Цилиндр высокого давления паровой турбины

Введение

Данная работа ставит целью спроектировать цилиндр высокого давления конденсационной паровой турбины К-1200-240. В качестве прототипа используется турбина К-1200-240-3 ЛМЗ. Описание турбины-прототипа приводится ниже. В ходе выполнения работы производится расчёт схемы регенеративного подогрева питательной воды, газодинамический расчёт проточной части ЦВД и вариантный расчёт проточной части по среднему диаметру с целью получения проточной части, удовлетворяющей основным требованиям (изложено в соответствующем разделе работы).

На основании вариантного расчёта разрабатывается эскиз цилиндра высокого давления.

Производится расчёт статической прочности рабочей лопатки последней ступени ЦВД и диска, на котором расположена эта лопатка. Выбирается материал лопатки и диска.

Проводится расчёт собственных частот лопатки и ротора ЦВД, по результатам расчётов строятся соответствующие вибрационные диаграммы.

Описание турбины-прототипа

Паровая конденсационная одновальная турбина типа К-1200-240-3 без регулируемых отбо­ров пара, с промежуточным перегревом, номиналь­ной мощностью 1200 МВт, частотой вращения 3000 об/мин, предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока ТВВ-1200-2 и для работы в блоке с однокорпусным прямоточным котлом паропроизводительностью 4000 т/ч. Турби­на снабжена регенеративным устройством для по­догрева питательной воды, имеет отборы пара на турбоприводы питательных насосов и воздуходув­ных агрегатов.

Турбина рассчитана для работы при основных номинальных параметрах, указанных в табл

Номинальные параметры турбины

Свежий пар перед автоматическими стопор­ными клапанами:
давление, кгс/см2, абс. 240
температура, °С 540
Пар на выходе из ЦВД при номинальной мощности:
давление, кгс/см2 абс. 39,8
температура, °С 295
Пар после промежуточного перегрева пе­ред стопорными клапанами ЦСД:
давление, кгс/см2 абс. 35,8
температура, °С 540
Основные параметры конденсаторной группы:
расход охлаждающей воды, м3/ч 108000
температура охлаждающей воды на входе в конденсаторы, °С 12
расчетное давление в конденсаторе, кгс/см2 абс. 0,0365

Турбина имеет девять нерегулируемых отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды. Подогрев осуществляется в ПНД поверхност­ного типа, деаэраторе и ПВД до температуры 274°С при номинальной нагрузке турбины.

Кроме регенеративных, допускается ряд допол­нительных отборов пара без снижения номинальной мощности.

При максимальном расходе пара через турбину 3950 т/ч, выключенных ПВД, номинальных пара­метрах пара и номинальной температуре охлажда­ющей воды может быть получена мощность 1380 МВт. При номинальном расходе пара через турби­ну 3660 т/ч, отключенных ПВД и без дополнитель­ных отборов может быть получена мощность 1340 МВт.

Два главных питательных насоса имеют паровые турбоприводы, пар на которые отбирается из ЦСД с давлением 18,5 кгс/см2 абс. и температурой 450°С в количестве 176 т/ч при номинальном режиме и расходе пара главной турбиной, равном количеству питательной воды, подаваемой в котел.

Допускается длительная работа турбины при от­клонениях параметров от номинальных в следую­щих пределах одновременном отклонении давления 235—245 кгс/см2 абс. и температуры свежего пара 530-545°С; температуры пара после промежуточно­го перегрева 530-545° С (перед стопорными клапа­нами ЦСД), повышение температуры охлаждаю­щей воды на входе в конденсаторы до 33° С и рас­ходе ее 108000м3/ч.

При изменении нагрузки в пределах регулиро­вочного диапазона предусматривается работа тур­бины на скользящем давлении: максимальном-245 кгс/см2 абс.; минимальном - 120 кгс/см2 абс. Скорость изменения нагрузки при номинальных тем­пературах свежего пара и промежуточного перегре­ва ограничивается только изменением давления в котле.

При температуре свежего пара перед автомати­ческими стопорными клапанами в интервале 546-550° С и температуре пара промежуточного перегре­ва перед стопорными клапанами ЦСД в интервале 546-550° С разрешается работа турбины в течение не более 30 мин, причем общая продолжительность ее работы при этих температурах пара не должна превышать 200 ч в год.

Не допускается работа турбины на выхлоп в ат­мосферу и работа по временной незаконченной схе­ме установки.

Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим валопровод с частотой 30 об/мин.

Допускается длительная работа турбины с мини­мальной нагрузкой 360 МВт при номинальных пара­метрах пара и с отклонениями в допустимых пре­делах.

Промывка турбины производится при пуске из холодного состояния насыщенным паром, подавае­мым в ЦВД и ЦСД.

Лопаточный аппарат турбины рассчитан и наст­роен на работу при частоте в сети 50 Гц, что соот­ветствует частоте вращения ротора турбоагрегата 3000 об/мин. Допускается длительная работа турби­ны при отклонениях частоты в сети в пределах 49-50,5 Гц.

Допускается кратковременная работа турбины при минимальной частоте 48,5 Гц два раза в год продолжительностью 3-4 мин или один раз в год продолжительностью до 6 мин.

Допускается пуск и последующее нагружение турбины после останова любой продолжительности. Предусматривается автоматизированный пуск тур­бины на скользящих параметрах пара из холодного и неостывшего состояния.

Конденсаторы турбины оборудованы водо- и пароприемными устройствами. Водоприемные устрой­ства   рассчитаны на прием воды давлением 20 кгс/см2 абс. при температуре до 200°С из котла и растопочных расширителей при пуске турбины.

Пароприемные устройства рассчитаны на прием из БРОУ пара при давлении до 7 кгс/см2 и темпера­туре до 200°С при сбросах нагрузки. Прием пара и воды в конденсаторы прекращается при давлении в конденсаторах выше 0,3 кгс/см2 абс.

Ориентировочно продолжительность пусков тур­бины из различных тепловых состояний (от толчка до номинальной нагрузки) равна: из холодного со­стояния - 9ч 30 мин; через 48-55ч простоя - 5ч 30 мин; через 24-32ч простоя - 4ч 30 мин; через 6-8ч простоя - 2ч 30 мин.

Для сокращения времени прогрева турбины и улучшения условий пуска предусмотрен паровой обогрев фланцев и шпилек горизонтального разъема ЦВД и ЦСД, а также блоков клапанов.

Проектирование цилиндра высокого давления турбины К-1200-240