Отчет по производственной практике

2. Основные узлы

Турбина состоит из двух основных узлов:

1. Вращающаяся часть — ротор.

2. Неподвижная часть — корпус (статор).

Перед каждым диском с рабочими лопатками  укреплен сопловой аппарат, состоящий  из нескольких неподвижных сопел, закрепленных в корпусе.

Основным  условием работы турбины является наличие  разности давлений – перед сопловым аппаратом и за рабочими лопатками.

Сопла, совместно с рабочими лопатками, образуют проточную часть турбины. В проточной части происходит двойное преобразование энергии рабочего вещества:

1. В соплах потенциальная энергия пара или газа превращается в кинетическую; на выходе из сопел скорость потока составляет сотни метров в секунду;

2. На рабочих лопатках кинетическая энергия потока непосредственно превращается в механическую работу вращения вала турбины; скорость вращения, как правило, составляет тысячи оборотов в минуту.

Число ступеней при проектировании многоступенчатой турбины выбирают с учётом заданных параметров рабочего тела, кпд и габаритных размеров турбины. С увеличением числа ступеней, улучшается экономичность, т. к. тепловые потери предыдущей ступени используются в последующей, но растут размеры, масса и стоимость турбины. При небольшом до (10—15) числе ступеней их размещают в одном корпусе (цилиндре), при большем до (30—40) — в двух или трёх корпусах. Практически все турбины, кроме маленьких вспомогательных, строят многоступенчатыми.

Рис. 4. Схематический продольный разрез активной турбины с тремя ступенями давления

(1) кольцевая  камера свежего пара; (2) сопла  первой ступени; (3) рабочие лопатки  первой ступени; (4) сопла второй  ступени; (5) рабочие лопатки второй  ступени; (6) сопла третьей ступени; (7) рабочие лопатки третьей ступени.

3. Классификация турбин

Турбогенераторы предназначены для выработки  электроэнергии в продолжительном  номинальном режиме работы при непосредственном соединении с паровыми или газовыми турбинами. Турбогенераторы устанавливаются  на тепловых и атомных электростанциях.

В зависимости  от мощности турбогенераторы подразделяются на три основные группы: мощностью 2,5-32 МВт, 60-320 МВт и свыше 500 МВт. По частоте вращения различают турбогенераторы четырех-полюсные (на частоту вращения 1500 и 1800 об/мин) и двухполюсные (на частоту вращения 3000 и 3600 об/мин) соответственно на частоты сети 50 и 60 Гц.

По виду приводной  турбины турбогенераторы классифицируются на генераторы, приводимые во вращение паровой турбиной, и генераторы с  приводом от газовой турбины.

По системе  охлаждения турбогенераторы подразделяются на машины с воздушным, с косвенным  водородным, непосредственным водородным и жидкостным охлаждением.

По применяемой  системе возбуждения турбогенераторы  классифицируются на машины со статической системой самовозбуждения, независимой тиристорной системой возбуждения и бесщеточным возбуждением.

1. Турбины конденсационные без отборов пара. В этих турбинах всё количество подводимого свежего пара, пройдя турбину и расширившись в ней до давления, меньшего, чем атмосферное (обычно 0,0035-0,005 МПа), направляется в конденсатор, где тепло отработавшего пара отдается охлаждающей воде и полезно не используется
2. Турбины конденсационные с нерегулируемыми отборами. Нерегулируемые отборы пара, называемые также регенеративными, предназначены для подогрева питательной воды, поступающей затем в парогенераторы. Количество регенеративных отборов зависит от начальных параметров пара в турбоустановке и составляет от 5 до 8. Свое название (нерегулируемые) они получили от того, что давление пара в них не остается постоянным, а изменяется самопроизвольно, в зависимости от расхода пара на турбоагрегат.
3. Турбины с регулируемыми отборами. Регулируемыми называются отборы, в которых давление отбираемого пара на всех режимах работы турбоагрегата автоматически поддерживается постоянным или же регулируется в заданных пределах с тем, чтобы потребитель получал пар определенного качества. Существует два вида тепловых потребителей: промышленные, где требуется пар с давлением до 1,3-1,5 МПа (производственный отбор) и отопительные, с потребным давлением 0,05- 0,25 МПа (теплофикационный отбор). Если требуется пар как производственного, так и отопительного назначения, то в одной турбине могут быть осуществлены два регулируемых отбора: промышленный и теплофикационный 
4. Турбины с регулируемыми и нерегулируемыми отборами. В таких турбинах предусмотрены как регенеративные, так и регулируемые. Отборы как правило, из камеры регулируемого отбора часть пара направляется на подогрев питательной воды, а остальное количество (по потребности) — тепловым потребителям.
5. Турбины с промежуточным подводом пара (турбины двух давлений). В этих турбинах в промежуточную ступень подводится пар, имеющий достаточный потенциал (давление), отработавший где-либо в технологических процессах, т.е., пар с производства, который по каким-то причинам не может быть рационально использован на самом производстве 
6. Турбины мятого пара. Эти турбины применяются для использования пара низкого давления, отходящего с производства после технологических процессов, который по каким-либо причинам не может быть использован для отопительных или технологических нужд. Давление такого пара обычно несколько выше атмосферного, и он направляется в специальную конденсационную турбину, называемую турбиной мятого пара.
7. Турбины с ухудшенным вакуумом. Турбины с ухудшенным вакуумом имеют давление на выхлопе ниже атмосферного, но в 15-20 раз выше, чем обычные конденсационные, т.е., 0,05-0,09 МПа. Отработавший пар, соответственно, имеет значительную температуру — до 90 °С. Вместо конденсатора здесь ставится бойлер, через который прокачивается сетевая вода, используемая далее для отопительных, бытовых или агрономических целей.
8. Турбины с противодавлением. У этих турбин отсутствует конденсатор. Отработавший пар, имеющий давление выше атмосферного, поступает в специальный сборный коллектор, откуда направляется к тепловым потребителям, отопительным или производственным.
9. Предвключенные турбины. Предвключенными называются турбины с противодавлением, отработавший пар которых направляется далее в обычные конденсационные турбины для глубокого расширения. В таком варианте предусматриваются два электрогенератора т.е., турбоагрегат является единым по паровому потоку, но с раздельной выработкой электроэнергии.
4. Маркировка турбин по ГОСТу

На  первом месте – буквы, обозначающие тип турбины: те же, что и при старых обозначениях: К, П, Т, ПТ и Р. Далее идет цифра – мощность в МВт.

Для турбин с промышленным или теплофикационным отбором эта цифра может быть двойной – через дробь. Меньшая цифра соответствует мощности при полностью открытом отборе, а большая – при закрытом отборе.

Следующая цифра соответствует давлению свежего  пара перед турбиной в кгс/см² или же в МПа.

Далее, для конденсационных турбин и  турбин с теплофикационным отбором – через тире – номер модели, а для конденсационных турбин с промышленным отбором пара или же турбин с противодавлением – через дробь – давление в промышленном отборе или же противодавление.

Для сверхмощных турбин атомных электростанций последняя цифра (через дробь) обозначает число оборотов ротора в минуту – 3000 или 1500.

 

 

6. ПАРОВЫЕ КОТЛЫ

6.1. Топочные устройства и принцип  работы

Паровой котел представляет собой  устройство с топкой, обогреваемое продуктами сжигаемого в ней топлива  и предназначенное для получения  пара давлением выше атмосферного, используемого вне устройства, а водогрейный котел – такое же устройство, но предназначенное для нагревания воды, находящейся под давлением выше атмосферного и используемой в качестве теплоносителя вне устройства.

В каждом топочном устройстве происходит одновременно три  процесса: горение топлива, теплоотдача излучением и улавливание некоторой части золы (при сжигании твердого топлива). Топочное устройство должно обеспечивать высокую производительность котла, экономичность, хорошее смещение топлива с воздухом, достаточную степень механизации при автоматизации топочного процесса, устойчивую работу.

Надежность работы котла во многом зависит от конструкции и работы топочных устройств. В зависимости от виду сжигаемого топлива и расположения относительно котла топочные устройства имеют различную конструкцию.

Топки классифицируются:

1. По способу расположения их относительно котла - на внутренние, внешние (нижние) и выносные;

2. По способу сжигания топлива - на слоевые (для твердого топлива), где топливо горит в слое на колосниковой решетке; камерные (для газообразного, жидкого, пылеобразного твердого топлива), где топливо горит во взвешенном состоянии; шахтные (для торфа и дров);

3. По способу удаления шлака камерные топки для пылевидного топлива - на топки с твердым и жидким шлакоудалением;

4. По способу загрузки топлива и организации обслуживания - на ручные; полумеханические и механические.

Топочные камеры по способу расположения горелок подразделяются на камеры с  фронтальным, встречным и угловым  расположением.

Топочные экраны прямоточных котлов образуют радиационную поверхность  нагрева, которая в котлах большой номинальной паропроизводительности разбивается на нижнюю радиационную часть (НРЧ), среднюю радиационную часть (СРЧ) и верхнюю радиационную часть (ВРЧ). В первых отечественных конструкциях прямоточных котлов (в основном докритического давления) применялась горизонтальная навивка экранов топочной камеры, предложенная профессором Л. К. Рамзиным. Обычно компоновка экранов предусматривала горизонтальное расположение труб, расположенных на фронтовой и задней стенах.

В котлах Рамзина трубная система в пределах НРЧ и ВРЧ не имеет промежуточных коллекторов. В современных прямоточных котлах сверхкритического давления применяются различные схемы экранирования топок. Эти схемы предусматривают применение как горизонтальных, так и вертикальных одноходовых и многоходовых трубных пакетов.

6.2. Пароперегреватели их схема и устройство

Пароперегреватель представляет собой систему стальных цельнотянутых труб, изогнутых в виде змеевиков и присоединенных к двум или более коллекторам. Расположение пароперегревателя в газоходе котла может быть горизонтальным или вертикальным. 

Пароперегреватель является одним из основных и наиболее ответственных элементов котлоагрегата, так как из всех поверхностей нагрева котельной установки, поверхность нагрева пароперегревателя находятся в самых тяжелых температурных условиях.  Применяют пароперегреватели - конвективные, полурадиационные и радиационные. В котельных агрегатах низкого и среднего давления используют конвективные пароперегреватели. В зависимости от направления движений газов и пара, различают три основные схемы включения пароперегревателя в газовый поток:

1. Прямоточную, при которой движение газов и пара осуществляется параллельно;
2. Противоточную  –  с движением газов и пара навстречу друг другу ;
3. Смешанную.

В случае прямоточной схемы пароперегревателя  в отопительном котле наиболее высокая температура газов соответствует области наиболее низкой температуры пара. В принципе это должно обеспечивать низкие температуры металла пароперегревателя, однако при наличии капель котловой воды, поступающих с насыщенным паром из сепарационных устройств барабана, соли, содержащиеся в данных каплях, будут осаждаться на первых рядах змеевиков, приводя к резкому повышению температуры металла. Кроме того, при такой схеме движения теплоносителей температурный напор (усредненная по поверхности разность температур греющей и нагреваемой сред) минимален, что требует увеличения необходимой поверхности пароперегревателя.

Рис. 5. Схемы включения пароперегревателей в газовый поток

а) При прямоточной схеме движения пара требуется большая поверхность нагрева пароперегревателя, что вызвано относительно низким температурным перепадом (температурным напором) между дымовыми газами и паром. Кроме того, при такой схеме возможны пережоги труб в первых змеевиках (по ходу пара), так как соли, уносимые паром из барабана котла откладываются в них больше, чем в последних змеевиках. В современных паровых котлах эту схему применяют редко.

б) При противоточной схеме движения в отопительном котле змеевики, обогреваемые продуктами горения с наиболее высокой температурой, встречают уже перегретый пар и охлаждаются при этом недостаточно. В результате, несмотря на то, что металл змеевиков пароперегревателя работает в наиболее тяжелых температурных условиях, температурный напор в этой схеме максимальный, а необходимая поверхность теплообмена минимальна, что позволяет делать пароперегреватели с такой схемой движения весьма компактными. 
 в) Оптимальной по условиям надежности работы является смешанная схема включения пароперегревателя, при которой первая по ходу пара часть пароперегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара происходит во второй его части при прямоточном движении теплоносителей. При этом в части змеевиков, расположенных в области наибольшей тепловой нагрузки пароперегревателя (в начале газохода), будет умеренная температура пара, а завершение процесса его перегрева происходит при меньшей тепловой нагрузке. Соотношение противоточной и прямоточной частей пароперегревателя выбирается из условия одинаковых температур металла в начале и в конце змеевика его прямоточной части.

3. Водный режим паровых котлов

Предварительная подготовка воды полностью не исключает  присутствия в ней солей, механических примесей и газов, так как некоторое  их количество остается после обработки  и, кроме того, при прохождении  по тракту тепловой схемы вода уносит продукты коррозии, а также с различными присосами в нее попадают газы. Частично соли и газы удаляют в обессоливающих установках, деаэраторах. Для надежной работы котла очистка питательной воды до входа в него оказывается также недостаточной. В процессе выпаривания воды (например, в барабане котла при температуре насыщения) происходит накопление солей, обусловленное различным их количеством в питательной (котловой) воде и в паре.

Поэтому дополнительно в самом котле  предусматриваются обработка воды и организация водного режима, позволяющие уменьшить накипеобразование, прикипание шлама, вынос солей в турбину и коррозию. Организуются фосфатирование, обработка воды гидразином и комплексонами или комплексонно-щелочная продувка, ступенчатое испарение и промывка пара конденсатом или питательной водой. Кроме того, периодически проводятся водные и химические промывки, а при остановке котла на длительное время производят консервацию пароводяного тракта.