• RU
  • icon На проверке: 3
Меню

Расчет паровой турбины типа Р-50/60-130

  • Добавлен: 04.11.2022
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Курсовой проект - Расчет паровой турбины типа Р-50/60-130

Состав проекта

icon
icon Чертеж Продольный разрез турбины Р-5060-130.dwg
icon Расчет паровой турбины типа Р-5060-130.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Чертеж Продольный разрез турбины Р-5060-130.dwg

Чертеж Продольный разрез турбины Р-5060-130.dwg

icon Расчет паровой турбины типа Р-5060-130.doc

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Ивановский государственный энергетический
университет имени В.И. Ленина»
Кафедра тепловых электрических станций
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
на тему: Расчет паровой турбины типа Р-5060-130
Студент группы III-2
к.т.н. доцент каф. ТЭС
ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
на курсовой проект по дисциплине «Турбины ТЭС и АЭС»
Турбина конструкция которой рекомендуется
Расчетная часть проекта:
Тепловой расчет турбины на номинальный режим работы
1.Предварительный расчет
1.1.Построить ориентировочный процесс расширения пара в проточной части турбины в hS- диаграмме предварительно оценив экономичность (КПД) регулирующей ступени группы нерегулируемых ступеней и турбины в целом.
1.2.Выполнить ориентировочный расчет регулирующей ступени.
1.3.Определить размеры первой нерегулируемой ступени.
1.4.Определить размеры последней ступени турбины.
1.5.Определить число нерегулируемых ступеней распределить располагаемый теплоперепад между ними определить диаметры ступеней.
2. Подробный расчет.
2.1.Выполнить подробный расчет регулирующей ступени:
определить её геометрические размеры и газодинамические характеристики; построить процесс в hS- диаграмме и треугольники скоростей.
2.2.Выполнить подробный расчет нерегулируемых ступеней.
2.3.Выполнить расчет технико-экономических показателей турбоагрегата в целом.
2.4.Выполнить эскиз проточной части рассчитанной турбины.
Расчет турбины на переменный режим работы.
Расчет элементов турбины на прочность.
1. Рассчитать рабочие лопатки регулирующей ступени и последней ступени цилиндра (ЧВД) на статическую прочность определить напряжения растяжения и изгибные сравнить их с допустимыми величинами.
2. Определить собственные частоты колебаний пакетов лопаток и построить вибрационную характеристику ротора.
3. Рассчитать критические частоты вращения ротора.
4. Рассчитать максимальный крутящий момент на валу и диаметр “шейки” вала.
5. Рассчитать корпус турбины на прочность.
6. Рассчитать диафрагму 1н.р.с. турбины на прочность.
7. Рассчитать фланец и шпильку.
Графическая часть проекта.
1. Выполнить продольный разрез рассчитанной турбины в масштабе.
2. По заданию преподавателя выполнить чертеж поперечного сечения или отдельных элементов турбины.
3. Выполнить эскизный чертеж принципиальной схемы регулирования турбины.
4. Выполнить эскизный чертеж системы концевых уплотнений турбины.
Задание выдал: Задание принял:
РАЗДЕЛ 1. Тепловой расчет паровой турбины4
1. Предварительный расчет4
1.1. Определение номинальной мощности ЦВД4
1.2. Построение рабочего ориентировочного процесса в ЦВД4
1.3. Оценка экономичности регулирующей ступени4
1.4. Оценка экономичности нерегулируемых ступеней ЦВД4
1.5. Ориентировочный расчет регулирующей ступени7
1.6. Ориентировочный рачсчет первой нерегулируемой ступени7
1.7. Ориентировочный расчет последней нерегулируемой ступени9
1.8. Определение числа нерегулируемых ступеней и их располагаемых теплоперепадов9
2. Детальный расчет нерегулируемых ступеней12
Детальный расчет ПТ-135165-130 ТМЗ12
РАЗДЕЛ 2. Переменный режим работы53
1. Уточнение расхода пара на турбину. Определение числа клапанов.53
2. Выбор способа перегрузки турбины.53
3. Определение расходов через сопловые группы при полном открытии регулирующих клапанов.54
4. Расчет на переменный режим ЦВД многоцилиндровой турбины с перегрузкой внутренним обводом54
5. Распределение давлений в регулирующей ступени59
6. Распределение теплоперепадов в регулирующей ступени60
7. Характеристики турбины с сопловым парораспределением61
РАЗДЕЛ 3. РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТУРБИНЫ НА ПРОЧНОСТЬ62
1. Расчет бандажа рабочих лопаток РС62
2. Расчет рабочей лопатки РС на статическую прочность62
2.1. Расчет лопаток регулирующей ступени на статическую прочность.62
2.3. Расчет на прочность ленточного бандажа первой НРС65
2.4. Расчет рабочей лопатки первой НРС на статическую прочность65
3. Расчет вала на скручивание при коротком замыкании67
РАЗДЕЛ 4. Схема концевых уплотнений турбины70
РАЗДЕЛ 5. Принципиальная схема регулирования турбины71
РАЗДЕЛ 1. Тепловой расчет паровой турбины
Тепловой расчет турбины выполняется в два этапа:
-й этап — предварительный (ориентировочный) расчет;
-й этап — подробный расчет.
Задачей ориентировочного расчета является определение числа ступеней их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням.
В подробном расчете рассчитываются треугольники скоростей потери КПД ступней размеры проточной части выбираются профили облопачивания рассчитываются мощность и КПД турбины в целом.
1.1.Определение номинальной мощности ЦВД
По известным Р0 и Рк определяем тепловой перепад: кДжкг
Произведение КПД принимается
1.2.Построение рабочего ориентировочного процесса в ЦВД
Определяем давление перед соплами первой ступени:
Потери давления на впуске оцениваются в 5 %. Следовательно давление перед соплами первой ступени
1.3.Оценка экономичности регулирующей ступени
Внутренний относительный КПД для одновенечной регулирующей ступени
Построение ориентировочного процесса регулирующей ступени в h-s диаграмме
Внутренний тепловой перепад регулирующей ступени
Энтальпия пара на выходе из регулирующей ступени кДжкг.
1.4.Оценка экономичности нерегулируемых ступеней ЦВД
Располагаемый тепловой перепад приходящийся на нерегулируемые ступени
кДжкг u1=0.0342 м3кг; u2=01581 м3кг
Определение состояния пара за ЦВД:
Использованный тепловой перепад всего ЦВД:
Внутренний относительный КПД ЦВД:
Пересчитываем номинальную мощность Nэ=581 МВт.
Таблица 1.1.Значения параметров состояния основных точек процесса расширения пара в турбине.
Определив внутренний относительный КПД уточняем электрическую мощность турбины (ЦВД).
Подставив найденное значение внутреннего относительного КПД в уравнение
получим уточненное значение электрической мощности турбины (ЦВД турбины):
Рис.1. H s - диаграмма процесса расширения пара в турбине (ЦВД турбины)
1.5.Ориентировочной расчет регулирующей ступени
Для определения размеров регилируюшей ступени задаемся следующими параметрами:
- тип ступени одновенечная;
- эффективный угол выхода из сопловой решетки = а1=12 град;
- степень реактивности = р=01;
- отношение скоростей = ucф=04
Алгоритм и результаты ориентировочного расчета регулирующей ступени приведены в таблице 1.1.1.
Наименование показателя размерность
Способ определения расчетная формула
Средний диаметр рег. ступени м
(ucф)·(2000·H0рс)05(·n)
Располагаемый теплоперепад сопловой решетки регулирующей ступени кДжкг
Теоретические параметры за соплами регулирующей ступени:
- энтропия кДж(кг К)
- удельный объем пара м3кг
- отношение давлений ед
Если 1рсt > 0546 то докритический иначе сверхкритический
Коэффициент расхода сопловой решетки регулирующей ступени ед
Соотношение еl1 сопловой решетки м
G0·v1рсt (·1рс·с1t·dрс·Sin(1эф))
Коэффициент оптимальной парциальности регулирующей ступени ед
Оптимальная степень парциальности регулирующей ступени ед
kопт·(еl1рс)05 но не более 08
Высота сопл регулирующей ступени м
1.6. Ориентировочной расчет первой нерегулируемой ступени
В первых нерегулируемых ступенях основной задачей является обеспечение достаточной высоты
сопловых и рабочих решеток. По абсолютной величине высота сопловой решетки должна быть не ниже 15 мм. Первую нерегулируемую ступень выбираем с полным подводом пара (е=1) чтобы исключить
потери от парциальности. При этом для обеспечения требуемой высоты сопловой и рабочей решетки при
переходе от ступени с парциальным подводом пара к ступени с полным подводом пара средний диаметр
первой ступени необходимо выбирать сниженным на d = (005-015) м относительно среднего
диаметра регулирующей ступени
Алгоритм и результаты ориентировочного расчета первой нерегулируемой ступени приведены в таблице 1.1.2.
Разница диаметров регулирующей и первой нерегулируемой ступени м
Располагаемый теплоперепад первой нерегулируемой ступени кДжкг
Располагаемый теплоперепад сопловой решетки кДжкг
Если 1tI > 0546 то докритический иначе сверхкритический
Коэффициент расхода сопловой решетки первой нерегулируемой ступени ед
G0·v1tI (·1I·с1tI·dI·Sin(1эф))
Степень парциальности ступени ед
Высота сопл первой нерегулируемой ступени мм
Величина перекрыши мм
Высота рабочей решетки первой нерегулируемой ступени м
Корневой диаметр группы нерегулируемых ступеней м
Степень реактивности на корневом диаметре ступени ед
1.7 Ориентировочной расчет последней нерегулируемой ступени
При определении размеров последних ступеней турбин с противодавлением и ЦВД
принято что нереryлируемые ступени имеют постоянный корневой диаметр dk. В первом
приближении можно принять постоянные значения степени реактивности отношение
скоростей (ucф) углов выхода 1э и приблизительно одинаковые теплоперепады для всех
ступеней группы. Тогда для последней ступени будет справедливо выражение: (dk +12z) 12z = F из которого определяется высота рабочих лопаток последней ступени 12z и затем средний диаметр dz = dk + 12z
Алгоритм и результаты ориентировочного расчета последней нереryлируемой ступени
1.8. Определение числа нерегулируемых ступеней и их располагаемых теплоперепадов
Для того чтобы найти число ступеней и распределить распологаемый теплоперепад на группы нерегулируемых ступеней построим диаграмму указанную на рис.2. Здесь на оси абсцисс взять произвольный отрезок А (примем длину этого отрезка равной 1) и на крайних ординатах отложим ранее найденные диаметры первой и последней ступеней. Эти точки соединяем плавной линией преполагаемого изменения диаметров. При этом учитывая незначительный характер изменения удельных объемов в процессе расширения пара в ЦВД линия изменения диаметров должна иметь небольшую кривизну.
Разобьем отрезок А на 14 равных частей и найдем по рис.2 значения диаметров на концах полученных отрезков. Подсчитаем располагаемые теплоперепады для всех промежуточных точек отрезка А по формуле (1.4) и нанесем их на рис.2.
k0 = 1 - ·(1-)·Sin21.
Для предварительных расчетов примем:
- = 1 (угол входа в ступень 0 = 90°)
- параметры d(ucф) – согласно данных таблицы 1.1.4
Результаты расчета распологаемых теплоперепадов для промежуточных точек приведены в таблице 1.1.4
Определив располагаемые теплоперепады в промежуточных точках находим средний
располагаемый теплоперепад группы нерегулируемых ступеней и число ступеней. Расчетные формулы и результаты расчета среднего располагаемого теплоперепада и числа нерегулируемых ступеней приведены
Рис.2. Результаты предварительного расчета
После определения числа ступеней рассчитываем итоговые значения их распологаемых теплоперепадов в таблице 1.1.6.
2.Детальный расчет нерегулируемых ступеней
Детальный расчет ПТ-135165-130 ТМЗ
G0 для рег. ступени;
G0 - 0005G0 для НРС.
Параметры пара перед решеткой:
- удельный объем м3кг
Скорость потока пара на входе в решетку мс
Равна 0 для сопловой решетки регулирующей и первой нерегулируемой ступеней;
Для остальных ступеней:
с2 предидущей ступени для сопловой решетки;
w1 текущей ступени для рабочей решетки.
Коэффициент использования энергии входной скорости предидущей ступени ед
Равен 0 для регулирующей и первой нерегулируемой ступеней;
вс предидущей ступени для остальных ступеней.
Абсолютный угол входа потока в сопловую решетку ступени град
предидущей ступени для остальных ступеней.
Кинетическая энергия потока на входе в решетку кДжкг
- для сопловой решетки;
(w1)22000 - для рабочей решетки
Параметры торможения перед решеткой:
f(s0т h0т) - для сопловой решетки;
f(s1т h1т) - для рабочей решетки
h0 + h0вс - для сопловой решетки НРС и первого венца РС;
h1 + h1вс - для рабочей решетки
s0 - для сопловой решетки;
s1 - для рабочей решетки.
Располагаемый теплоперепад ступени кДжкг
Из предварительного расчета
Располагаемый теплоперепад ступени от параметров заторможенного потока кДжкг
Средний диаметр ступени м
Из предварительного расчета
Окружная скорость мс
Степень реактивности ед:
- на корневом диаметре
-(1-ср)·(1+175·l2dср)
- на среднем диаметре
-(1-ср)·(1-175·l2dср)
Располагаемый теплоперепад кДжкг:
- сопловой и рабочей решетки ступени
H0т·(1-ср) - для сопловой решетки;
H0т·ср - для рабочей решетки.
Теоретические параметры за решеткой:
f(h1t s1t) - для сопловой решетки;
f(h2t s2t) - для рабочей решетки.
h0т - H0ст - для сопловой решетки;
h1 - H0р - для рабочей решетки.
р1t р0т - для сопловой решетки;
р2t р1т - для рабочей решетки.
(2000·H0ст)05 - для сопловой решетки;
(2000·H0рт)05 - для рабочей решетки;
Критические параметры за решеткой:
t*·р0т - для сопловой решетки;
t*·р0т - для рабочей решетки.
f(p1t* s1t*) - для сопловой решетки;
f(p2t* s2t*) - для рабочей решетки.
Задается 05457 для перегретого пара
- местная скорость звука мс
(k·р1рсt*·v1рсt*)05 - для сопловой решетки;
(k·р2рсt*·v2рсt*)05 - для рабочей решетки;
Число маха за решеткой ед
c1t a1t - для сопловой решетки;
c2t a2t - для рабочей решетки.
Коэффициенты расхода ед
65-001·b2l2 - - для рабочей решетки.
Выходные площади решеток м2
если 1t > 1t* то Gпредв·v1t(1·c1t)
иначе Gпредв·v1t*(1·c1t*) - для сопловой решетки;
если 2t > 2t* то Gпредв·v2t(2·c2t)
иначе Gпредв·v2t*(2·c2t*) - для рабочей решетки
Эффективные углы выхода из решеток град
arcsin(F1(314·dср·l1·e))
arcsin(F2(314·dср·l2·e))
- для рабочей решетки.
Относительные высоты решеток ед
Веерность ступени ед
Диаметр вала под диафрагменными уплотнениями м
Диаметр надбандажного уплотнения м
- диафрагменного уплотнения
- периферийного уплотнения (над рабочей решеткой)
Открытый осевой зазор (между диафрагмой и лопаточным бандажем)
- диафрагменного уплотнения (в одном сегменте)
Эквивалентный зазор периферийного уплотнения мм
·ап)2 + 15·zпу (г)2)-05
Площади кольцевых зазоров м2
- через диафрагменные уплотнения
у·Fду (1·F1·(zду)05)·Giпредв
- через периферийные уплотнения
у·Fду (1·F1·(zду)05)·
Наличие разгрузочных отверстий в диске
Расход пара через решетку кгс
Giпредв - Gду - Gпу - для рабочих решеток при наличие в диске
разгрузочных отверстий;
Giпредв - Gду - для рабочих решеток при отсутствии в диске
разгрузочных отверстий.
Уточненные площади решеток м2
если 1t > 1t* то G1·v1t(1·c1t)
иначе Gпредв·v1t*(1·c1t*)
если 2t > 2t* то G2·v2t(2·c2t)
иначе Gпредв·v2t*(2·c2t*)
- для рабочей решетки
Уточненные высоты решеток м
F1' (314·dср·e·Sin(1эф))
F2' (314·dср·e·Sin(2эф))
Параметры выбранного профиля решетки (из маркировки):
- тип и профиль решетки
- угол входа в решетку град
- угол выхода из решетки град
- относительный шаг решетки ед
- принимаемое значение
- табличное значение
- минимальный момент сопротивления см3
- расчетное значение
- угол установки профиля град
Число лопаток (каналов) в решетках шт.
4·dср·et - для сопловой решетки;
4*dсрt - для рабочей решетки.
Уточненные характеристики выбранного профиля решетки:
по условию прочности
- ширина канала на выходе из решетки мм
t2'·sin(2эф) для рабочей решетки.
b2'·sin(у) для рабочей решетки.
Коэффициенты потерь решеток ед
Коэффициенты скорости решеток ед
Скорость потока на выходе из решеток мс
Угол наплавления относительной скорости за сопловой решеткой град
arctg(sin(1эф)(cos(a1эф)-uc1))
Угол наплавления абсолютной скорости за сопловой решеткой град
arctg(sin(2эф)(cos(2эф)-uw2))
Относительная скорость входа в рабочую решетку мс
Абсолютная скорость выхода из рабочей решетки мс
Потери энергии в решетках кДжкг
·Ност - для сопловой решетки;
Действительные параметры за решеткой:
если 1t > 1t* то p1t иначе p1t* - для сопловой решетки;
если 2t > 2t* то p2t иначе p2t*
f(p1 h1) - для сопловой решетки;
f(p2 h2) - для рабочей решетки
если 1t > 1t* то h1t + Hс
иначе h1t* + Hс - для сопловой решетки;
если 2t > 2t* то h2t + Hр
иначе h2t* + Hр - для рабочей решетки.
Коэффициент использования энергии выходной скорости ед
Равен 0 для регулирующей и первой нерегулируемых ступеней;
(sin(2))2 - для остальных ступеней
Потери энергии с выходной скоростью кДжкг
Блок проверки рабочих лопаток на прочность:
- допускаемое изгибающие напряжения в рабочих лопатках МПа
- для ступеней с парциальным подводом пара принимаются в размере
- для нерегулируемых ступеней с полным полным подводом пара активного типа - 25-45 МПа;
- для нерегулируемых ступеней с полным полным подводом пара реактивного типа - 40-60 МПа.
- окружное усилие действующее на рабочие лопатки кН
G2·(w1·cos(1) + w2·cos(2))
Wминтабл·(b'2b2табл)3
- изгибающие напряжения рабочих лопатках кН
- Избыточные изгибающие напряжения в рабочих лопатках
- допустимый момент сопротивления см3
- допустимое знгачение хорды профиля лопаток рабочей решетки
·b2·((Wмин)доп Wмин)
Располагаемая энергия ступени кДжкг
Относительный лопаточный КПД ступени %
- по проекциям скоростей
u·(w1·cos(1) + w2·cos(2))
- по потерям энергии
(E0 - Hс - Hр - Hвс·(1-вс))
- относительная погрешность
Дополнительные потери от утечек пара:
- относительные потери энергии от утечек через диафрагменные уплотнения
- относительные потери энергии от утечек через периферийные уплотнения
- потери энергии от утечек кДжкг
Дополнительные потери от трения диска и бандажа:
- коэффициент трения
Принимаем (045 - 08)·10-3
- относительные потери энергии на трение диска и бандажа о пар
kтр·((ucф)опт)3·dср2 F1'
- потери на трение кДжкг
Дополнительные потери от парциального подвода пара:
- наличие защитного кожуха
- парциальность защитного кожуха
- число сопловых сегментов
- относительные потери на вентиляцию
если e = 1 тогда 0 иначе
·(1-e-0.5·eкож) (е·sin(1эф)
- относительные потери на концах сопловых сегментов
25·(ucф)опт)·(B2·l2)·m·ол F1'
- потери энергии от парциальности кДжкг
Дополнительные потери от влажности кДжкг
Внутренний относительный КПД ступени %
ол - (ду + пу) - тр -
Полезный теплоперепад кДжкг
Внутренняя мощность ступени кВт
Параметры пара на выходе из ступени:
- абсолютная скорость мс
Располагаемый теплоперепад кДжкг
65-001·b2l2 - для рабочей решетки.
4·dсрt - для рабочей решетки.
25·(ucф)опт)·(B2·l2)·m·ол
РАЗДЕЛ 2.ПЕРЕМЕННЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ
1.Уточнение расхода пара на турбину. Определение числа клапанов.
По диаграмме Щегляева: α0 = f(0) ; α0 = 0799
Общее количество сопл: z0= 36: z1 = 14; z2 = 11; z3 =11.
Площадь сечения каждой группы сопл:
FI=F0 * z1 z0=0.0093*1436=0.0036м2
FII= FIII=F0 * z2 z0=0.0093*1436=0.0028м2
2.Выбор способа перегрузки турбины.
Перегрузка осуществляется с помощью внутреннего обвода.
Степень парциальности регулирующей ступени при перегрузке:
Т.к. способ перегрузки — с внутренним обводом то.
Тогда формула примет вид:
Задаемся отношением
Для нашего случая перегрузки определяем общее количество сопл:
Уточняем расход пара:
Количество сопл пропускающих пар в перегрузочные клапана:
Определение расходов через сопловые группы при полном открытии регулирующих клапанов. Определяем критические расходы через группы сопл:
На основании таблицы выполняем графическое построение.
3.Определение расходов через сопловые группы при полном открытии регулирующих клапанов.
Определяем значения относительных расходов пара при полностью открытых клапанах
4.Расчет на переменный режим ЦВД многоцилиндровой турбины с перегрузкой внутренним обводом.
Поскольку ЦВД является частью турбины и за этим отсеком располагаются остальные нерегулируемые ступени группу нерегулируемых ступеней следует рассматривать как промежуточный отсек всей турбины тепловой перепад которого а следовательно и КПД практически не меняются.
По этой схеме турбина делится на два отсека. Первый отсек — регулирующая ступень второй отсек — нерегулируемые ступени давление за которыми меняется по уравнению Флюгеля. Таким образом заданное давление Рк справедливо только для расчетного режима.
Рис. 2.1.Пропуск пара через группы сопл при полном открытии регулирующих клапанов.
Таблица 2.1.Определение расходов через сопловые группы при полном открытии регулирующих клапанов
Таблица 2.2.Определение расходов через сопловые группы при полном открытии регулирующих клапанов приведено в следующей таблице
Поток через полностью открытые клапаны
Поток через частично открытый клапан
Регулирующая ступень в целом
Нерегулируемые ступени
5.Распределение давлений в регулирующей ступени
6.Распределение теплоперепадов в регулирующей ступени
7.Характеристики турбины с сопловым парораспределением
РАЗДЕЛ 3.РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ТУРБИНЫ НА ПРОЧНОСТЬ
1.Расчет бандажа рабочих лопаток РС
Материал бандажа: хромистая нержавеющая сталь 15Х11МФ
Задача сводится к расчету на изгиб балки под действием равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q:
где площадь поперечного сечения бандажа равна:
Центробежная сила от бандажа:
2.Расчет рабочих лопаток РС и 1 НРС на статическую прочность
2.1.Расчет лопаток регулирующей ступени на статическую прочность.
Центробежная сила массы всей лопатки:
Масштабный коэффициент:
Площадь лопатки с учетом масштабного коэффициента:
Напряжения растяжения в корне лопатки:
Выполняем лопатку из стали 15Х11МФ (t=550 °С).
2.2.Расчет лопаток регулирующей ступени на изгиб от парового усилия
Паровое усилие Р раскладывается на составляющие:
Из предыдущих расчетов:
GIПОК =498кгс; ; z = 147; P1рс = 996 МПа;
Р2рс = 9.7 МПа;tcp = 154 мм;lл =30 мм.
Производим пересчёт скоростей пара:
Окружное и осевое усилие будут:
В проекциях на оси XY:
Изгибающие моменты в опасном корневом сечении:
Момент сопротивления изгибу в характерных точках (из атласа профилей):
Хорда и площадь сечения профиля Р-3021А: bт = 252 ммfт = 1853 см2.
Момент сопротивления изгибу в характерных точках с учетом масштабного коэффициента:
Напряжения в характерных точках профиля:
Напряжения изгиба на входной кромке:
Напряжения изгиба на выходной кромке:
По полученным значениям строим эпюру напряжений в корневом сечении.
2.3.Расчет на прочность ленточного бандажа первой НРС
Толщина ленточного бандажа: d = 7 мм.
Материал бандажа: хромистая нержавеющая сталь: 15Х11ВМФ.
Плотность материала бандажа: ρ = 7850 кгм3.
2.4.Расчет рабочей лопатки первой НРС на статическую прочность
Веерность рабочей лопатки:
следовательно лопатка выполняется постоянного по высоте профиля.
Объем рабочей лопатки:
2.5. Расчет первой критической частоты вращения ротора
Для двухопорного ротора переменного сечения с максимальным диаметром в середине пролёта для определения первой критической частоты вращения можно воспользоваться формулой В.В. Звягинцева:
где: максимальный диаметр вала расстояние между опорами L = 48 м а сила веса ротора Gр находится по формуле:
Материал ротора: 20Х3МВФ.
Плотность данной стали составляет: .
3.Расчет вала на скручивание при коротком замыкании
При коротком замыкании крутящий момент на роторе может примерно в 10 раз превышать момент при номинальной нагрузке. Касательные напряжения при коротком замыкании:
где крутящий момент ротора равен:
Ротор изготовлен из стали 15Х12ВМФ: [s02] = 340 МПа.
Момент сопротивления вала:
Диаметр ротора равен:
Напряжения при коротком замыкании:
4.Расчет корпуса турбины в районе выхлопа
Определение напряжений в стенках корпуса вызывает значительные трудности в связи с большим разнообразием геометрических форм корпусов наличием фланцев рёбер жёсткости патрубков диафрагм значительной неравномерностью давления и температуры пара по длине корпуса. Наиболее сложным является расчёт корпуса высокого давления при значительной толщине стенок находящихся в условиях ползучести металла.
При расчёте корпуса фланцев шпилек и болтов необходимо выбирать такие режимы при которых давление в корпусе работающем с избыточным давлением будет максимальным. Этот режим соответствует максимальному расходу пара Gmax .
Местное абсолютное давление при Gmax находим из предыдущих расчётов:
По чертежу определяем необходимы геометрические размеры:
Толщина стенки корпуса: ;
Максимальный диаметр выходного патрубка корпуса:..
Материал корпуса: хромистая нержавеющая сталь 20ХМФЛ.
Допустимые нормальные напряжения: .
Внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
Приближённое значение напряжений в корпусе простейшей формы можно определить по формуле тонкостенных цилиндрических сосудов:
При приближённом расчёте толстостенного корпуса его рассматривают как цилиндр закрытый с торцов и нагруженный перепадом давления Δp.
При этом радиальные напряжения определяются следующим образом:
Тангенциальные напряжения:
Напряжения действующие вдоль оси цилиндра:
По третьей теории прочности максимально нагруженной будет внутренняя поверхность цилиндра:
Все рассчитанные напряжения не превышают допустимого значения:
РАЗДЕЛ 4.Схема концевых уплотнений турбины
Рис.8. Принципиальная схема концевых уплотнений: ЦВД ЦСД – цилиндр высокого и среднего давления; ПВД
ПНД – подогреватель высокого и низкого давления; Д – деаэратор питательной воды; РДКУ – регулятор давления концевых
уплотнений; ПВС – пароводяная смесь; СП – сальниковый подогреватель
РАЗДЕЛ 5.Принципиальная схема регулирования турбины
Турбина снабжена гидравлической системой автоматического регулирования электрогидравлическим преобразователем позволяющим вводить в систему регулирования электрический сигнал а также устройствами защит обеспечивающие останов турбины при возникновении аварийных режимов её работы.
Регулятор скорости снабжен механизмом управления который используется:
- для зарядки золотников регулятора безопасности и открытия автоматических затворов;
- для изменения числа оборотов турбины причем обеспечивается возможность синхронизации генератора при любой частоте в системе;
- для изменения нагрузки при параллельной работе генератора.
Механизм управления может приводится в действие как в ручную непосредственно у турбины так и со щита управления блока.
При мгновенном сбросе нагрузки вследствие отключения генератора регулирование турбины ограничивает возрастание числа оборотов агрегата до величины меньшей числа оборотов срабатывания регулятора безопасности. Это достигается быстрым прикрытием регулирующих клапанов.
Турбина снабжена ограничителем мощности используемым в особых случаях для ограничения открытия регулирующих клапанов регулятором скорости. Действие ограничителя мощности одностороннее: оно не препятствует закрытию регулирующих клапанов при повышении числа оборотов при снижении нагрузки.
Для защиты от недопустимого возрастания числа оборотов турбина снабжена регулятором безопасности. При достижении числа оборотов ротора на 11-12% сверх 3000 обмин происходит срабатывание двух бойков каждый из которых вызывает закрытие АЗВ АЗС и регулирующих клапанов турбины.
Обеспечена возможность повторного открытия АЗ при снижении числа оборотов до 3030 обмин.
Регулятор безопасности имеет указатель срабатывания бойков. Турбина снабжена электромагнитными выключателями действие которого аналогично действию регулятора безопасности.
Электромагнитный выключатель срабатывает под воздействием:
- реле осевого сдвига;
- реле давления при аварийном снижении давления масла в системе смазки;
- вакуумное реле при падении вакуума;
- потенциометра при падении температуры острого пара в одно из стопорных клапанов ЦВД при условии что такое же понижение температуры имеет место в трубопроводе за котлом по той же нитке;
- датчиков по расходу дистилята через обмотку статора генератора;
- указателей жидкости индуктивных установленных на демпферном баке системы масляного уплотнения вала генератора при снижении в нем уровня ниже допустимого;
- ключа дистанционного отключения турбины на блочном щите управления и защитах блока.
Регулятор давления сильфонной конструкции предназначен для автоматического поддержания давления пара в камерах регулируемых отборов с неравномерностью около 0.2 МПа для производственного отбора и около 0.04 МПа – для отопительного.
При отключении турбины вручную или от срабатывания электромагнитного выключателя осуществляется автоматическое отключение генератора от сети.
Обратные клапана установленные на трубопроводах нерегулируемых отборов пара к ПВД и ПНД (при давлении пара выше 1 ата) предназначены для предохранения турбины от разгона обратным потоком пара при закрытии автоматических затворов при отключении генератора от сети. Каждый обратный клапан закрывается принудительно сервомотором гидравлического действия.
Турбогенератор снабжен следующими защитными устройствами:
- для совместного отключения всех ПВД с одновременным включением обводной линии и - подачи сигнала (устройство срабатывает в случае повышения уровня конденсата выше допустимого)
атмосферными клапанами-диафрагмами которые установлены на выхлопных патрубках ЦНД и открываются при повышении давления выше 0.12 МПа.
Панков С. А.. Выбор конструкции и тепловой расчет паровой турбины: учебное пособие С. А. Панков ; Федеральное агентство по образованию ГОУВПО "Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина".—Иваново: Б.и. 2007.—84 с.
Дейч М. Е. Атлас профилей решеток осевых турбин: [учебное пособие для вузов] М. Е. Дейч Г. А. Филиппов Л. Я. Лазарев.—М.: Машиностроение 1965.—96 с
Жирицкий Г. С. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин Г. С. Жирицкий В. А. Стрункин.—Изд. 3-е перераб. и доп.—М.: Машиностроение 1968.—520 с
Сергеев В. А. Регулирование турбин: учебное пособие В. А. Сергеев ; Министерство образования Российской Федерации Ивановский государственный энергетический университет; под ред. С. А. Панкова.—Иваново: Б.и. 2001.—130 с

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 21 час 30 минут
up Наверх