Выбор оптимального варианта повышения мощности турбообводом в составе энергоблока ВВЭР-640 (стр. 1 из 3)
Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Энергомашиностроительный факультет
Кафедра Атомных и тепловых энергетических установок
Дисциплина: Режимы работы и эксплуатации атомных электрических станций
Тема: Выбор оптимального варианта повышения мощности турбообводом в составе энергоблока ВВЭР-640
| Выполнил студент гр. 5М37/2: | Ерёмин Н.Н. |
| Руководитель, к.т.н., доц.: | Мышкин Н.С. |
2001 г.
РЕФЕРАТ
страниц 21, рисунков 4
ТУРБООБВОД ЦВД, ТУРБООБВОД ЧВД, РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
Рассчитана система повышения мощности ПТУ турбообводом. Рассмотрены два варианта вспомогательных турбин для двух вариантов их включения в технологическую схему. Проанализированы результаты расчетов. Произведен выбор оптимального варианта компенсации мощности турбообводом.
ABSTRACT
pages 21, figures 4
BYPASS TURBINE OF HPC, BYPASS TURBINE OF LPC, TECHNOLOGICAL EQUIPMENT REGIME CALCULATIONS.
Steam-turbine plant capacity increasing system with bypass turbine was calculated. Two variants on bypass turbine for both variants of connection were considered. Calculation results were analyzed. The optimal scheme of capacity compensating system with bypass turbine was chosen.
Список использованных сокращений
АЭС – атомная электрическая стация;
ВВЭР – водо-водяной энергетический реактор;
Д – деаэратор;
К – конденсатор;
ПВД – регенеративный подогреватель высокого давления;
ПНД - регенеративный подогреватель низкого давления;
ПТУ – паротурбинная установка;
ПГ – парогенератор;
ПП – промежуточный пароперегреватель;
С – сепаратор;
СПП – сепаратор пароперегреватель;
ЦВД – цилиндр высокого давления основной турбины;
ЦНД – цилиндр низкого давления основной турбины;
ЧВД – часть высокого давления ЦВД основной турбины;
ЧСД – часть среднего давления ЦВД основной турбины.
Введение.................................................................................................................. 5
Расчет схемы включения дополнительной турбины на обводе ЦВД................... 6
Алгоритм расчета................................................................................................ 6
Расчет схемы включения дополнительной турбины на обводе ЧВД................. 17
Анализ вариантов включения обводной турбины.............................................. 20
Список использованной литературы................................................................... 21
В соответствии с растущими во всем мире требованиями к безопасности АЭС, в нашей стране было принято решение о создании энергоблоков нового поколения, повышенной безопасности и надежности. Такой тип энергоблоков, как предполагалось, должен был получить широкое распространение в нашей стране. Поэтому многие из них могли быть построены в достаточном удалении от центральных энергосистем. Следовательно, в районах строительства таких энергоблоков не будет мощных потребителей вырабатываемой электроэнергии. Поэтому было принято решение о создании блоков средней мощности. За основу разработки реакторной установки был взят реактор ВВЭР-1000 с пониженной тепловой мощностью, в результате чего была повышена безопасность и надежность схемы в целом. Понижение мощности привело к замене части активных систем зашиты на пассивные, что в свою очередь увеличивает надежность системы безопасности реактора.
Этот проект получил название НП-500. Предполагавшаяся электрическая мощность реакторной установки была равна 500 МВт. Для этого реактора ЛМЗ спроектировал турбину К-600-6,9/50. Как видно из названия, данная турбина обеспечивала запас по мощности, по сравнению с реактором. Но в процессе разработки и тщательного расчета нейтронно-физических свойств АЗ было обосновано повышение мощности реактора из расчета 640 МВт (эл.). Поскольку турбоустановка, работая в номинальном режиме, вырабатывает 600 МВт электроэнергии, а реактор спроектирован на электрическую мощность 640 МВт, то необходимо рассмотреть варианты увеличения мощности паротурбинной установки. Первым из них является непосредственное увеличение мощности ПТУ за счет перепроектирования или доработки уже существующей турбины. Этот вариант достаточно дорогостоящ, поскольку потребуется разработка нового ЦВД и получение лицензий на новый тип турбин. Второй вариант требует меньших финансовых затрат для реализации. Его можно реализовать, установив вспомогательную турбину на обводе ЦВД. При этом получается выигрыш за счет мощности, производимой самой вспомогательной турбиной, и мощности, полученной за счет увеличения расхода через ЦНД основной турбины. При анализе этого варианта следует учесть изменение режимов работы всего технологического оборудования второго контура, в связи с чем появляется необходимость пересчета технологической схемы для режимов работы с включенной вспомогательной турбиной, и без нее.
В рамках бакалаврской работы [1] были посчитаны режимы работы технологического оборудования второго контура при подключении вспомогательной турбины на обводе ЦВД. Для получения зависимостей между схемами включения вспомогательной турбины и её конструкциями следует посчитать различные схемы включения дополнительной турбины, и характеристики ПТУ на различных режимах работы.
Таким образом, целью данной работы является определение зависимостей между схемами включения вспомогательной турбины и её конструкциями и нахождение наиболее экономически выгодного варианта использования турбообвода.
Расчет схемы включения дополнительной турбины на обводе ЦВД
В данном разделе приводится расчет тепловой схемы второго контура с учетом вспомогательной турбины на обводе ЦВД. Результаты расчетов для различных схем включения сводятся в таблицы и зависимости, представленные в последующих разделах.
Методика расчета тепловой схемы основана на методе тепловых балансов для основных элементов технологической схемы. Для определения термодинамических характеристик используются уравнения Юзы для воды и водяного пара, реализованные в пакете Mathcad 2000 Pro.
Алгоритм расчета
Используя результаты расчета вспомогательной турбины и данные проекта АЭС с ВВЭР-640 [2] составляется расчетная технологическая схема второго контура энергоблока с учетом подключенной вспомогательной турбины. Схема представлена на рис.1. и записываются исходные данные для расчета.
Рисунок 1. Расчетная тепловая схема ПТУ ВВЭР-640 с дополнительной турбиной на обводе ЦВД.
Давление перед РК основной турбины и в отборе на турбообвод:
Р0 = 6,87 МПа,
Р00 = 6,87 МПа.
Расход пара через голову основной турбины на номинальной мощности:
D0 = 980 кг/с.
Расход пара через обводную турбину:
Dдоп = 25 кг/с.
Давление пара в конденсаторе:
РК = 4,9 кПа.
Температура пара за промперегревателем:
tПП = 250 oC.
Давления в камерах отбора турбины представлены в табл.1.
Таблица 1.Давления в камерах отбора основной турбины.
| Точка отбора | Обозначение | Давление, МПа |
| За РК основной турбины | Р0’0 | 6,52 |
| На ПВД-6 | Р10 | 3,07 |
| За первой ступенью С | Рс10 | 3,01 |
| На ПВД-5 | Р20 | 2,08 |
| К деаэратору | Р30 | 1,44 |
| На ПНД-4 | Р40 | 0,44 |
| За второй ступенью С | Рс20 | 0,42 |
| За ПП на входе в ЦНД | РПП0 | 0,41 |
| На ПНД-3 | Р50 | 0,20 |
| На ПНД-2 | Р60 | 0,099 |
| На ПНД-1 | Р70 | 0,05 |
| На выходе ЦНД | РК0 | 0,0045 |
КПД для ЦВД и ЦНД основной турбины без учета влажности пара:
hЦВД сух. = 0,81;
hЦНД сух. = 0,83.
КПД обводной двухвенечной турбины Кёртиса по данным расчета:
hДОП. = 0,501.
Зная термодинамические параметры в точках технологической схемы необходимо построить процесс расширения пара в основной и обводной турбине. Для этого используются записанные выше исходные данные и hs-диаграмма. Процесс расширения в hs-диаграмме представлен на рис.2.
Далее рассчитываем расход пара через элементы технологической схемы, для чего используется метод последовательных итераций. Суть метода заключается в последовательном вычислении по заданному алгоритму с последующим повторным вычислением с уточненными значениями исходных значений. Обычно пяти-шаговая итерация обеспечивает достаточную степень точности.
Рисунок 2. Процесс расширения пара в основной и обводной турбине в hs-диаграмме.
Для расчета зададимся начальными значениями искомых величин – доли расходы для номинального режима до (с индексом “0”) и после установки вспомогательной турбины:
| Элемент схемы | Без доп. турбины | С доп. турбиной |
| Конденсат из ПП (aПП /aПП0 ) | 0,098 | 0,096 |
| На ПВД-6 (a6 /a60 ) | 0,052 | 0,052 |
| Конденсат из С1(aС1 /aС10 ) | 0,065 | 0,065 |
| На ПВД-5 (a5 / a50 ) | 0,027 | 0,028 |
| К деаэратору (aД /aД0 ) | 0,070 | 0,073 |
| На ПНД-4 (a4 / a40 ) | 0,029 | 0,028 |
| Конденсат из С2 (aС2 / aС20 ) | 0,037 | 0,067 |
| На ПНД-3 (a3 / a30 ) | 0,026 | 0,024 |
| На ПНД-2 (a2 / a20 ) | 0,017 | 0,016 |
| На ПНД-1 (a1 / a10 ) | 0,042 | 0,039 |
Используя начальные значения для расчета, найдем полные расходы через элементы технологической схемы: