Проектирование турбины высокого давления К-210-12,8 ЛМЗ

1. Чертеж турбины высокого давления модели К-210-12,8 ЛМЗ, А1, в продольном разрезе

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 34 листах. В работе выполнена разработка цилиндра высокого давления турбины модели К-210-12,8 ЛМЗ и выполнен его расчет.

Приведено описание турбины. От котла свежий пар поступает по двум паропроводам к двум стопорным клапанам турбины. Проходя стопорные клапаны, пар направляется к четырем регулирующим клапанам. В турбине имеется сопловое парораспределение, поэтому подача пара каждым клапаном выполняется к одной из четырех сопловых коробок. После прохождения регулирующей ступени и тринадцати ступеней отсека, пар проходит в промежуточный пароперегреватель и оттуда направляется к стопорным клапанам ЦСД. Турбина обладает номинальной мощностью 210 МВТ и параметрами свежего пара: давление - 12,8 МПа, температура 550 ºС. Значение давления в конденсаторе составляет 3,5 кПа. Поток пара, проходящий через стопорные и регулирующие клапаны ЦСД, расширяется в одиннадцати ступенях ЦСД. Затем пар проходит в двухпоточный ЦНД через две ресиверные трубы диаметром 1,52 м. В составе каждого ЦНД содержится четыре ступени. Особенность цилиндра низкого давления заключается использовании ступени Баумана, известной как "полуторный" выхлоп. В третьей ступени поток пара направляется с верхнего яруса в конденсатор. Поток с нижнего яруса попадает в 4-ю ступень ЦНД. Роторы цилиндров соединены жесткой муфтой. Между ними установлен опорно-упорный подшипник. Потоки пара в цилиндрах проходят в противоположных направлениях. Диски из стали насажены на вал в горячем состоянии, образуя сборный ротор ЦНД. Лопатки обладают высокими коррозионно- и жаростойкими характеристиками. Крышка и нижняя половина корпуса ЦВД отлиты из легированной, жаропрочной стали 15Х1М1ФЛ. Корпус одностенный и имеет вваренные сопловые коробки.

Произведен предварительный расчет. Рассчитана номинальная мощность ЦВД, равная 68,72 МВт. Для построения ориентировочного процесса расширения пара выполнено вычисление значений: потерь давления на впуске 12,16 МПа, величины давления за последней ступенью турбины 2,29 МПа, располагаемого теплового перепада 489 кДж/кг. Построен график расширения пара.

Сделан ориентировочный расчет регулирующей ступени. Принята регулирующая ступень одновенечная по величине теплового перепада на регулирующую ступень 70-100 кДж/кг и по прототипу проектируемой турбины.

Выполнено определение размеров первой нерегулируемой ступени. Определена фиктивная скорость 245 м/с, окружная скорость 127,4 м/с, средний диаметр 0,81 м, отработанный в соплах теплоперепад 27 кДж/кг, скорость истечения из сопел 232 м/с.

Аналогично определены размеры последней ступени. Определено число нерегулируемых ступеней – 9.

Проведен подробный расчет ступеней цилиндра высокого давления.

В ходе расчета регулирующей ступени вычислены значения:

Рассчитаны параметры сопел: скорость на выходе из решетки 403 м/с, число Маха 0,615, режим течения – докритический, проходная площадь горловых сечений 0,0184 м², высота сопловой решетки 27,3 мм, ее профиль С-90-12А, шаг 72,36 мм, число лопаток 29, выходная ширина сопловых каналов 18,7 мм. Вычислены потери – 6,1 кДж/кг.

По аналогии определены параметры рабочей решетки. Определен внутренний относительный КПД ступени 0,764 и внутренняя мощность 13820 кВт.

Выполнен детальный расчет трех нерегулируемых ступеней с определением основных значений.

Для турбины в целом рассчитана мощность 86 МВт, электрическая мощность 81,7 МВт, внутренний относительный КПД 0,809. Разработаны графики процесса расширения пара в трех ступенях и треугольники скоростей.

Составлена схема регулирования агрегата. Особенность системы регулирования турбины связана с использованием промежуточного перегрева пара. В системе регулирования применен промежуточный проточный золотник. Его положением управляет золотник регулятора частоты при медленном изменении нагрузки. При быстром изменении - дифференциатор, который обеспечивает регулирование по ускорению. Конструкция дифференциатора включает в состав золотник и подвижную буксу, которые расположены в корпусе. Они образуют следящую систему. Механизм управления турбиной представлен винтовой парой. Ее привод осуществляется дистанционно электродвигателем и вручную. В момент смещения верхнего конца рычага регулятора в сторону, происходит уменьшение слива и увеличение давле­ния под золотником.

Это обеспечивает открытие регулирующих клапанов, за счет чего увеличивается частота вращения или нагрузка турбины. В состав системы защиты агрегата от раз­гона включен сдвоенный авто­мат безопасности, блок золот­ников, предохранительные выклю­чатели и сервомоторы стопорных клапанов ЦВД и сервомоторы стопорных клапанов ЦСД с соответствующими золотниками. В импульсную линию главного золотника введен регулятор за­щиты по давлению свежего пара, который автоматически разгружает тур­бину в случае паде­ния давления пара за котлом. В состав импульсной линии промежу­точного золотника введен электрогидравлический преобразователь, посредством которого в систему регулирования вводятся электрические сигналы.

Разработана схема концевых уплотнений.

В работе спроектирован цилиндр высокого давления турбины модели К-210-12,8 ЛМЗ и выполнен его расчет.

В программе: Компас 3D v