ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Электростанции
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ТИПЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
Тепловые станции
  • Парогенератор
  • Основные энергетические насосы КЭС
  • Газотурбинные установки
  • Теплофикационные электростанции
  • Общее знакомство с паровой турбиной ТЭС
  • Атомные станции
  • Перспективы атомных электростанций
  • Нейтрон
  • Основные компоненты ядерного реактора
  • Классификация ядерных реакторов
  • Тепловые контуры атомных станций
  • Экономическая эффективность ядерной энергии
  • Основные типы реакторов,
    принятые к промышленной реализации
  • АЭС с уран-графитовыми канальными реакторами
  • АЭС с реакторами на быстрых нейтронах (БН)
  • Неоклассическая диффузия
    в магнитном поле токамака
  •  

    Турбины тепловых и атомных электростанций

    В настоящем УМК использованы термины с соответствующими определениями:

    Базисный режим – режим работы, при котором заданное количество мощности блока остается постоянным в течение длительного времени.

    Базовые турбины – турбины, служащие для покрытия базовой части графика электрической нагрузки. Они работают постоянно при номинальной нагрузке или близкой к ней.

    Безотказность – свойство турбины непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторой наработки. Средняя наработка на отказ для турбин ТЭС мощностью 500 МВт и более должна быть не менее 6250 ч, а меньшей мощности – не менее 7000 ч, а для турбин АЭС – не менее 6000 ч.

    Вал ротора турбины – элемент ротора турбины, соединенный с дисками, на которых располагаются рабочие лопатки.

    Валопровод турбоагрегата – система роторов турбины, электрогенератора и возбудителя, соединенных муфтами в единый вращающийся узел.

    Влажный пар – пар, содержащий капли влаги. Предельно допустимая влажность пара в паровой турбине составляет от 10 до 13 %.

    Внутренний относительный к.п.д. турбины – отношение действительного теплоперепада к располагаемому.

    Возбудитель – электрическая машина, ротор которой соединен с ротором электрогенератора, служащая для питания его роторных обмоток, создания вращающегося электромагнитного поля и генерации тока в обмотках статора электрогенератора.

    Вторичный теплоноситель – теплоноситель, воспринимающий теплоту.

    Выходной диффузор – расширяющийся канал на выходе компрессора и газовой турбины, позволяющий преобразовать скорость выходного потока в давление.

    Газовая турбина – турбомашина, преобразующая потенциальную энергию продуктов сгорания, полученных в камере сгорания, в механическую энергию вращения ее ротора, который приводит компрессор и/или электрогенератор.

    Газотурбинный агрегат – энергетическая машина, состоящая из ГТУ и электрогенератора.

    ГТУ простого термодинамического цикла газотурбинная установка, состоящая из одного компрессора, одной или нескольких камер сгорания, работающих в одинаковых условиях, и одной газовой турбины, обеспечивающих последовательные однократные процессы сжатия, нагрева и расширения рабочего тела ГТУ.

    Давление – результирующая сила ударов молекул газа или пара, действующих на единицу площади сосуда, в котором они заключены.

    Двухвальная турбина – турбина, состоящая из двух турбин, каждая со своим валопроводом и электрогенератором, связанных только потоком пара, который последовательно проходит через них.

    Деаэратор – устройство, предназначенное для удаления из воды растворенных в ней кислот и агрессивных газов, способствующих интерсивной коррозии стенок парогенераторов, трубопроводов, теплообменников и другого оборудования.

    Диск ротора турбины – элемент ротора турбины, соединяемый с валом ротора, на котором устанавливаются рабочие лопатки.

    Диффузор – расширяющийся канал, в котором скорость потока преобразуется в давление.

    Докритическое давление - давление меньше 22,064 МПа. 

    Запорная арматура – устройства, предназначенные для перекрытия потока рабочей среды.

    Кавитация – образование разрывов сплошности в тех местах потока, где давление снижается до значения, соответствующего насыщению при данной температуре жидкости.

    Конденсатор – оборудование, предназначенное для поддержания минимальной температуры термодинамического цикла преобразования энергии.

    Конденсационная установка – совокупность конденсатора, системы подачи охлаждающей воды в конденсатор с помощью циркуляционных насосов, системы откачки образующегося из пара конденсата конденсатными насосами и системы удаления воздуха из парового пространства конденсатора, обеспечивающих выполнение конденсатором своих функций.

    Конденсационные турбины – турбины, отработавший пар которых поступает в конденсатор.

    Конструктивный (проектный) расчет – расчет, задачей которого является определение необходимых геометрических размеров поверхности теплообменного аппарата.

    Контактный теплообменник – теплообменник, где теплота предается непосредственно от одного теплоносителя к другому.

    Концевое уплотнение – уплотнение вала на выходе из цилиндра турбины, не допускающее значительной утечки пара из цилиндра в зазор между вращающимся ротором и неподвижным статором.  а

    Корпус цилиндра – элемент статора, охватывающий невращающиеся детали цилиндра: обоймы диафрагм, диафрагмы, обоймы концевых уплотнений и др. Корпус цилиндра имеет горизонтальный фланцевый разъем для удобства сборки и разборки турбины.

    Коэффициент скорости – отношение действительной скорости к теоретической.

    Критический  размер трещины – глубина трещины, при достижении которой происходит практически мгновенное хрупкое разрушение детали с тяжелыми последствиями. Наиболее опасны трещины в роторах и паропроводах энергоблоков.

    Лабиринтовое уплотнение – последовательная совокупность кольцевых щелей, образованных невращающимися острыми гребнями, расположенными с малым радиальным зазором по отношению к поверхности уплотняемого вала, и кольцевых камер между ними. Лабиринтовое уплотнение обеспечивает малую протечку пара мимо решеток турбины.

    Маневренность – способность турбины и энергоблока к быстрым и частым изменениям нагрузки, пускам и остановкам.

    Маслоохладитель – теплообменный аппарат, служащий для охлаждения масла, подаваемого к подшипникам турбины из масляного бака, в который сливается масло, нагретое в подшипниках.

    Модуль – отдельный технологически завершенный в заводских условиях элемент конструкции.

    Муфта – узел, обеспечивающий соединение соседних роторов и передающий мощность с одного ротора на другой.

    Надежность – свойство энергоблока или паровой турбины обеспечивать бесперебойную выработку мощности при предусмотренных затратах топлива и с установленной системе эксплуатации, технического обслуживания и ремонтов, а также не допускать ситуаций, опасных для людей и окружающей среды.

    Нарушение нормальных условий эксплуатации – любое отклонение от проектных эксплутационных режимов, связанное с выходом из строя какой-либо регулирующей системы, трубопровода внутри сосуда, невозврата предохранительного клапана и т.д., при котором возможна эксплуатация реактора до ликвидации этого отклонения.

    Насос в широком смысле слова машина для сообщения энергии рабочей среде. В зависимости от рода рабочего тела различают насосы для капельных жидкостей (насосы в узком смысле слова) и насосы для газов (газодувки и компрессоры)

    Обратная арматура – устройства для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды.

    Опора – корпус подшипника с установленным в нем опорным вкладышем, служащая для опирания вращающегося валопровода на статор через тонкую масляную пленку.

    Отбор турбины – пар, выводимый из проточной части турбины для нагрева питательной и/или сетевой воды.

    Относительный лопаточный к.п.д. турбинной ступени – отношение полезной работы, отдаваемой потоком в каналах рабочей решетки, к располагаемой энергии потока.

    Охладители дренажа – встроенные или выносные теплообменники, в которых конденсат греющего пара охлаждается до температуры, близкой к температуре воды на выходе рядом стоящего подогревателя.

    Охлаждающая вода – вода, поступающая в трубный пучок конденсатора для обеспечения его низкой температуры и соответственно низкого давления конденсации из реки, пруда-охладителя или градирни.

    Пакет рабочих лопаток – совокупность нескольких рабочих лопаток, установленных на диске и объединенных ленточным бандажом или связующей проволокой с целью увеличения вибрационной надежности.

    Паровая турбина – энергетическая турбомашина, элемент парового турбоагрегата, преобразующий потенциальную энергию пара высоких параметров в механическую энергию вращения ее ротора, приводящего электрогенератор.

    Паровой компенсатор давления – специальный внешний источник для создания необходимого давления.

    Парогазовая установка – энергетическая установка, в которой электроэнергия вырабатывается ГТУ и паровой турбиной за счет теплоты уходящих газов ГТУ.

    Парогазовый цикл ядерной энергетической установки – цикл, в верхней температурной ступени которого используется газотурбинный цикл, а в нижней ступени – паротурбинный.

    Первичный теплоноситель – теплоноситель с более высокой температурой.

    Перегретый пар - пар, перегретый по отношению к температуре насыщения.

    Переменный режим – режим работы, при котором заданное значение мощности является функцией времени и определяется суточным графиком нагрузки энергосистемы.

    Питательная вода – вода, поступающая в парогнератор.

    Поверхностный теплообменник – теплообменник, в котором имеется твердая стенка – поверхность теплообмена, через которую теплота передается от одного теплоносителя к другому.

    Полная (развернутая) тепловая схема – схема, включающая в себя все оборудование, все агрегаты и системы.

    Полный установленный срок службы турбины – гарантированный заводом-изготовителем срок службы паровой турбины, составляющий для турбин ТЭС не менее 40 лет, а турбин АЭС – не менее 30 лет. На быстроизнашивающиеся детали, замена которых предусмотрена техническим обслуживанием, срок службы не распространяется.

    Полупиковые турбины – турбины, предназначенные для покрытия полупиковой части графика электрической нагрузки.

    Предохранительная арматура – устройства, для автоматической защиты оборудования от аварийных изменений параметров или направления потока рабочей среды.

    Принципиальная тепловая схема – схема, включающая в себя только основное оборудование.

    Промежуточный пароперегреватель – элемент котла, служащий для промежуточного перегрева пара.

    Промежуточный перегрев пара – это повышение температуры пара в промежуточном пароперегревателе котла после его расширения в ЦВД турбины. Служит для уменьшения конечной влажности в конце турбины и повышения экономичности турбоустановки.

    Проточная часть корпуса насоса – каналы, подводящие к рабочему колесу и отводящие от него рабочую жидкость. 

    Проточная часть турбины – совокупность ступеней турбины, которые обеспечивают преобразование потенциальной энергии пара или газа в кинетическую энергию вращения ротора турбины.

    Рабочая решетка – совокупность вращающихся одинаковых рабочих лопаток, образующих каналы, в которых происходит поворот потока пара (газа), поступающего из сопловой решетки, и преобразование кинетической энергии потока пара (газа) в механическую энергию вращения ротора турбины.

    Рабочие лопатки – профилированные элементы, установленные на диске специальным образом и образующие рабочую решетку.

    Расчетный ресурс – наработка турбины, которая гарантируется заводом-изготовителем и при достижении которой должен быть рассмотрен вопрос о ее дальнейшей эксплуатации.

    Регенеративные подогреватели – теплообменные аппараты, в которых происходит нагрев питательной воды паром отборов паровой турбины.

    Регенеративный подогрев рабочего тела – подогрев, осуществляемый за счет отбора части пара в процессе его расширения в турбине в одной или нескольких точках.

    Регенеративный теплообменник – теплообменник, где горячий и холодный теплоносители поочередно контактируют с твердой стенкой.

    Регулирующая арматура – устройства, предназначенные для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода.

    Рекуперативный теплообменник – теплообменник, где оба теплоносителя постоянно, но с различных сторон контактируют с разделяющей твердой стенкой.

    Ресиверные трубы – паропроводы перепуска пара из ЦСД или ЦВД в ЦНД.

    Ресурс – суммарная наработка турбины от начала эксплуатации до предельного состояния.

    Ротор турбины – вращающийся узел цилиндра турбины, состоящий из вала, дисков и рабочих лопаток, соединяемый с роторами соседних цилиндров или ротором электрогенератора.

    Сверхкритическое давление пара – давление, большее 22,064 Мпа.

    Система защиты турбины – система, обеспечивающая прекращение подачи пара в турбину и ее остановку при возникновении аварийных ситуаций.

    Скорость – путь, пройденной точкой в единицу времени. Обычно скорость среды в технологическом оборудовании ТЭС измеряют в м/с.

    Сопловая лопатка – невращающийся элемент специального профиля, служащий для создания сопловых каналов, в которых потенциальная энергия пара (газа) преобразуется в кинетическую энергию потока пара (газа).

    Сопловая решетка – совокупность неподвижных одинаковых сопловых лопаток, образующих суживающиеся (сопловые) каналы, обеспечивающие преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую энергию струй пара для дальнейшего ее превращения в энергию вращения ротора турбины.

    Средний срок службы до капитального ремонта – период между капитальными ремонтами турбины. В соответствии с ГОСТ он должен быть не менее б лет.

    Статическая программа изменения параметров – это желаемая зависимость основных параметров установки от ее мощности в установившихся режимах.

    Статор турбины – неподвижная (невращающаяся) часть турбины, включающая корпус, обоймы, диафрагмы и корпуса подшипников с опорными и упорным вкладышами.

    Стационарные турбины – турбины, сохраняющие неизменными свое местоположение при эксплуатации.

    Степень парциальности – доля окружности, по которой подводится рабочее тело к рабочим лопаткам.

    Ступень турбины – совокупность сопловой (невращающейся) и рабочей (вращающейся) решеток, обеспечивающих преобразование части потенциальной энергии пара (газа) в механическую энергию вращения ротора турбины.

    Температура – мера интенсивности движения молекул. В системе СИ температура измеряется в Кельвинах. В теплотехнике принято пользоваться стоградусной шкалой (градусами Цельсия).

    Тепловая схема – схема преобразования и использования тепловой энергии рабочего тела в энергетической установке.

    Тепловая энергия – неупорядоченная форма энергии, измеряемая в калориях (кал) и кратных ей величинах.

    Теплообменный аппарат – устройство, предназначенное для передачи теплоты от одного тела (теплоносителя) к другому, в целях осуществления различных технологических процессов – нагревания, охлаждения, кипения, конденсации.

    Теплофикационные паровые турбины – турбины, предназначенные для выработки тепловой и электрической энергии, имеющие для этих целей электрогенератор и один или несколько регулируемых отборов пара.

    Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) – часть энергетического хозяйства от добычи (производства) энергетических ресурсов до получения энергоносителей потребителями.

    Транспортная турбина – турбина, изменяющая свое местоположение в пространстве.

    Трубный пучок конденсатора – совокупность трубок, на которых происходит конденсация пара, поступающего из турбины.

    Турбина с противодавлением – паровая турбин типа Р с конечным давлением, больше атмосферного.

    Турбоагрегат – совокупность паровой турбины, электрогенератора и возбудителя, объединенных одним валопроводом, обеспечивающим преобразование потенциальной энергии пара в электроэнергию.

    Удельная работа (напор) насоса – полное количество энергии, сообщаемой 1 кг рабочей среды.

    Усталость металла – явление разрушения материала под действием большого числа сравнительно небольших нагрузок, переменных во времени, приводящих к появлению трещин и их росту до критического размера, после чего следует внезапное хрупкое разрушение.

    Фазоразделительная арматура – устройства для автоматического разделения рабочих сред в зависимости от их фазового состояния.

    Физический пуск – пуск, при котором уровень мощности достигает приблизительно 0,1 % номинального.

    Фундамент – строительная рамная железобетонная конструкция, состоящая из верхней и нижней фундаментных плит и колонн, служащая для размещения турбоагрегата конденсатора и вспомогательного оборудования ТЭС.

    Хрупкое разрушение – практически мгновенное разрушение металла или детали без видимых пластических деформаций, обычно вследствие достижения трещиной критического размера.

    Цикл Брайтона – простой цикл ядерной газотурбинной установки.

    Цикл Ренкина – цикл, который лежит в основе работы конденсационной ТЭ и АЭС.

    Цилиндр высокого давления (ЦВД) – цилиндр турбины, в который поступает свежий пар из котла; после расширения в ЦВД пар направляется либо в ЦСД, либо на промежуточный перегрев в котел.

    Цилиндр низкого давления (ЦНД) – цилиндр турбины, в который поступает пар из ЦСД; после расширения в ЦНД пар направляется в конденсатор.

    Цилиндр среднего давления (ЦСД) – цилиндр турбины, в который поступает пар из ЦВД; после расширения в ЦСД пар направляется в ЦНД. 

    Цилиндр турбины – самостоятельный узел паровой турбины, имеющий собственный ротор и статор, паровпускной и выходной паровые патрубки.

    Циркуляционный насос – насос, подающий охлаждающую воду в трубный пучок конденсатора турбины.

    Частота вращения – число оборотов вала в единицу времени.

    Эжекторная установка – установка, предназначенная для удаления (отсоса) из конденсатора и уплотнений воздуха и других газов, поступающих туда из турбины и засасываемых через неплотности примыкающего к конденсатору пароводяного тракта.

    Электрогенератор – электрическая машина, преобразующая механическую энергию вращения ее ротора в электрический ток, подаваемый на трансформатор ТЭС.

    Электроэнергетика – подсистема энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях и ее доставку потребителям по линиям электропередачи.

    Энергетика – совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов.

    Энергетическая турбина – турбина, служащая для привода электрогенератора, включенного в энергосистему.

    Энергетический пуск – пуск, в процессе которого постепенно достигается номинальный уровень мощности.

    Ядерная энергетическая установка – комплекс оборудования, обеспечивающий работу ядерного реактора, вывод из реактора тепловой энергии и преобразование ее в энергию другого вида.

    Одномерное движение – движение, при котором скорость, давление, плотность, температура и другие параметры потока зависят от одной координаты, направление которой совпадает с направлением скорости потока.

    Абсолютная скорость – скорость потока, рассматриваемая в системе координат, вязанной с неподвижным наблюдателем.

    Относительная скорость – скорость потока, рассматриваемая с наблюдателем, вращающимся вместе с рабочими лопатками.

    Радиальные ступени – ступени, в которых поток пара протекает в плоскости, перпендикулярной оси турбины, и движется или от центра к периферии, или, наоборот, от периферии к центру. 

    ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ