Паровая турбина типа К-26-3,0 (стр. 2 из 12)
На практике паровые турбины малой и средней мощности значительную часть времени работают с нагрузкой меньше номинальной. Исходя из этого мощность турбины на расчетном режиме, которая называется расчетной или экономической, принимается равной:
Nэ = (0,8…0,9) 
Nном = 0,85 26000 = 22100 кВт.
1.2. Частота вращения ротора турбины
Частота вращения ротора паровой турбины, предназначенной для привода генератора электрического тока, в большинстве случаев рассматривается как заданная величина. Для получения переменного электрического тока с частотой 50 Гц ротор двухполюсного генератора должен вращаться с частотой n=3000 об/мин; (nc=50 с-1).
Роторы турбины и генератора мощностью Nном>4 МВт целесообразно непосредственно соединять между собой, так как это упрощает конструкцию, снижает стоимость изготовления, повышает экономичность и долговечность, облегчает эксплуатацию турбогенератора. В таком случае ротор турбины должен иметь такую частоту вращения, что и ротор генератора.
1.3. Способ регулирования
В процессе эксплуатации паровой турбины вырабатываемая
мощность в каждый момент времени должна равняться потребляемой. Это равенство мощностей достигается регулированием расхода пара через турбину при неизменных начальных и конечных параметрах пара или при изменяющемся начальном давлении пара. В соответствии с графиком нагрузки расход пара должен изменяться таким образом, чтобы турбина развивала требуемую мощность в пределах от нуля до номинальной.Выбираем сопловое регулирование, где весь поток пара отдельными частями протекает через последовательно включаемые регулирующие клапаны, каждый из которых осуществляет подвод пара только к своей группе сопел. Применяется в турбинах, проектируемых для работы с большими колебаниями нагрузки. При малых расходах пара потери энергии меньше, чем при дроссельном регулировании.
1.4. Регулирующая ступень
Проточная часть многоступенчатой паровой турбины с сопловым регулированием содержит первую, регулирующую и последующие нерегулируемые ступени. При других способах регулирования применяются только нерегулируемые ступени
Регулирующая ступень характеризуется тем, что при изменении нагрузки подвод пара к ней осуществляется через несколько открытых регулирующих клапанов, каждый из которых открывает доступ пара к самостоятельной (изолированной) группе сопел, а степень парциальности подвода пара e £ 0,8…0,96 и изменяются в процессе эксплуатации. В силу этого проходная площадь сопел (направляющего аппарата) регулирующей ступени турбины может изменяться, то есть регулироваться. В нерегулируемых ступенях площадь проходных сечений диафрагм остается постоянной, то есть не регулируется при изменении нагрузки турбины.
1.5. Проточная часть исходной двухвенечной ступени скоростиПрименяем для нашей турбины КС-Б, которая имеет проточную часть более сложной конструкции, чем группа КС-А: периферийные и корневые обводы проточной части выполняются коническими, осевые и радиальные зазоры между ротором и статором снабжены развитой системой осевых и радиальных уплотнений. В силу этого двухвенечные ступени КС-Б обладают более высокой экономичностью, незначительно изменяющуюся при переменных режимах работы, но они менее технологичные и более дорогие. Поэтому применение их предпочтительно для турбин мощностью свыше 12000 кВт. Основные конструктивные параметры проточной части двухвенечной ступени скорости типа КС – Б представлены в табл. 1.
Таблица 1Основные конструктивные параметры проточной части двухвенечной ступени скорости типа КС - Б
| Параметр | Тип ступени |
| КС - Б | |
| Угол выхода сопловых лопаток α11, град. | 17о30| |
| Угол входа рабочих лопаток I венца β11, град. | 25о |
| Угол выхода рабочих лопаток I венца β21, град. | 20о |
| Угол входа направляющих лопаток α21, град. | 30о |
| Угол выхода направляющих лопаток α12, град. | 26о |
| Угол входа рабочих лопаток II венца β12, град. | 50о |
| Угол выхода рабочих лопаток II венца β22, град. | 35о |
| Отношение площадей проходных сечений: а) I рабочего венца и сопел f21/f11 б) направляющего аппарата и сопел f12/f11 в) II рабочего венца и сопел f22/f11 | 1,51 2,5 4,16 |
| Отношение высот (длин) лопаток: а) I рабочего венца и сопел а=l21/l11 б) направляющего аппарата и I рабочего венца в= l12/l21 в) II рабочего венца и направляющего аппарата с= l22/l12 | 1,19 1,29 1,29 |
| Осевая ширина профиля лопаток: а) сопел В11, мм б) I рабочего венца В21, мм в) направляющего аппарата В12, мм г) II рабочего венца В22, мм | 50 40 33 40 |
| Шаг лопаточной решетки: а) сопел t11, мм б) I рабочего венца t21, мм в) направляющего аппарата t12, мм г) II рабочего венца t22, мм | 38,9 21,1 16,8 20,5 |
1.6. Тепловой расчет двухвенечной ступени скорости1. Расход пара (из расчета тепловой схемы) GI=24,61 
.
2. Частота вращения ротора турбины nс=50 c-1.
3. Параметры пара перед соплами:
а) давление
=3,0·0,95=2,85 МПа;б) температура Т0=713 K;
в) энтальпия i0=3322 кДж/кг.
4. Тип ступени – двухвенечная КС-Б.
5. Отношение скоростей x=u/С0=0,25 (принимаем по рис. 8) [2].
6. Средний диаметр d=1,06 м.
7. Окружная скорость u=pdnс=3,14·1,06·50=166,5 м/с.
8. Условная скорость С0=u/x=166,5/0,25=666 м/с.
9. Изоэнтропийный перепад энтальпий
h0I =C02/2·103=6662/2·103=221,78 кДж/кг.
10. Параметры пара за ступенью (по h0I в i,S – диаграмме):
а) давление p2I = 1,34 МПа;
б) удельный объем
=0,2012 м3/кг.11. Отношение давлений:
а) 
;
б)
к=1,3 – перегретый пар.
12. Давление пара в критическом сечении
МПа.13. Критический тепловой перепад
=196,3 кДж/кг (по i,S-диаграмме).14. Удельный объем пара в критическом сечении
=0,1775 м3/кг (по i,S-диаграмме).15. Скорость пара в критическом сечении
м/с.16. Коэффициент расхода ступени jр = 0,97 (по рис 6) [2].
17. Площадь проходных сечений
18. Синус угла sina11=0,30071.
19. Произведение
e·l11=f11/(p·d·sina11)=7,52·10-3/(3,14·1,06·0,30071)=7,51·10-3 м.
20. Путем компьютерного моделирования выбираем оптимальную степень парциальности e (см. табл. 2). Степень парциальности принимаем e = 0,31.
 |
Таблица 2Выбор оптимального значения степени парциальности
| Параметр | Единица измерения | Числовое значение | |
| 1 | Расход пара G1 | кг/с | 24,61 |
| 2 | Частота вращения ротора nс | с-1 | 50 |
| 3 | Параметры перед соплами | ||
| а) давление р'0 | МПа | 2,85 | |
| б) температура t'0 (по i,S-диаграмме) | 0С | 439 | |
| в) энтальпия i0 (по i,S-диаграмме) | кДж/кг | 3322 | |
| 4 | Тип ступени | - | КС-Б |
| 5 | Отношение скоростей x=u/C0 | - | 0,25 |
| 6 | Средний диаметр d | м | 1,06 |
| 7 | Окружная скорость u=pdnc | м/с | 166,5 |
| 8 | Условная скорость С0=u/x | м/с | 666 |
| 9 | Изоэнтропийный перепад энтальпий в ступени h0l=C02/2·103 | кДж/кг | 221,78 |
| 10 | Параметры пара за ступенью (по h0l в i,S-диаграмме) | ||
| а) давление р2l | МПа | 1,34 | |
| б) удельный объём  | м3/кг | 0,2012 | |
| 11 | Отношение давлений: | ||
| а) П=р2l/р'0 | - | 0,495 | |
| б) Пкр=ркрl/р'0=2/(к+1)к/(к-1) | - | 0,5457 | |
| 12 | Давление пара в критическом сечении ркрl=Пкр·р'0 | МПа | 1,555 |
| 13 | Критический тепловой перепад hкрl (по i,S-диаграмме) | кДж/кг | 196,3 |
| 14 | Удельный объём пара в критическом сечении  (по i-S) | м3/кг | 0,1775 |
| 15 | Скорость пара в критическом сечении скр=(2·hkpl·103)0,5 | м/с | 599 |
| 16 | Коэффициент расхода ступени fp (по опытным данным) | - | 0,97 |
| 17 | Площадь проходных сечений: | ||
| а) f11=G1·v2t/fp·C0 при П>0,5 | м2 | - | |
| б) f11=G1·vкрl/0,97·Ckp при П<0,5 | м2 | 0,00752 | |
| 18 | Синус угла sina11 | - | 0,30071 |
| 19 | Произведение e·l11=f11/pd1sina11 | м | 0,00751 |
Окончание табл. 2