Проект паровой турбины К-14-3,5

1. Рабочий чертёж поперечного разреза паровой турбины типа К-14-3,5 А1
2. Чертёж продольного разреза турбины А1х2: переднее уплотнение – 0,2-0,4, уплотнение диафрагм 2-6 ступени – 0,4-0,5, диафрагм 7-13 ступени 0,4-0,5 и заднее уплотнение – 0,2-0,4.

Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 65 страницах. В пояснительной записке рассмотрен расчёт одноцилиндровой паровой турбины со следующими исходными данными:

Рассмотрено описание конструкции турбины типа К-14-3,5:

• Назначение - для привода генератора электрического тока мощностью 14 МВт, где частота вращения 50 об/с;
• Роторы турбины и генератора соединены посредством упругой муфты;
• Турбина одноцилиндровая и одновальная. Проточная часть состоит из двухвенечной ступени скорости, а также 13 ступеней давления;
• Корпус турбины литой;
• Все рабочие лопатки имеют бандаж, диафрагмы центрируются с помощью радиальных штифтов.

Рассмотрена регулирующая ступень:

Выполнен расчетный режим работы турбины, где мощность - 11900 кВт.

Найдена частота вращения ротора турбины - 3000 об/мин.

Выбран способ регулирования - сопловое, потому что весь поток пара частями протекает через регулирующие клапаны, каждый из которых реализует подвод только к своей группе сопел.

Регулирующая ступень охарактеризована тем, что при изменении нагрузки подвод пара осуществлен через несколько открытых регулирующих клапанов, каждый из которых даёт доступ к изолированной группе сопел.

Рассмотрена проточная часть исходной двухвенечной ступени скорости, где основные конструктивные параметры представлены в таблице.

Произведён тепловой расчет двухвенечной ступени скорости:

Произведён выбор расчетного варианта регулирующей ступени, где ориентировочная степень парциальности при максимальном расходе пара – 0,226, давление в камере регулирующей ступени – 1,7 МПа, число сопел – 4.

Рассчитаны треугольники скоростей и потери энергии в решетках регулирующей ступени, где по результатам расчета построены треугольники скоростей регулирующей ступени и тепловой процесс в i,s – диаграмме.

Рассмотрены нерегулируемые ступени:

Представлены типы нерегулируемых ступеней: ступени высокого,  среднего и низкого давления.

Рассчитаны ориентировочные параметры последней ступени:

• Площадь, ометаемая рабочими лопатками – 1,580 м²;
• Средний диаметр – 1,59 м;
• Значение высоты лопатки – 0,318 м
• Скорости выхода потока – 151,594 м/с;
• Тепловой перепад – 111,033 кДж/кг;
• Степень реактивности последней ступени – 0,373;
• Характеристический коэффициент – 0,52.

Рассмотрены ориентировочные параметры первой нерегулируемой ступени:

• Расход пара – 12,996 кг/с;
• Коэффициент – 0,44;
• Степень парциальности впуска пара – 12,5 мм;
• Перепад энтальпий – 63,725 кДж/кг.

Рассмотрены ориентировочные параметры промежуточных ступеней давления. Формирование проточной части нерегулируемых ступеней, где расчитанные теплоперепады нанесены на диаграмму и соединены плавной линией, иллюстрируя закон изменения располагаемых тепловых перепадов в нерегулируемых ступенях вдоль проточной части.

Рассчитано число нерегулируемых ступеней давления – 13, и распределение теплового перепада между ними произведено графо–аналитическим методом.

Детальный тепловой расчет нерегулируемых ступеней давления выполнен последовательно:

Расчет направляющих лопаток первой ступени представлен в таблице:

Выполнен расчет рабочих лопаток первой ступени:

Расчёты по определению потерь энергии, КПД и внутренней мощности представлены в таблице:

Треугольники скоростей нерегулируемых ступеней изображены на рисунках.

Построен тепловой процесс в i,s - диаграмме промежуточной нерегулируемой ступени, где полная энтальпия пара перед ступенью – 3006,944 кДж/кг, потеря энергии в направляющем аппарате – 6,006 кДж/кг, выходная кинетическая энергия потока, покидающего ступень – 1,451 кДж/кг.

Произведён расчет осевого усилия, действующего на ротор турбины:

• Вычислено давление за направляющим аппаратом у корня – 0,336 МПа;
• Решено уравнение для определения степени реактивности – 0,334 МПа;
• Построены графики зависимости;
• Найдена изоэнтропийная скорость в разгрузочных отверстиях – 36,693 м/с;
• Определено характеристическое отношение – 3,099;
• Рассчитано осевое усилие, действующее на ротор – 5618,049 Н.

Рассмотрены требования к материалам:

• Использован материал с большим коэффициентом теплопроводности и малым коэффициентом линейного расширения;
• Применяемые материалы обладают малой чувствительностью к концентраторам напряжений;
• Материалы с высоким декрементом затухания колебаний имеют большую долговечность работы.

Установлено, что материалы цельнокованных, сварных роторов и валов сборных роторов владеют высокими показателями прочности и огромной способностью гасить вибрацию, где уровень свойств обеспечен по всей площади сечения валов.

Рассчитаны технико-экономические показатели турбины:

Рассмотрено определение размеров патрубков отбора пара из турбины в таблице.

Представлена техника безопасности:

• Для недопущения несчастных случаев трубопроводы свежего пара, отборы турбины, маслопроводы покрыты теплоизоляцией;
• В роторе турбины установлены два дополнительных бойковых автомата безопасности;
• Во избежание сильных напряжений, передний подшипник выполнен подвижным; В турбине предусмотрена установка датчиков давления масла в подшипниках; Отслеживание показаний приборов недопущением аварийных ситуаций.

Программа: Компас 3D v