Предельная мощность однопоточной конденсационной турбины

 

Предельная мощность паровой турбины определяется расходом водяного пара через последнюю ступень (G2), который ограничивается значением абсолютной скорости с2 за ее рабочей решеткой из условия Мс2<1, удельным объемом влажного пара v2, зависящим от давления рк в конденсаторе, а также площадью рабочей решетки последней ступени F2=pd2l2sina2.

Последние ступени отличаются большими длинами лопаток, т.к. при низких значениях давления рк необходимо реализовывать огромные по значению объемные расходы (G2v2) пара в конденсатор (Gк=G2). В связи с большой длиной рабочих лопаток их механическая прочность находится на предельных уровнях по напряжениям растяжения, формируемых в корневых сечениях лопаток от действия центробежных сил. Отсюда предельный расход пара, который можно пропустить через последнюю ступень, зависит от механической прочности ее рабочих лопаток.

Предельный расход пара определяет и предельное значение внутренней мощности однопоточной конденсационной турбины (рис. 9.6), которую можно оценить по формуле

Ni=mGкH0тhoiт, (9.3)

где m=1,1…1,3 – коэффициент, учитывающий выработку мощности потоками пара, направляемого в соответствующие регенеративные отборы турбины.

Рис. 9.6. Упрощенная тепловая схема конденсационной ПТУ

 

Учитывая, что направление абсолютной скорости с2 выбирается с приближением к углу a2=900 (sina2=1), расход пара в конденсатор однопоточной турбины определяется из уравнения неразрывности следующим образом:

, (10.4)

где W2=pd2l2 – аксиальная (осевая) площадь выхода из рабочих лопаток последней ступени; с2, v2 – осредненные по высоте выходного сечения рабочей решетки значения абсолютной скорости и удельного объема.

Максимальные значения напряжения растяжения sр, мах от действия центробежных сил Rцс при вращении ротора с угловой частотой w=2pn=2u/d (u=pdn) имеют место в корневом сечении рабочей лопатки (n , с-1, w, рад/с). При постоянном значении площади fл сечений профиля по высоте лопатки (рабочие лопатки постоянного сечения) напряжения

sр, махпост определяется следующим образом:

, (9.5)

где при плотности материала лопатки rст ее масса mл=rст fлl2.

Поскольку лопатки последних ступеней выполняют с переменным сечением профиля по высоте l2 (площадь сечения уменьшается от корня к периферии рабочей лопатки), что приводит к снижению напряжения sр в корневом сечении, то в (9.5) следует ввести коэффициент разгрузки kразгр, определяемый отношением площадей сечений у вершины и корня лопатки fпер/fкор, а также законом изменения площадей по высоте, из выражения:

1/kразгр»0,35+0,65×fпер/fкор. (9.6)

Наименьшие значения fпер/fкор достигают 0,1…0,14, для которых kразгр»2,3…2,4. Тогда напряжение растяжения в корневом сечении для лопатки переменного профиля

. (9.7)

Решение (9.7) относительно осевой площади и подстановка его в выражение (9.4), а далее в (9.3), позволяет получить формулу для определения предельного значения внутренней мощности однопоточной турбины (с учетом допускаемого значения напряжения на растяжение для материала лопаток [sр]»):

. (9.8)

Из этой формулы следует, что предельная мощность турбины кроме располагаемого теплоперепада турбины Нот, ее относительного внутреннего КПД hoiт, коэффициентов m и kразгр зависит от следующих величин:

1. напряжения растяжения, значение которого определяется допустимым напряжением [sр] для материала лопатки (для высоколегированной стали [sр]»450 МПа);

2. плотности материала лопатки rст (для нержавеющих сталей rст=7800 кг/м3);

3. скорости с2, определяемой ограничениями потерь с выходной скоростью DНвс=0,5с22 и допустимым диапазоном режимов течения по числу Маха (Мс2<0,9). Для мощных турбин потери энергии с выходной скоростью составляют 20-45 кДж/кг. Их изменение для влажнопаровых турбин АЭС оказывает большее влияние на экономичность, чем для турбин, работающих с перегретым паром;

4. удельного объема v2 водяного пара, зависящего от давления рк в конденсаторе;

5. частоты вращения ротора n (при переходе с n=50 с-1 к n=25 с-1 предельная мощность турбины увеличивается в четыре раза).

Например, для стальных лопаток при n=50 с-1 реализуется предельное значение площади рабочей решетки последней ступени =8,6 м2, при которой внутренняя мощность турбины при р0=23,5 МПа, t0=565 0С и рк=4 кПа Niпред=117 МВт.

Располагаемый теплоперепад турбины зависит от параметров пара перед турбиной. Сегодня кроме сверхкритических параметров водяного пара (р0=23,5 МПа) начинают применять и сверхвысокие его параметры (СВП) с давлением р0=25…39 МПа и температурой t0=570…6000С, что увеличивает располагаемый теплоперепад турбины Нот. В турбоустановках с СВП иногда применяют две ступени промперегрева, что увеличивает термический КПД турбоустановки и располагаемый теплоперепад турбины. Следует понимать, что для турбин АЭС, работающих на влажном паре (р0=5…7 МПа), Н0т значительно меньше, чем для турбин перегретого пара, что определяет сокращение их предельной мощности примерно на 20%. Повышение давления рк в конденсаторе, например, с 3,5 кПа до 5,0 кПа увеличивает предельную мощность при прочих равных условий на 43% (за счет уменьшения удельного объема пара v2). Но при этом абсолютный электрический КПД паротурбинных установок ТЭС уменьшается на DhЭ/hЭ=0,5% и на DhЭ/hЭ=0,9% для турбоустановок АЭС. В общем случае выбор давления в конденсаторе зависит от климатических условий места нахождения электростанции, системы ее водоснабжения, вида и стоимости топлива, а также ряда других факторов.

 






Дата добавления: 2017-06-13; просмотров: 3005; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.021 сек.