозией лопаток турбин проводят упрочнение их поверхности с применением различных способов: закалка, хромиро­вание, электроискровая обработка и др. В последние годы лопат­ки последних ступеней турбин выполняются из эрозионностойких материалов. Для турбины К-220-44/3000 лопатки последних ступеней цилиндра низкого давления выполнены из стали 1Х2ФНМ, для более мощных турбин - из титановых сплавов. Некоторые турбины насыщенного пара имеют внутренние ловушки для влаги, как это сделано для турбины К-500-65/3000.

Наиболее эффективным способом отвода влаги из турбины явля­ется отбор пара на регенеративные подогреватели и, если такие отборы существуют после каждой ступени расширения, то нет необходимости в разработке, дополнительных внутритурбинных влагоулавливающих устройств.

Допустимая влажность пара зависит от высоты лопатки и скорости вращения турбины, т.е. от окружной скорости и находится в пределах 7-15%. Так, при радиусе лопатки 1500 мм и скорости вращения 25 с^-1 (1500 об/мин) допустимая влажность ω^доп =13-14%, а для скорости вращения 50 с^-1 (3000 об/мин) ω^доп=7-8-%. В гл.3 показана необходимость промежуточной сепарации в сочетании с промежуточным перегревом пара. Схемы промежуточных устройств сепарации и промперегрева могут быть различными и зависят от начальных параметров пара.

Рис. 12.1 – Основные варианты промежуточной системы турбоагрегата насыщенного пара

а) однократная промежуточная сепарация;

б) двукратная промежуточная сепарация;

в) однократная промежуточная сепарация и одноступенчатый перегрев пара;

г) однократная промежуточная сепарация и двухступенчатый перегрев пара.

На рис. 12.1,а представлена схема только с одной ступенью сепарации. Свежий пар 1 подается в цилиндр высокого давления (ЦВД) 2. После достижения допустимой влажности пар направляется во внешний сепаратор 3. Отсепарированный конденсат 6 направляется в систему регенерации, а осушенный (обычно степень сухости пара после сепаратора принимается 99%) пар напрвляется в цилиндр низкого давления (ЦНД) 4. Отработавший пар поступает в конденсатор. Такая схема реализована на турбинах типа К-75-30/3000, установленных на первой и второй очередях Нововоронежской АЭС с реакторами ВВЭР -210 и ВВЭР-365. Здесь: К означает конденсационный тип турбины, 75 мощность турбины, МВт (эл.),30 – давление перед турбиной в старой системе единиц, кгс/см³ (3 МПа), 3000 – скорость вращения турбины, об/мин (50 с^-1). Для р₀=3 МПа можно ограничиться лишь одной ступенью сепарации, при этом ω^доп =12% при давлении в конденсаторе р_к=0,004 МПа. Высота лопатки последней ступени ЦНД – 740 мм. При переходе на давление перед турбиной р₀=4,5 МПа и выше, одной ступени сепарации недостаточно. В этом случае следует брать либо две ступени сепарации (рис. 12.1,б), либо одну ступень сепарации в сочетании с одноступенчатым (рис. 12.1,в) или двухступенчатым (рис. 12.1, г) промежуточным перегревом пара. На рис. 12.1,б турбоустановка усложняется за счет появления еще одной части турбины – цилиндра среднего давления 7. Такая схема турбины не реализована.

В схеме рис. 12.1,в промперегрев осуществляется свежим паром в поверхностном промежуточном перегревателе 8. Температура перегретого пара t_пп будет меньше температуры свежего пара t₀ на значение ∆t_пп в поверхностом перегревателе.

В схеме с двукратным перегревом пара (рис.12.1,г) первая ступень подогрева осуществляется отборным паром, вторая ступень – свежим паром. Это уменьшает расход свежего пара на подогрев.