Выбор российских паровых турбин для работы в составе газопаровых установок во Вьетнаме. Влияние КПД цилиндра высокого давления паровой турбины К-300-240-2 на мощность ГПУ во Вьетнаме
Состояние энергетики Вьетнама и выбор новых российских паровых турбин для работы в составе его газопаровых установок. Влияние полезного действия российской паровой турбины К-300-240-2 на мощность за счет применения сотовых уплотнений в проточных частях.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.05.2017 |
| Размер файла | 509,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
????????? ?? http://www.allbest.ru/
????????? ?? http://www.allbest.ru/
Выбор российских паровых турбин для работы в составе газопаровых установок во Вьетнаме. Влияние КПД цилиндра высокого давления паровой турбины К-300-240-2 на мощность ГПУ во Вьетнаме
Во Вьетнаме существует необходимость в создании тепловых электростанций традиционных типов, а также внедрении перспективных комбинированных установок, обладающих высоким коэффициентом полезного действия (КПД). Решить задачу повышения выработки электроэнергии можно не только за счет строительства новых электростанций, но и путем модернизации действующих [1]. Модернизация может быть осуществлена за счет создания комбинированных газопаровых установок (ГПУ) на базе имеющихся во Вьетнаме газотурбинных двигателей (ГТД), а также за счет применения газотурбинного комбинированного цикла с российскими паровыми турбинами. Поэтому исследования в этой области являются актуальными для Вьетнама.
В настоящее время во Вьетнаме установлено более десятка комбинированных газопаровых установок. Комбинированные газопаровые установки во Вьетнаме состоят из трех типов: ГПУ с мощностью 450 МВт: 2 ГТ + 1 ПТ; ГПУ с мощностью 750 МВт: 2 ГТ + 1 ПТ; ГПУ с мощностью 1090 МВт: 3 ГТ + 1 ПТ [2].
Краткий обзор российских турбоустановок различных предприятий. Для ГПУ 2х1 с мощностью 450 МВт предлагается использование паровой турбины Т-150-7,7 (ОАО «ЛМЗ»), для ГПУ 2х1 с мощностью 750 МВт предлагается использование паровой турбины К-300-23,5 (ОАО «ЛМЗ») и для ГПУ 3х1 с мощностью 1090 МВт может использоваться паровая турбина К-300-240-2 (ОАО «ЛМЗ») при реконструкции по газопаровому циклу действующих паротурбинных ТЭС во Вьетнаме [3].
Паровая турбина Т-150-7,7: Двухцилиндровая турбина без промежуточного перегрева пара, предназначена для работы в составе газопаровых установок. Цилиндр высокого давления имеет два паровпуска из котлов-утилизаторов высокого и низкого давления. Цилиндр низкого давления - двухпоточный. Турбина Т-150-7,7 - теплофикационная, имеет два регулируемых отбора пара. Регулирование давления осуществляется поворотной диафрагмой в нижнем отборе и регулирующим клапаном - в верхнем. Турбина может использоваться как при строительстве новых электростанций, так и при реконструкции по газопаровому циклу действующих паротурбинных ТЭС [3].
а)
б)
Рис. 1. Продольный разрез паровой турбины:
а - Т-150-7,7; б - К-300-240-2
энергетика паровой турбина мощность
Паровая турбина К-300-23,5: Трёхцилиндровая конденсационная турбина с промежуточным перегревом пара, тремя выхлопами в конденсатор и развитой системой регенеративного подогрева питательной воды. В качестве паротурбинной части блока ГПУ-750 или ГПУ-800 может использоваться паровая турбина К-300-23,5 после перевода ее на пониженные параметры пара, модернизации системы паровпуска, регулирующих ступеней, последних ступеней ЦНД, закрытия патрубков нерегулируемых отборов и т.д. Внутренние относительные КПД частей турбины при этом практически не изменятся [4].
Паровая турбина К-300-240-2: Трёхцилиндровая конденсационная турбина без регулируемых отборов пара, номинальной мощностью 300 МВт с частотой вращения ротора 3000 об/мин, выпускаемая ОАО «ЛМЗ», предназначена для непостредственного привода генератора переменного тока типа ТВВ-320-2 и для работы в блоке с паровым котлом [5].
Таблица 1. Основные технические характеристики
|
Наименование показателя |
Типоразмер турбины |
|||
|
Т-150-7,7 |
К-300-23,5* |
К-300-240-2 |
||
|
Мощность номинальная, МВт |
150 |
300 |
300 |
|
|
Давление пара на входе в ЦВД, МПа |
7,6 |
16 |
23,5 |
|
|
Температура пара на входе в ЦВД, ? |
510 |
540 |
540 |
|
|
Давление в конденсаторе, МПа |
0,005 |
0,004 |
0,00705 |
* параметры К-300-23,5 после перевода ее в газопаровый режим
Сравнение результатов расчетов. Для сравнения были выбраны три программных продукта: программа P1GPU, написанная авторам; программа КГПТУ, разработанная Морским университетом (г. Санкт-Петербург); программа GateCycle компании General Electric. Все три программы дают весьма близкие и хорошо совпадающие с опубликованными данными результаты [6,7] для схем ГПУ. Поскольку программа P1GPU не позволяет проектировать ГПУ с тремя уровнями давления в котле-утилизаторе, для дальнейших расчетов была выбрана простая и удобная при использовании программа Морского технического университета [8].
Ниже приведены результаты расчетов показателей тепловой схемы ГПУ 3х1 с мощностью 1090 МВт на базе российской ПТУ К-300-240-2 и на базе штатной ПТУ ТС2А40 Мицубиси (станция ФуМи-1, Вьетнам) в программе Морского университета. Схема ГПУ 3х1 с мощностью 1090 МВт, в которой в качестве ГТУ использована известная установка M701F Мицубиси (MHI Япония), приведена на рис.2, а полученные в расчете данные сведены в табл.2.
Рис. 2. Тепловая схема энергетической ГПУ 3х1 с мощностью 1090 МВт
Таблица 2. Результаты расчетов тепловой схемы ГПУ 3х1 с мощностью 1090 МВт
|
Газовая часть: ГТУ M701F (Япония) |
|||
|
Мощность ГТД, МВт |
241,92 |
||
|
Расход газов, кг/с |
714,4 |
||
|
Температура газа за турбиной, ?С |
549 |
||
|
КПД ГТД,% |
38,2 |
||
|
Степень повышения давления воздуха в компрессоре |
17 |
||
|
Коэффициент избытка воздуха |
2,65 |
||
|
Паровая часть |
|||
|
К-330-240-2 Россия |
ТС2А40 Япония |
||
|
КПД части высокого давления,% |
78 |
- |
|
|
КПД части среднего давления,% |
85 |
- |
|
|
КПД части низкого давления,% |
84 |
- |
|
|
Давление в конденсаторе, МПа Давление в деаэраторе, МПа |
0,00705 0,1 |
- - |
|
|
Параметры пара за высокими контурами: - давление, МПа - температура, ?С - расход, кг/с |
22 509 197,3 |
15 538 - |
|
|
Параметры пара за средними контурами: - давление, МПа - температура, ?С - расход, кг/с |
3,82 259 35,1 |
4,5 - - |
|
|
Параметры пара за низкими контурами: - давление, МПа - температура, ?С - расход, кг/с |
0,248 224,4 107,8 |
0,899 280 - |
|
|
Мощность ПТ, МВт |
316,3 |
360 |
|
|
Мощность ГПУ, МВт КПД ГПУ,% |
1033,7 54,408 |
1090* 54,4* |
* параметры реальной установки (станция ФуМи-1, Вьетнам)
Как следует из сравнения полученных данных, для совершенствования и модернизации комбинированных газопаровых установок во Вьетнаме предлагается использование новых российских паровых турбин: Т-150-7,7; К-300-23,5 и К-300-240-2.
Влияние КПД цилиндра высокого давления (ЦВД) российской паровой турбины К-300-240-2 на КПД и мощность ГПУ 3х1 (мощность порядка 1090 МВт).
Таблица 3. Влияние КПД ЦВД паровой турбины К-300-240-2 на КПД и мощность ГПУ 3х1 (станция ФуМи-1, Вьетнам)
|
КПД ЦВД,% |
Мощность ГПУ, МВт |
КПД ГПУ,% |
|
|
78(ном.) |
1033,7 |
54,408 |
|
|
80 |
1034,6 |
54,45 |
|
|
84 |
1036,3 |
54,55 |
|
|
86 |
1037,2 |
54,59 |
|
|
90 |
1038,9 |
54,68 |
|
|
94 |
1040,6 |
54,77 |
|
|
96 |
1041,4 |
54,81 |
|
|
99 |
1042,7 |
54,88 |
На рис.3 и рис.4 видно, что с повышением КПД цилиндра высокого давления паровой турбины показатели установки резко возрастают. Так, повышение КПД ЦВД приводит к значительному росту КПД и мощности ГПУ, которые при достигают и .
Рис. 3. Влияние КПД ЦВД паровой турбины К-300-240-2 на мощность ГПУ
Рис. 4. Влияние КПД ЦВД паровой турбины К-300-240-2 на КПД ГПУ
Повышение КПД цилиндра высокого давления паровой турбины за счет применения сотовых надбандажных уплотнений. Сотовые уплотнения - это усовершенствованный тип уплотнений с использованием сотовой поверхности. Конструктивно соты имеют форму шестигранных ячеек с диаметром вписанной окружности, равной 1,5 мм. Сотоблоки изготавливаются из жаростойкой хромоникелевой фольги толщиной 0,05мм и припаиваются к вставкам, из которых собирается кольцо сотового уплотнения для последующего монтажа в проточную часть турбины.
В проточных частях паровых турбин используются четыре вида уплотнений: надбандажные, концевые, диафрагменные и средние [9].
Рис. 5. Внешний вид сотоблока и вставок сотовых уплотнений
Опыт эксплуатации паровых турбин подтверждает, что применение сотовых надбандажных уплотнений обеспечивает повышение внутреннего относительного КПД цилиндра для различных типов турбин на 0,6-1,7% от нормативного значения [10].
Для определения изменения протечек пара через надбандажные уплотнения используется методика, заключающаяся в определении значений относительного внутреннего КПД цилиндра по результатам опытов на режимах с включенной и отключенной регенерацией до и после реконструкции проточной части. Оценка эффективности реконструкции основывается на исследованном факте, определяющем, что часть высокотемпературных протечек через надбандажные уплотнения при включенной регенерации сбрасывается в соответствующие подогреватели, что приводит к снижению температуры пара после цилиндра, следовательно, рассчитанная величина относительного внутреннего КПД цилиндра будет выше, чем аналогичные значения в опытах с отключенной регенерацией. Таким образом, по разнице температур пара за ЦВД в опытах с включенными и отключенными подогревателями высокого давления (ПВД) можно судить о величине суммарных протечек через надбандажные уплотнения, т.е. об их эффективности.
На риc.6 схематично показаны места установки сотовых уплотнений в проточной части паровой турбины [11].
Рис. 6. Места установки сотовых уплотнений в проточной части паровой турбины
В 2004г. в период капитального ремонта паровых турбин К-300-240 ст.№4 Каширской ГРЭС на 3-12 ст. ЦВД были установлены сотовые надбандажные уплотнения НПП "АРМС". Для оценки эффективности модернизации в 2004-2010г. выполнено 3 этапа сравнительных тепловых испытаний (до, после модернизации и через 6 лет эксплуатации перед выводом в капремонт), основные результаты представлены ниже [10].
Рис. 7. Изменение внутреннего относительного КПД ЦВД турбины К-300-240, ст.№4 (I этап испытаний, 2004г.)
Рис. 8. Изменение внутреннего относительного КПД ЦВД турбины К-300-240, ст.№4 (II-III этапы испытаний, 2004-2009г.): 1 - после установки сотовых уплотнений (II этап испытаний); 2 - после шести лет эксплуатации сотовых уплотнений (III этап испытаний)
Анализ результатов I этапа (рис.7) испытаний показал, что расхождение значений относительного внутреннего КПД ЦВД в опытах с включенной и отключенной регенерацией до реконструкции (I этап) составляет от 1,0% до 1,5%, в то время как в опыте после реконструкции (II этап) оно близко к нулю [10].
Анализ результатов III этапа (рис.8) и сравнение с результатами, полученными во II этапе, позволяет сделать вывод о том, что расхождение значений относительного внутреннего КПД ЦВД в опытах с включенными и отключенными ПВД практически отсутствует, из чего можно сделать заключение: за шесть лет эксплуатации не произошло существенного увеличения протечек через надбандажные сотовые уплотнения. Вместе с тем, зафиксировано незначительное снижение КПД ЦВД на 1,5ч2% в абсолютных величинах, причинами которого явились эрозионный износ лопаток регулирующей ступени, а также механические повреждения рабочих и направляющих лопаток в проточной части ЦВД.
Заключение
1. Для совершенствования и модернизация комбинированных газопаровых установок во Вьетнаме предлагается использование новых российских паровых турбин: Т-150-7,7; К-300-23,5 и К-300-240-2.
2. Выполненные расчеты показали значительный рост КПД и мощности комбинированных газопаровых установок при увеличении КПД цилиндра высокого давления паровой турбины.
3. Результаты представленных тепловых испытаний паровых турбин К-300-240 ст.№4 Каширской ГРЭС подтверждают, что применение сотовых надбандажных уплотнений в проточных частях позволяет повысить относительный внутренний КПД ЦВД за счёт снижения перетоков пара в уплотнениях, при этом, в течение межремонтного периода сохраняются стабильными термодинамические характеристики цилиндра.
Список литературы
1. Институт энергетики Вьетнама [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ievn.com.vn
2. Фам А.Х. Состояние и перспективы развития энергетики Вьетнама / А.Х. Фам, А.В. Рассохин, К.Д. Андреев // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. - № 1(166). - С. 32-35.
3. Открытое акционерное общество «Силовые машины» (ОАО «СМ»): Паровые турбины [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.power-m.ru/products/
4. Мельников Ю.В. Анализ технических решений по вводу ПГУ для замены блоков мощностью 300 МВт / Ю.В. Мельников, А.В. Мошкарин // Теплоэнергетика. 2009. - № 9. - С. 19-30.
5. Фаддеев И.П. Паровая конденсационная турбины К-300-240-2: Методическое пособие для студентов дневного и вечернего отделения / И.П. Фаддеев, В.А. Рассохин. - Л.: Турбиностроение, 1984. - 11 с.
6. Цанев С.В. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростаций: учебное пособие для вузов / С.В. Цанева, В.Д. Буров, А.Н. Ремезов. - М.: Издательство МЭИ, 2009. - 584 с.
7. Трухний А.Д. Расчет тепловых схем парогазовых установок утилизационного типа: Методическое пособие по курсу «Энергетические установки» / А.Д. Трухний, С.В. Петрунин. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 24 с.
8. Фам А.Х. Расчетный анализ тепловой схемы парогазовой установки для энергетики Вьетнама / А.Х. Фам, А.В. Рассохин, К.Д. Андреев // Научно-технические ведомости СПбПУ. 2014. - № 2(195). - С. 34-40.
9. Научно-производственное предприятие «АРМС»: Основные сведения о сотовых уплотнениях [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.armstech.ru/cat/osn_sved_o_sotah/
10. Научно-производственное предприятие «АРМС»: Оценка эффективности внедрения сотовых надбандажных уплотнений [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.armstech.ru/cat/jeffektivnosti_vnedrenija_sotovykh_uplotnenijj/
11. Предприятие ООО «Статэнком-энерго»: Повышение эксплуатационной надежности и экономичности паровых турбин [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://se-energo.ru/article/art3.html
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
История развития паровых турбин и современные достижения в данной области. Типовая конструкция современной паровой турбины, принцип действия, основные компоненты, возможности увеличения мощности. Особенности действия, устройства крупных паровых турбин.
реферат [196,1 K], добавлен 30.04.2010История изобретения турбин; реактивный и активный принципы создания усилия на роторе. Рассмотрение действия машины Бранке, построенной в 1629 г. Конструкция паровой турбины Лаваля. Создание Парсонсом реактивной турбины, которая вырабатывает электричество.
презентация [304,7 K], добавлен 08.04.2014Состав паротурбинной установки. Электрическая мощность паровых турбин. Конденсационные, теплофикационные и турбины специального назначения. Действие теплового двигателя. Использование внутренней энергии. Преимущества и недостатки различных видов турбин.
презентация [247,7 K], добавлен 23.03.2016Понятие и порядок определения коэффициента полезного действия турбины, оценка влияния параметров пара на данный показатель. Цикл Ренкина с промперегревом. Развертки профилей турбинных решеток. Физические основы потерь в турбине. Треугольники скоростей.
презентация [8,8 M], добавлен 08.02.2014Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение. Определение расхода пара внешними потребителями. Определение мощности турбины, расхода пара на турбину, выбор типа и числа турбин. Расход пара на подогреватель высокого давления. Выбор паровых котлов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.01.2016Задачи ориентировочного расчета паровой турбины. Определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням. Вычисление газодинамических характеристик турбины, выбор профиля сопловой лопатки, определение расхода пара.
курсовая работа [840,0 K], добавлен 11.11.2013Дополнительное преимущество машин высокого давления. Основная сфера применения паровых турбин. Коэффициент полезного действия теплового двигателя. Российский ученый И.И. Ползунов, разработавший детальный проект парового двигателя мощностью в 1,8 л.с.
реферат [71,2 K], добавлен 24.09.2015Тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу поршня. Повышение мощности двигателей. Использование паровых турбин на лесопилках. Паровая турбина Лаваля. Первое судно с паротурбинным двигателем.
презентация [2,7 M], добавлен 23.04.2014Расчет тепловых нагрузок на отопление сетевой и подпиточной воды, добавочной воды в ТЭЦ. Загрузка турбин, котлов и составляется баланс пара различных параметров для подтверждения правильности подбора основного оборудования. Выбор паровых турбин.
курсовая работа [204,3 K], добавлен 21.08.2012Конструкция корпуса атомной турбины. Методы крепления корпуса к фундаментной плите. Материалы для отливки корпусов паровых турбин. Паровая конденсационная турбина типа К-800-130/3000 и ее назначение. Основные технические характеристики турбоустановки.
реферат [702,3 K], добавлен 24.05.2016
