Для соединения быстроходных турбин с гребными винтами, требующими небольшой (от 100 до 500 об/мин) частоты вращения, применяют зубчатые редукторы.
В отличие от стационарных турбин (кроме турбовоздуходувок), судовые работают с переменной частотой вращения, определяемой необходимой скоростью хода судна. [3]
Рис.1. Схема работы конденсационной турбины
На рис.1. представлена принципиальная схема работы КЭС. Свежий (острый) пар из котельного агрегата (1) по паропроводу (2) попадает на рабочие лопатки паровой турбины (3).
При расширении, кинетическая энергия пара превращается в механическую энергию вращения ротора турбины, который расположен на одном валу (4) с электрическим генератором (5).
Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор (6), в котором, охладившись до состояния воды путём теплообмена с циркуляционной водой (7) пруда-охладителя, градирни или водохранилища по трубопроводу (8) направляется обратно в котельный агрегат при помощи насоса (9).
Современное турбостроение базируется на применении высоких и сверхвысоких параметров пара. Известно, что к. п. д. турбоустановки растет с повышением параметров свежего пара и развитием регенеративного подогрева питательной воды. Поэтому желательно повышать давление и температуру свежего пара до предельно возможных значений и увеличивать число отборов для подогрева питательной воды, а также использовать тепло отбираемого пара для технологических целей и подогрева сетевой воды в установках с подогревателями. Предельно допустимая температура свежего пара лимитируется качеством металлов, применяемых в турбостроении, их стоимостью и технологией обработки.
| Назначение и состав конденсационной установки паровой турбины | ||||||||
Одним из основных способов достижения высокого термического КПД паротурбинной установки является понижение параметров пара за турбиной. С понижением давления и температуры отработавшего в турбине пара уменьшается количество теплоты, передаваемой холодному источнику, что, как известно из термодинамики, при неизменных параметрах свежего пара повышает мощность турбины (за счет увеличения теплоперепада на нее) и экономичность цикла в целом. Иллюстрацией этому служит рис. 1.1, где на Т, S - диаграмме изображены два идеальных тепловых цикла Ренкина, отличающиеся между собой только конечным давлением пара. Площадь фигуры abcdea (полезная работа цикла), относящейся к циклу с меньшим давлением отработавшего в турбине пара, больше площади фигуры a1b с de1a1 на площадь заштрихованной фигуры а а1е1е а.
Рис. 1.1. Сопоставление идеальных тепловых циклов ПТУ с разными конечными давлениями пара в Т, S-диаграмме
В табл. 1.1 в качестве примера представлены данные по изменению мощности турбин и экономичности ПТУ при изменении давления пара за турбиной и неизменных параметрах свежего пара. Как показывают эти данные, при изменении давления за турбиной на 1 кПа экономичность паротурбинных установок ТЭС изменяется примерно на 1%, а для АЭС это изменение достигает 1,5—2,0%. Большее изменение в экономичности паротурбинных установок АЭС определяется тем, что для турбин с малым теплоперепадом, в частности для турбин насыщенного пара, относительное изменение перепада оказывается большим.
Таблица 1.1. Изменение мощности турбин и экономичности ПТУ при изменении давления отработавшего пара на ±1 кПа
Понижение параметров пара за турбиной обычно осуществляется до давления, ниже барометрического, для чего необходимо обеспечить конденсацию отработавшего в турбине пара. Этой цели и служит конденсационная установка, которая, кроме вышеуказанного назначения, обеспечивает также получение чистого конденсата для питания парового котла (парогенератора), замыкая цикл. Рис. 1.2. Принципиальная схема конденсационной установки: 1 — конденсатор; 2 — циркуляционный насос; 3 — конденсатосборник; 4 — конденсатный насос; 5 — вдздупшый насос (эжектор); А — подвод рабочего тела (пар или вода); Б — пар из турбины; В — в систему регенерации Принципиальная схема конденсационной установки приведена на рис. 1.2. Пар, отработавший в турбине, направляется в конденсатор 1, представляющий собой, как правило, горизонтальный кожухотрубный теплообменный аппарат, в котором происходит его конденсация. Процесс конденсации совершается за счет отнятия у пара теплоты конденсации при постоянном давлении. Для отвода теплоты, выделяющейся при конденсации пара (теплоты фазового перехода), через трубы конденсатора, образующие поверхность охлаждения, циркуляционным насосом 2 непрерывно прокачивается охлаждающая среда. В зависимости от вида охлаждающей среды конденсаторы подразделяются на водяные (охлаждающая среда — вода) и воздушные (охлаждающая среда — воздух). Воздушные конденсаторы по ряду причин пока не получили широкого распространения, перспективные разработки в этой области описаны в гл. 7. Абсолютное большинство современных ПТУ имеют водяные конденсаторы, для охлаждения которых используются как естественные, так и специально созданные источники воды. Конденсат, образовавшийся в результате конденсации пара, стекает в конденсатосборник 3, откуда откачивается конденсатным насосом 4 и подается в систему регенерации. Поступающий в конденсатор из турбины пар всегда содержит воздух, который попадает в турбину через концевые уплотнения ЦНД, неплотности фланцевых соединений различных элементов ПТУ, где давление меньше барометрического, и т. д. Часть воздуха попадает в конденсатор через неплотности соединения выходного патрубка турбины и переходного патрубка конденсатора. В конденсаторах паровых турбин одноконтурных АЭС содержание неконденсирующихся газов возрастает за счет продуктов радиолиза. Если воздух и другие неконденсирующиеся газы не удалять непрерывно из объема конденсатора, то разрежение в нем создать не удастся. Отсос паровоздущной смеси из парового пространства конденсатора осуществляется воздушным насосом (эжектором) 5, который выбрасывает эту смесь, как правило, в окружающую среду. Принцип действия и конструкция этих насосов описаны в гл. 4. Необходимо иметь в виду, что конденсаторы современных паровых турбин выполняют, кроме вышеописанных, и некоторые другие функции. Например, при пусках или резких изменениях нагрузки, когда паровой котел (парогенератор) производит большее количество пара, чем требуется турбине, или когда параметры пара не соответствуют необходимым, пар, вырабатываемый паровым котлом (парогенератором), через РОУ (БРОУ) направляют прямо в конденсатор, чтобы не допустить потери рабочего тела. Для приема этого пара конденсатор оборудуется специальным пускосбросным устройством. Кроме того, в конденсаторе обычно предусмотрены патрубки для приема конденсата из коллекторов дренажей паропроводов, уплотнений, некоторых подогревателей и добавки химически очищенной воды для восполнения потерь конденсата в цикле. Известно, что при пуске турбоустановки как сама турбина, так и объем конденсатора заполнены воздухом. Для ускорения пуска иногда используется специальный пусковой воздушный насос (эжектор), который, как правило, имеет большую производительность. Формально к схеме конденсационной установки иногда относится и так называемый хозяйственный эжектор, который обеспечивает удаление воздуха из водяных камер при пуске конденсатора в работу. Все основные элементы конденсационной установки паровой турбины, кроме воздушных насосов (эжекторов), обычно размещаются в помещении между нулевой отметкой и отметкой машинного зала станции. Это помещение называется конденсационным. Исключение составляют турбины ХТЗ с боковыми конденсаторами. Воздушные насосы, как правило, размещаются на отметке турбины, вблизи нее. |
