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
  •  

    Общее знакомство с паровой турбиной ТЭС

    На рисунке 2 показана компоновка ТЭС, основное генерирующее оборудование которой установлено в турбинном (паровая турбина и электрический генератор) и котельном (энергетический котел) отделениях.

    1 - машинный зал; 2 - электрогенератор; 3 - подъемный кран для монтажных и ремонтных работ; 4, 5 - цилиндры высокого, среднего и низкого давлений паровой турбины; 6 - деаэраторная этажерка; 7 - деаэратор; 3 - котельное отделение; 9 - подъемный кран для обслуживания котла; 10 - котел; 11 - воздухоподогреватель; 12 - дымовая труба; 13 - дымосос; 14 - вентилятор рециркуляции горячих газов; 15 - забор воздуха; 16 - помещение блочного щита управления; 17 - паропроводы; 18 - конденсатные насосы; 19 - конденсатор; 20 - возбудитель электрогенератора

    Рисунок 2. Компоновка тепловой электрической станции

    Далее (рисунок 3) рассматривается конструкция трехцилиндровой паровой турбины. Главными элементами турбины являются ее цилиндры: ЦВД - цилиндр высокого давления; ЦСД – среднего давления; ЦНД – низкого давления, в турбинных ступенях которых происходят процессы преобразования тепловой энергии водяного пара. Каждый цилиндр состоит из корпуса и ротора. Все корпуса имеют горизонтальный фланцевый разъем. В паровых турбинах совокупность всех неподвижных ее частей принято называть статором, а вращающихся - ротором. Система роторов высокого давления (РВД), среднего давления (РСД), низкого давления (РНД) совместно с роторами электрогенератора и возбудителя называется валопроводом турбоагрегата. Валопровод располагается в подшипниках, устанавливаемых в соответствующих корпусах.

    Водяной пар из котельного агрегата энергоблока по главным паропроводам через стопорные и регулирующие клапаны поступает в проточную часть ЦВД, после расширения в которой направляется на промежуточный перегрев. После промперегрева пар через регулирующие клапаны направляется в проточную часть ЦСД и далее, через ресиверные трубы, в двухпоточный ЦНД. После расширения в ЦНД водяной пар направляется в конденсатор турбоустановки, в котором происходит его конденсация. Именно здесь имеет место основная потеря теплоты в турбоустановке. В проточной части турбины от первой до последней ее ступеней удельный объем водяного пара по мере понижения его давления (в процессе расширения пара) увеличивается, что требует роста площадей проходных сечений проточной части турбинных ступеней. Это достигается увеличением размеров лопаточного аппарата этих ступеней. Например, длина рабочих лопаток первой ступени ЦВД паровой турбины составляет (20 ÷ 50) мм, а последней ЦНД может достигать значений (960 ÷ 1200) мм.

    В процессе расширения водяного пара в турбинных ступенях соответствующих цилиндров турбины в роторе формируется крутящий момент, обеспечивающий вращение валопровода с заданной частотой n. В энергетических турбинах ТЭС России частота вращения n=50 с-1 определяется частотой вырабатываемого в электрогенераторе электрического тока f=50 Гц. Для поддержания заданной частоты вращения при различных нагрузках паровая турбина обеспечена системой автоматического регулирования.

    1 - трубопровод водяного пара к ЦВД; 2 - кожух; 3 - сервомотор регулирующего клапана ЦСД; 4 - регулирующий клапан ЦСД; 5 - ротор ЦСД (РСД); 6 - ресиверная труба, перепускающая пар из ЦСД в ЦНД; 7 - левый радиальный (опорный) подшипник ЦНД; 8 - верхняя половина корпуса ЦНД; 9 - паровпускная камера ЦНД; 10 - атмосферный клапан, открывающий при недопустимом повышении давления в выходном патрубке ЦНД; 11 - ротор ЦНД (РНД); 12 - полумуфта для присоединения ротора электрогенератора; 13 - поверхности горизонтального разъема корпусов цилиндров; 14 - выходной патрубок ЦНД, по которому водяной пар направляется в конденсатор, расположенный под турбиной; 15 - опорный пояс ЦНД; 16 - вкладыш правого радиального подшипника ЦНД; 17 - рабочие лопатки последней ступени ЦНД; 18 - нижняя половина корпуса ЦНД; 19 - переднее концевое уплотнение ЦНД; 20 - вкладыш левого радиального подшипника ЦНД; 21 - муфта, соединяющая роторы ЦСД и ЦНД; 22 - выходной патрубок ЦСД; 23 - вкладыш правого радиального подшипника ЦСД; 24 - нижняя половина корпуса ЦСД; 25 - диски с решетками рабочих лопаток турбинных ступеней ЦСД; 26 - паровпускная камера ЦСД; 27 - переднее концевое уплотнение ЦСД; 28 - нижняя половина средней опоры валопровода; 29 - опорный вкладыш среднего подшипника; 30 - гребень осевого (упорного) подшипника; 31 - муфта, соединяющая роторы ЦВД и ЦСД; 32 - заднее концевое уплотнение ЦВД; 33 - паровпускная камера для свежего пара; 34 - фрагмент трубопровода водяного пара к ЦВД; 35 - внутренний корпус ЦВД; 36 - верхняя фундаментная плита; 37 - выходной патрубок отвода пара из ЦВД в трубопроводы промежуточного перегрева; 38 - выходная камера ЦВД; 39 - нижняя половина внешнего корпуса ЦВД; 40 - переднее концевое уплотнение ЦВД; 41 - нижняя половина корпуса передней опоры ЦВД; 42 - вкладыш левого (переднего) радиального подшипника ЦВД;43 - механизм управления турбиной; 44 - блок регулирования и управления турбиной; 45 - передняя опора; 46 - корпус ЦВД; 47 - ротор ЦВД (РВД)

     

    Рисунок 3. Внешний вид паровой турбины К-215-12,8 ЛМЗ

     

    Вопросы для самоконтроля

    1 Что является целью изучения дисциплины «Турбины тепловых и атомных электростанций»?

    2 Как классифицируют электрические станции?

    3 В каком году и кем был предложен первый прототип аксиальной одноступенчатой турбины?

    4 В каком году и кем была предложена конструкция первой реактивной многоступенчатой турбины?

    5 Перечислить основные этапы в развитии теплоэнергетики и турбостроения.

    6 Как обозначаются паровые турбины?

    7 Из каких составляющих складывается маркировка паровых турбин?

    8 Из чего состоит паровая турбина?

    9 Что называется статором турбины?

    10 Что называется ротором турбины?

    11 Что называется ступенью турбины?

    12 Из чего состоит проточная часть турбины?

    Тепловой цикл паротурбинной установки и показатели экономичности. Особенности турбоустановок АЭС

    Энергетические показатели тепловой электростанции и общий баланс теплоты и мощности для ее энергоблоков.

    Абсолютные и относительные показатели экономичности турбин и турбоустановок

    Влияние начальных и конечных параметров водяного пара на экономичность ТЭС

    Роль промежуточного перегрева водяного пара и регенеративного подогрева питательной воды в турбоустановках

    Процесс расширения водяного пара в турбинной ступени

    Тепловая диаграмма процесса расширения в турбинной ступени

    Мощность и экономичность турбинных ступеней

    Двухвенечные ступени паровых турбин

    Относительный внутренний КПД турбинной ступени

    Потери от влажности водяного пара В последних ступенях конденсационных турбин ТЭС и в большинстве ступеней паровых турбин АЭС осуществляется процесс расширения влажного водяного пара.

    Расчет турбинных ступеней Выбор исходных данных и параметров при расчете турбинной ступени

    Особенности расчета и проектирования ступеней с длинными лопатками

    Основы проектирования паровых турбин

    Определение размеров последней ступени турбины Поиск оптимального решения по размерам последних ступеней является задачей технико-экономического расчета.

    Основные расчеты при проектировании паровой турбины

    Построение процесса расширения водяного пара в проточной части турбины и оценки его расхода.

    Расчет числа ступеней, числа ЦНД и распределение теплоперепадов по ступеням турбины.

    Выбор частоты вращения ротора турбины, числа ЦНД и компоновки турбоагрегата.

    Обеспечение надежности лопаточного аппарата турбинных ступеней

    Пример конструкции паровой турбины

    Работа турбинных ступеней при переменных режимах тэксплуатации ПТУ

    Системы парораспределения паровых турбин

    Общая характеристика систем парораспределения.

    Дроссельное парораспределение.

    Сопловое парораспределение.

    Влияние начальных и конечных параметров водяного пара на мощность паровых турбин

    Влияние конечного давления пара на мощность турбины В процессе эксплуатации конденсационных турбин давление рк в конденсаторе изменяется в зависимости от времени года, изменения паровой нагрузки конденсатора, загрязнения его трубок, ухудшения вакуумной плотности и ряда других причин.

    Паровые турбины для комбинированной выработки теплоты и электрической энергии

    Конденсационные установки паровых турбин

    Назначение, принцип действия, схема и состав конденсационной установки.

    Тепловой баланс конденсатора и переохлаждение конденсата.

    Нагрев охлаждающей воды и кратность охлаждения.

    Компоновка трубной системы конденсатора.

    Основы расчета и эксплуатации конденсаторов турбоустановок

    Назначение систем автоматического регулирования и защиты турбоагрегатов

    Параллельная работа турбоагрегатов. В энергосистемах параллельно работают одновременно множество турбоагрегатов, мощности которых могут существенно отличаться

    Системы маслоснабжения и конструкции подшипников паровых турбин

    Схемы маслоснабжения.

    Конструкции основных элементов системы маслоснабжения.

    Организация маслоснабжения подшипников турбины.

    Организация маслоснабжения подшипников турбины. Надежность работы радиальных подшипников турбины обеспечивает отсутствие износа вкладыша и шейки вала при любых режимах ее работы. Схема нагружения шейки вала и формирования масляного клина в зазоре между поверхностью шейки и поверхностью баббитовой заливки вкладыша радиального подшипника показана

    Методики расчета напряжений в дисках роторов паровой турбины

    Расчеты на прочность элементов корпуса паровой турбины

    Газовые турбины

    Принцип действия и классификация газотурбинных установок.

    Цикл простой ГТУ.

    Цикл ГТУ с регенерацией.

    Влияние различных факторов на экономичность ГТУ.

    Цикл ГТУ с промежуточным подводом теплоты и промежуточным охлаждением воздуха.

    Траектории заряженных частиц в однородных электрическом и магнитном полях. Отклонение и фокусировка заряженных частиц в постоянном электрическом поле. Фокусировка в плоском и цилиндрическом конденсаторах. Электростатические энергоанализаторы. Фокусировка электронных траекторий при движении вдоль магнитного поля и перпендикулярно ему. Магнитные масс-сепараторы и энергоанализаторы.

    Однородное тормозящее электрическое поле. Рекуператор энергии. Электронный пучок, который до этого был ускорен до некоторой энергии и выполнил некоторую функцию (например, пропущенный через плазмохимический реактор), направляется в систему торможения

    Отклонение и фокусировка пучка заряженных частиц в электрическом и магнитном поле. Отклонение электронного пучка в однородном электрическом поле электростатического конденсатора.

    ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ