Предельная мощность турбины

Мощность турбины с учетом всего вышеизложенного:

Как видно из формулы, электрическая мощность однопоточной турбины ограничена, и единственным эффективным решением этой проблемы является применение многоцилиндровых турбин с несколькими цилиндрами низкого давления, что позволяет в несколько раз увеличить площадь выхлопа, а значит и мощность.

Способы увеличения мощности турбины

2.7.2.1. Многопоточные турбины

Увеличение числа потоков в части низкого давления позволяет в несколько раз увеличить мощность. Так, число цилиндров низкого давления у турбин АЭС достигает 4. Турбина К-1000-60/1500-2 имеет 3 ЦНД.

Увеличение числа потоков в ЦНД приводит к усложнению конструкции турбины и к увеличению ее стоимости. При большом числе потоков длина валопровода становится конструктивно недопустимой. При одном ЦВД предельное число потоков в ЦНД составляет 8.

2.7.2.2. Уменьшение частоты вращения ротора турбины

Уменьшение частоты вращения ротора турбины вдвое, при частоте в сети 50 Гц до n = 1500 1/мин увеличивает мощность турбины в 4 раза.

Это применяется для турбин АЭС, для которых характерны сравнительно невысокие начальные параметры пара, меньший тепловой перепад и высокие объемные пропуски пара в хвост турбины.

Окончательный выбор частоты вращения делается на основании технико-экономического расчета, так как с ростом мощности при этом происходит некоторое ухудшение КПД.

При частоте вращения n = 1500 1/мин применяются четырехполюсные генераторы.

2.7.2.3. Ухудшение вакуума

Ухудшение вакуума дает возможность увеличить удельный объем на выходе из последней ступени и увеличение за счет этого мощности турбины.

Увеличение конечного давления от p_к = 3,5 кПа до 5 кПа для турбин насыщенного пара при тех же размерах последней ступени увеличивает мощность турбины на 13%, но при этом КПД установки снижается на

= 0,9% .

2.7.2.4. Увеличение скорости выхода пара из последней ступени

Повысить мощность можно, увеличив скорость выхода пара из последней ступени, однако при это м возрастают потери с выходной скоростью H_ВС.

Увеличение потерь с выходной скоростью H_ВС в 1,5 раза (это соответствует увеличению скорости с₂ на 20%) повышает мощность турбины на 20%, а КПД у турбины насыщенного пара снижается при этом на

= 1,3% .

2.7.2.5. Применение новых металлов для рабочих лопаток

Применение материалов с большей прочностью или меньшей плотностью позволяет увеличить длину лопаток последней ступени, а, значит, и площадь выхлопа.

Прочность металла оценивается удельной прочностью .

Удельная прочность может увеличиваться за счет увеличени допускаемого напряжения или же уменьшения плотности.

Если для стальной лопатки предельная высота составляет 960 мм при частоте вращения n = 50 1/с, то для лопатки из титанового сплава - 1200 мм.

2.7.2.6. Ступень Баумана

Специальная конструкция последней ступени - полуторная ступень или ступень Баумана (по имени изобретателя, английского инженера) позволяет увеличить мощность турбины.

В таком ЦНД поток направляется в конденсатор не только из последней ступени предельных размеров, но и из верхнего яруса предпоследней ступени, за счет чего и увеличивается расход пара и, значит, мощность ЦНД.

Это, по сути, организация отбора из проточной части, который направляется не в систему регенерации, а сразу в конденсатор, то есть увеличивается коэффициент m в формуле предельной мощности. КПД в этом случае несколько ухудшается.

Такую ступень для турбин АЭС применяет английская фирма АДЭ-АЕИ.

Литература к разделу 1.1

Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М., «Наука», 1969. -736с.

Вукалович М.П. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Москва-Берлин, «Машгиз» - «Техник», 1958. -245с.

Задачи к самостоятельному решению

1.1.Найти критическую скорость пара в сопле, если начальное давление р₀=11 МПа, начальная температура t₀ = 280°С и начальная скорость c₀ = 205 м/сек.

Решение

Согласно (1.8) вычислим давление в критическом сечении

МПа

Скорость пара в критическом сечении

скорость звука в критическом сечении , равная скорости потока , может быть выражена через температуру торможения

(1.6)

1.2.Определить расход пара D в турбине с противодавлением, если начальные параметры пара: р_п = 40 ата, t₀ = 450°С и υ₀=0,0816 м³/кг. Пар перегретый, показатель адиабаты k = 1,3. Степень расширения пара в турбине p_2/p₀=1/6.

Относительный эффективный к. п. д. η_oe = 0,75.

Мощность турбины N_e = 4 000 квт.

Задачу решить, не пользуясь hs-диаграммой.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: