КОНСТРУКЦИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Т-170-7,8

Одним из главных отличий турбины Т-170-7,8 от традиционных тур­бин является уровень начальных параметров пара. Большинство традици­онных теплофикационных паровых турбин выполнено на начальные па­раметры 12,8 МПа, 540 °С.

Значительная часть турбин в России, которые давно пора демонтировать, работают с начальными параметрами 8,8 МПа, 530 °С. Для традиционных паровых турбин этот уровень достигнут в середине 40-х годов XX в. Рассматриваемая паровая турбина Т-170-7,8 имеет начальные параметры 7,8 МПа, 515 °С. Они продиктованы температурой уходящих газов ГТУ: ясно, что поскольку, скажем, на номинальном режиме температура уходящих газов ГТУ составляет примерно 535 °С, то температура генерируемого в КУ пара никак не может быть выше этой температуры. Чем ближе температура генерируемого пара к температуре газов ГТУ, тем большая поверхность пароперегревателя КУ и, следовательно, большие капиталовло­жения для этого требуются. Оптимальной оказывается разность температур газов и пара на уровне 20 °С, отсюда и температура свежего пара перед турбиной на номинальном режиме 515 °С, принятая при проектировании.

С этой начальной температурой связано выбранное при проектировании начальное давление: для того чтобы влажность за последней ступенью не была чрезмерно высокой, а эрозия ее рабочих лопаток интенсивной, вместе со снижением начальной температуры необходимо снижать и начальное давление, отсюда и следует начальное давление 7,8 МПа.

Таким образом, технические возможности ГТУ, а точнее температура ее уходящих газов продиктовали сравнительно невысокий уровень начальных параметров турбины Т-170-7,8 и позволили при использовании современных материалов и методов расчета создать простую, компактную и надежную паровую турбину для энергоблока ПГУ-450Т.

На рисунке 1 показан продольный разрез турбины, прочесть который, наверное, даже проще, чем изучить ее конструкцию с помощью пространственного макета турбины, показанного на рисунке 1. Турбина выполнена двухцилиндровой. Ее цилиндр высокого давления (ЦВД) — однопоточный, с петлевым движением пара, цилиндр низкого давления (ЦНД) — симметричный, двухпоточный.

Турбина не имеет промежуточного перегрева пара в КУ. Именно это обстоятельство позволило выполнить турбину достаточно компактной и двухцилиндровой.

Рисунок 1 – Продольный разрез паровой турбины для энергоблока ПГУ-450Т

Рисунок 2 – Поперечный разрез паровой турбины по паровпуску

Свежий пар по двум паропроводам, идущим от каждого КУ, поступает в нижнюю половину корпуса ЦВД рисунок 2, растекается в окружном направлении по паровпускной камере 10 и, развернувшись по оси турбины, поступает в сопловые каналы 1-й ступени. Далее пар проходит последовательно справа налево первые восемь ступеней проточной части ЦВД.

Каждая ступень включает диафрагму с вваренными в нее сопловыми лопатками и диск цельнокованого ротора с рабочими лопатками. Диафрагмы установлены в кольцевых расточках внутреннего корпуса.

Пройдя первые восемь ступеней левого потока ЦВД, поток пара разво­рачивается на 180° и движется по кольцевому пространству между внутренним и внешним корпусами. Движущийся пар обтекает две зоны подвода свежего пара, о которых речь шла выше, и поступает в кольцевую камеру, из нее — в восемь ступеней правого потока. Диафрагмы этих ступеней установлены в обоймах, а последние — непосредственно во внешнем корпусе.

После расширения в описанных 16 ступенях пар попадает в камеру смешения, в которую также снизу по патрубку поступает пар из контуров НД котлов-утилизаторов. Потоки пара смешиваются, и образующийся единый поток поступает в последние четыре ступени ЦВД, диафрагмы которых установлены в обойме.

Поперечный разрез по выходному патрубку ЦВД показан на рисунке 3. Из него пар выходит четырьмя потоками. В нижней половине внешнего корпуса 9 расположено два патрубка, направляющих пар в верхний сетевой подогреватель ПСГ-2. Давление этого пара определяет его температуру конденсации и соответственно температуру сетевой воды на выходе из ПСГ-2. В крышке внешнего корпуса 5 расположены два пароотводящих патрубка, которые подают пар в две горизонтальные ресиверные трубы, направляющие пар в середину двухпоточного ЦНД. На многих режимах пар, выходящий из ЦВД, является влажным. Поэтому для снижения влажности в ресиверных трубах устанавливают специальные пленочные сепараторы.

Корпус ЦНД выполнен также двойным. Пар из ресиверных труб поступает в кольцевое пространство, расположенное между двумя симметричными проточными частями ЦНД. Каждый из потоков проходит по две ступени и попадает в пространство, из которого часть или практически весь пар (при работе в теплофикационном режиме) направляется в нижний сетевой подогреватель ПСГ-1. Поскольку отборы пара в сетевые подогреватели осуществляются перед и за первыми двумя ступенями ЦНД, то этот отсек проточной части называют промежуточным. Управляет потоком пара в ПСГ-1 специальная регулирующая (поворотная) диафрагма.

Рисунок 3 – Поперечный разрез по выходному патрубку ЦВД турбины

Пар, поступивший в частично открытую регулирующую диафрагму, расширяется в последних двух ступенях каждого потока и поступает в два симметричных выходных патрубка, а из них — в конденсатор турбины.

Длина рабочей лопатки последней ступени составляет всего 0,64 м, что обеспечивает кольцевую площадь выхода одного потока пара всего 4,2 м². Это связано с тем, что турбина является теплофикационной, и большую часть года она будет работать с минимальными пропусками пара в конденсатор, для которых нет смысла использовать дорогостоящие лопатки последней ступени большой длины, да еще и подверженные большей эрозии из-за больших окружных скоростей лопатки. Это обеспечивает высокий уровень надежности турбины, требует малых затрат на ремонт рабочих лопаток, увеличивает межремонтный период.

Валопровод турбины состоит из двух роторов, каждый из которых уложен в два опорных подшипника, воспринимающих радиальные нагрузки. Корпус переднего подшипника выполнен выносным. Его литая нижняя часть устанавливается на фундаментную раму, залитую бетоном в верхнюю фундаментную плиту рамного железобетонного фундамента. Верхняя часть корпуса подшипника сварная. Вкладыш переднего подшипника является комбинированным. Он содержит опорную часть с баббитовой заливкой и упорные сегменты, с которыми через масляную пленку контактирует гребень ротора, передающий на них результирующее осевое усилие от осевых сил, действующих в проточной части. Для уменьшения этих сил потоки пара в проточной части ЦВД направлены в разные стороны, а в дисках выполнены разгрузочные отверстия.

Корпус среднего подшипника выполнен встроенным. Его нижняя часть с помощью подкосов вварена во внутренний обвод выходного патрубка ЦНД, а крышка закрывается и стягивается по горизонтальному разъему после укладки валопровода. В корпусе установлены задний опорный вкладыш ротора ЦВД и передний опорный вкладыш ротора ЦНД. Между опорными вкладышами размещается муфта с полумуфтами роторов, стягиваемыми болтами при сборке роторов в единый валопровод.

Аналогичным образом устроен и корпус заднего подшипника ЦНД, на левый опорный вкладыш которого опирается правым концом ротор ЦНД, а на правый — ротор электрогенератора, который не имеет собственного левого подшипника.

Все корпуса подшипников имеют аварийные масляные емкости, обеспечивающие смазку при выбеге ротора в случае возникновения аварийных ситуаций на турбине. Нижние половины всех опорных вкладышей имеют статический гидравлический подъем валопровода — отверстия, в которые перед началом вращения ротора насосами подается масло под давлением 6—7 МПа, заставляющее валопровод подняться и не контактировать с поверхностью вкладыша при малой частоте вращения. После разворота вало­провода гидравлический подъем отключают, и смазка осуществляется за счет гидродинамических сил, возникающих в масляном слое.

По краям ЦВД, где ротор выходит из его корпуса, установлены концевые уплотнения, препятствующие выходу пара в машинный зал, а в средней части ЦВД — среднее уплотнение, не допускающее большой утечки пара в обвод первых восьми ступеней левого потока пара в проточной части ЦВД.

ЦНД также имеет два концевых уплотнения, однако поскольку в его выходных патрубках давление меньше атмосферного, то уплотнения должны исключить присосы воздуха из атмосферы в выходные патрубки, а из них — в конденсатор. Для этого на уплотнения ЦНД подается уплотняющий пар из коллектора уплотнений.

Все утечки пара из концевых уплотнений утилизируются, отдавая свое тепло конденсации конденсату, направляемому в КУ.

Как видно из рисунка 1, паровая турбина не имеет регенеративных отборов. Это связано с тем, что в КУ необходимо подать конденсат как можно более низкой температуры (но не ниже 60 °С) для уменьшения температуры уходящих газов КУ. Нагреть конденсат до 60 °С можно было бы с помощью отбора пара из ЦНД, однако это проще сделать с помощью рециркуляции конденсата из ГПК котла-утилизатора.

В таблице 1. приведены основные расчетные технические характеристики паровой турбины Т-170-7,8.

Таблица 1. Характеристики турбины