Способы повышения мощности паровых турбин

(самостоятельное изучение)

1. Переход к варианту исполнениятурбины с частотой вращения ротораn=25с^-1 (тихоходные турбины). Такие решения используются в паровых турбинах насыщенного пара для АЭС. При этом применяют четырехполюсный электрогенератор. Уменьшение частоты вращения n в два раза позволяет в соответствии с (9.8) увеличить предельную мощность однопоточной турбины в четыре раза. В реальных условиях из-за большого роста габаритных размеров турбины и конденсатора, а также строительных конструкций машинного зала АЭС, увеличение мощности турбины с переходом на n=25 с^-1 меньше. Но предельные значения длины рабочих лопаток последней ступени ЦНД таких турбин в 1,5 раза больше, чем у быстроходных турбин с частотой вращения ротора n=50 с^-1 .

2. Использование вместо стальных лопаток из титанового сплава, которые обладают вдвое большей удельной прочностью [s_р]/r_тит из-за меньшей плотности этого сплава (r_тит»4500 кг/м³). Использование титановых сплавов для рабочих лопаток позволяет повысить предельную мощность в 1,5 раза. Рабочие лопатки из титанового сплава применяются в последних ступенях ЦНД турбины К-1200-23,5 ЛМЗ (табл. 9.1). При длине рабочих лопаток l₂=1200 мм обеспечивается аксиальная площадь рабочей решетки =11,3 м² (предельная мощность одного потока в этой турбине составляет 200 МВт). Такая лопатка применена и в быстроходной турбине ЛМЗ К-1000-5,9 для АЭС. Существуют проекты рабочих лопаток длиной l₂=1350…1500 мм.

3. Использование в компоновке турбоагрегатов нескольких ЦНД двухпоточного исполнения (2-3 ЦНД в мощных турбинах ТЭС (табл. 9.1) и 2-4 ЦНД в турбинах АЭС). Ранее, на рис. 9.1, показана компоновка турбины К-800-23,5 ЛМЗ с тремя двухпоточными ЦНД. В турбине К-1200-23,5 (рис. 9.7) шесть потоков в ЦНД позволяют получить номинальную мощность 1200 МВт (ее максимальная мощность N_э^мах=1400 МВт).

Таблица 10.1. Основные характеристики ЦНД мощных паровых турбин

б) цилиндр среднего давления

в) цилиндр низкого давления (один из трех)

Рис. 9.7. Примеры исполнения цилиндров паровой турбины К-1200-23,5 ЛМЗ

4. Использование в ЦНД двухярусной предпоследней ступени (ступени Баумана). Через верхний ярус такой ступени одна треть расхода пара направляется в конденсатор, минуя последнюю ступень, предельную по характеристикам прочности (рис. 9.8). В результате предельная мощность такой ступени увеличивается в 1,5 раза. Ступени Баумана применяются, например, в ЦНД паровой турбины К-215-12,8 ЛМЗ.

Рис. 9.8. Проточная часть ЦНД со ступенью Баумана