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 pк = 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 HВС.
Увеличение потерь с выходной скоростью HВС 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: рп = 40 ата, t0 = 450°С и υ0=0,0816 м3/кг. Пар перегретый, показатель адиабаты k = 1,3. Степень расширения пара в турбине p2/p0=1/6.
Относительный эффективный к. п. д. ηoe = 0,75.
Мощность турбины Ne = 4 000 квт.
Задачу решить, не пользуясь hs-диаграммой.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|