Паровые турбины ТЭС

1. КУРС ЛЕКЦИЙ ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

ЛЕКЦИЯ 6
Паровые турбины ТЭС
КУРС ЛЕКЦИЙ
ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
План лекции
1. История изобретения
2. Устройство, принцип действия и работа современной паровой турбины
3. Конструкция основных узлов и деталей современных паровых турбин
4. Типы паровых турбин и области их использования
5. Маркировка турбин
6. Основные технические требования к паровым турбинам
и их характеристики

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОСТЕЙШЕЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Турбина Лаваля
1883 г., шведский изобретатель Густав Лаваль:
1. Пар, полученный в паровом котле с давлением
5 кгс/см2 поступал по паровой трубе в сопла 1.
2. В соплах пар расширялся до атмосферного
давления, из-за чего скорость его течения
возрастала до 770 м/с.
3. Вырываясь из сопел, пар подавался на рабочие
лопатки 2, установленные на рабочем колесе 3. В
результате такого взаимодействия рабочее колесо
вращалось.
Турбина Лаваля существенно отличалась от «турбины»
Герона. Если Герон использовал реактивный принцип
действия (ротор вращается при ускорении потока пара в
соплах), то Лаваль – активный принцип действия. В его
турбине пар расширялся в неподвижных соплах, а в
рабочих лопатках ротора давление пара оставалось
неизменным, и преобразование кинетической энергии пара
в механическую энергию вращения ротора турбины
осуществлялось только за счет поворота потока пара в
рабочих лопатках.
Преимущество: Простота конструкции.
Недостаток: Очень высокое число оборотов ротора, из-за чего такую турбину
практически невозможно применить для привода электрогенератора.

4. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

Тепловые турбины имеют существенное преимущество перед другими двигателями:
Постоянная частота вращения вала – 3000 об/мин. возможность получения
частоты, выдаваемой в электрическую сеть 50 Гц.
Экономичность работы.
Большая концентрация единичной мощности.
Простота в обслуживании.
Способность к изменению рабочей мощности в больших диапазонах.
Принцип действия ПТУ (паротурбинной установки) заключается в преобразовании
тепловой энергии пара, поступающего из котла в кинетическую энергию потока
пара, который воздействуя на рабочее колесо турбины, приводит его во
вращение, отдавая при этом часть своей энергии.
Если преобразование потенциальной энергии в кинетическую происходит только в
сопловых решетках, то такой принцип работы пара называется активным и
ступень активной.
Если же преобразование потенциальной энергии в кинетическую происходит и на
рабочих решетках, то такой принцип действия называется реактивным и ступень
реактивной.

5. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ТУРБИНЫ ПАРСОНА

Турбина Парсона
1885 г., анлийский инженер Чарльз Парсон
изобрел новый тип паровой турбины.
Турбина Ч. Парсонса имела следующее
принципиальное устройство. На барабанный
ротор были насажены несколько рядов
рабочих лопаток 3, которые в совокупности
образовывали ряды рабочих решеток.
Между
этими
рядами
находились
неподвижные венцы с сопловыми лопатками
2, которые также образовывали ряды
сопловых решеток. Пар под большим
давлением подводился к патрубку 1 турбины.
Давление за турбиной было небольшое
(меньше атмосферного, т.к. турбина имела
конденсатор пара, в котором поддерживался
вакуум). Поэтому пар стремился пройти
сквозь
последовательно
расположенные
сопловые и рабочие лопатки от ступени к
ступени.
На рис. приведена схема действия изменения
давления и скорости потока пара по длине
турбины

6.

УСТРОЙСТВО, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ
И РАБОТА СОВРЕМЕННОЙ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ
Течение пара в сопловых и рабочих решетках турбины
Сопловые каналы и визуализированное
течение потока в них
Каналы рабочей решетки и
визуализированное течение потока в них
1 -Сопловые каналы; 2 – профили сопловых лопаток
1 – профили рабочих лопаток;
2 – каналы рабочей решетки

7. Преобразование энергии в ступени турбины

Основу рабочего процесса в
турбинной ступени составляет истечение пара сопловых аппаратов 1 и движение
потока во вращающихся рабочих решетках 2. Поэтому
процесс
изоэнтропийного
расширения изображается на
h, s - диаграмме (см. рис.)
линией ОА, где конечная
точка
А
определяется
пересечением вертикальной
линии, проведенной из точки
О, с изобарой р2, которая
определяет конец процесса
расширения пара в рабочих
решетках.
Отрезок ОА изображает располагаемый изоэнтропийный теплоперепад всей ступени Н0, т.е. то количество тепловой
энергии, которую теоретически можно преобразовать в механическую энергию в этой ступени и передать ротору
турбины. В общем случае при истечении пара в ступени турбины его расширение происходит как в соплах, так и в
рабочих решетках. Величину Нос = h0 – h1t называют располагаемым теплоперепадом сопловой решетки, a Hоp = h1
– h2t – располагаемым теплоперепадом рабочей решетки, и, следовательно, сумма этих теплоперепадов H0 = Нос +
Hop равна количеству тепловой энергии, которую теоретически можно преобразовать в механическую энергию в
сопловых и рабочих лопатках ступени.

8. Ротор цилиндра средненизкого давления (ЦСНД) турбины К-300-23,5-3

3
2
1– рабочие лопатки
нерегулируемых
ступеней
части
среднего давления
ЦСНД;
2
–
рабочие
лопатки
нерегулируемых ступеней
части
низкого
давления ЦСНД;
3
–
рабочие
лопатки последней
ступени;
4 – разъём корпуса
ЦСНД;
5
–
шпильки,
соединяющие верхнюю и нижнюю
половины корпуса
турбины;
6 – проволочные
связи лопаток
6
4
1
5

9.

Конструкция основных узлов и деталей
современных паровых турбин
Типичная конструкция современной мощной паровой турбины
1 – труба подвода пара к ЦВД; 2 – кожух;
3 – сервомотор регулирующего клапана ЦСД;
4 – регулирующий клапан ЦСД; 5 – ротор ЦСД;
6 – реверсивная труба, перепускающая пар из
ЦСД в ЦНД; 7 – опора ротора ЦНД; 8 – верхняя
половина корпуса ЦНД; 9 – паровпускная камера
ЦНД; 10 – атмосферный клапан,
открывающийся при недопустимом повышении
давления в выходном патрубке ЦНД; 11 – ротор
ЦНД; 12 – полумуфта для присоединения
ротора электрогенератора; 13 – поверхности
горизонтального разъема корпусов цилиндра;
14 – выходной патрубок ЦНД, из которого пар
поступает в конденсатор, расположенный под
турбиной; 15 – опорный пояс ЦНД; 16 – вкладыш
задней опоры ЦНД; 17 - рабочие лопатки
последней ступени ЦНД; 18 – нижняя половина
корпуса ЦНД; 19 – переднее концевое
уплотнение ЦНД; 20 – вкладыш переднего
опорного подшипника ЦНД; 21 – муфта,
соединяющая роторы ЦСД и ЦНД; 22 – выходной
патрубок ЦСД; 23 – вкладыш заднего опорного
подшипника ЦСД; 24 – нижняя половина корпуса
ЦСД; 25 – рабочие лопатки ротора ЦСД;
26 – паровпускная полость ЦСД; 27 – переднее
концевое уплотнение ЦСД; 28 – нижняя
половина средней опоры валопровода;
29 – опорный вкладыш среднего подшипника;
30 – гребень упорного подшипника; 31 – муфта,
соединяющая роторы ЦВД и ЦСД; 32 – заднее
концевое уплотнение ЦВД; 33. – паровпускная
камера для свежего пара; 34 – паропровод
подвода пара к ЦВД (такой же как и 1.);
35 – внутренний корпус ЦВД; 36 – верхняя
фундаментная плита; 37 – выходной патрубок
отвода пара из ЦВД на промежуточный
перегрев; 38 – выходная камера ЦВД;
39 – нижняя половина внешнего корпуса ЦВД;
40 – переднее концевое уплотнение ЦВД;
41 – нижняя половина корпуса передней опоры
ЦВД; 42 – вкладыш переднего опорного
подшипника ЦВД; 43 – механизм управления
турбиной; 44 – блок регулирования и
управления турбиной; 45 – передняя опора;
46 – верхняя половина внешнего корпуса ЦВД;
47 – ротор ЦВД;

10.

Конструкция основных узлов и деталей
современных паровых турбин
Продольный разрез современной мощной паровой турбины

11. Примеры маркировки турбин

Маркировка турбин
Примеры маркировки турбин
К-210-12,8-3 — типа К (конденсационная без регулируемых отборов пара),
номинальной мощностью 210 МВт с начальным абсолютным давлением пара 12,8 МПа
(130 кгс/см2), третьей модификации
П-6-3,4/0,5 — типа П (конденсационная с регулируемым производственным отбором
пара), номинальной мощностью 6 МВт, с начальным абсолютным давлением пара 3,4 МПа
и абсолютным давлением отбираемого пара 0,5 МПа
Т-110/120-12,8 — типа Т (конденсационная с регулируемым теплофикационным
отбором пара), номинальной мощностью 110 МВт и максимальной мощностью 120 МВт,
с начальным абсолютным давлением пара 12,8 МПа
ПТ-25/30-8,8/1 — типа ПТ (конденсационная с двумя регулируемыми отборами пара
– производственным и теплофикационным), номинальной мощностью 25 МВт и
максимальной мощностью 30 МВт, с начальным абсолютным давлением пара 8,8 МПа
(90 ат) и абсолютным давлением отбираемого пара 1 МПа
Р-100/105-12,8/1,45 — типа Р (противодавленческая), номинальной мощностью
100 МВт максимальной мощностью 105 МВт, с начальным абсолютным давлением пара
12,8 МПа и абсолютным противодавлением 1,45 МПа

12.

Паровые турбины производства
ОАО «Силовые машины»
Конденсационные турбины
К-25-2,5
К-50-90-3М
К-40-62
К-50-90-4
К-55-90
К-55-8,8
К-55-60
К-100-90-7
ВК-100-6М К-110-140
К-165-130
К-200-181-1
К-200-130-7(9) К-210-130-8
К-210-130-6-М К-210-130-МТ
К-215-130-1(2) К-225-12,8
Теплофикационные турбины
(без промперегрева)
Т-25/30-3,4 Т-50/60-8,8 Т-115-8,8
Т-120-8,8 Т-120-12,8 Т-30-2,9
Т-60-112
К-225-12,8-Р
К-225-130-2М
К-235-130-3М К-255-16.2-2
К-300-240-3
К-300-170
К-315-240-1
К-300-170-1Р
ТК-330-240-3М
К-520-240
К-660-247
К-800-240-5 К-850-23,5
К-1200-240-3
Конденсационные турбины с
отбором пара на теплофикацию
Турбины с
противодавлением
Р-25-90/30 Р-25-8,8-2
Р-85-8,8/0,2
К-325-16,7
К-325-240
К-330-240
К-450-130
К-500-166-1 К-500-240-4
К-500-170
К-520-170
Р-50-90/13 Р-50/60-12,8/1,3-2
Р-25-90/18 Р-50/60-130/10-2
КТ-115-8,8-1(2)
КТ-120/140-12,8
Р-50-8,8/1,0
КТ-120-12,8
КТ-330-240
Теплофикационные турбины (с промперегревом)
Т-140-145
Т-180/210-130-1
Т-180/215-130-1
Т-185/220-12,8-1(2)
Теплофикационные турбины с
производственными
и теплофикационными отборами
ПТ-30-3,4/0,6
ПТ-65/75-130/13
ПТ-65/75-8,8/1,1
ПТ-35/40-8,8
ПТ-30-8,8
ПТ-30-2,9/0,8
ПТ-65-130/22
ПТ-65/75-90/13
Турбины для ПГУ
ПТ-35-8,8
ПТ-40/50-8,8
ПТ-30/40-2,9
ПТ-35/55-8,8
ПТ-30-2,9-2
ПТ-35/55-3,2
ПТ-80/100-130/13
К-80-7,0
К-110-6,5
Т-130/160-12,8 Т-150-7,7
К-167-107
К-180-8,0
Турбины для АЭС
К-200-130
К-600-6,9/50
К-800-130
N МВт
К-1000-60/3000-(2) К-1000-60/3000-(3) К-1200-70/3000

13.

Типы паровых турбин
и области их использования

14.

Типы паровых турбин
и области их использования

15.

Типы паровых турбин
и области их использования

16.

Типы паровых турбин
и области их использования

17. Зарубежные производители турбин

Типы паровых турбин
и области их использования
Зарубежные производители турбин
Siemens (Германия)
Acea Brown Bovery - ABB (Германия, Швейцария)
GEC-Alsthom (Англия, Франция)
Scoda (Чехия)
General Electric (США)
Westinghouse (США)
Hitachi (Япония)
Toshiba (Япония)
Mitsubisi (Япония)

18. Турбинные заводы-производители отечественного оборудования

Типы паровых турбин
и области их использования
Турбинные заводы-производители отечественного оборудования
ОАО «Силовые машины»
Ленинградский металлический завод,
г. С-Петербург
Калужский турбинный
завод, г. Калуга
Уральский турбинный завод, г. Екатеринбург
Харьковский турбинный завод
(концерн «Турбоатом»),
г. Харьков, Украина