Краткое описание турбины К-300-240 ХТГЗ

Турбина К-300-240 ХТГЗ мощ­ностью 300 МВт, рассчитанная на параметры пара 23,5 МПа и 560 °С с промежуточным перегревом пара до 565 ⁰С, с давлением в конденса­торе 3,43 кПа и частотой вращения 50 c^-1, впервые изготовлена в 1960 г.

Турбина устанавливается в блоке с прямоточным котлом производи­тельностью 950 кг/с.

Тепловая схема турбоустановки с турбиной К-300-240 ХТГЗ не имеет принципиальных отличий от схемы с турбиной К-300-240 ЛМЗ.

Схема главных паропроводов турбины. По четырем трубам диаметром 175 мм пар поступает от котла к двум блокам клапанов ЦВД, установленным по его сторонам, состоящим из стопор­ного клапана диаметром 250 мм и трех регулирующих клапанов, распо­ложенных вокруг стопорного кла­пана и имеющих с ним общий корпус. Два клапана имеют диаметр 112 мм, а третий — 75 мм. Все клапаны — неразгруженные. Подъем всех клапанов в нужной после­довательности осуществляется дву­сторонним сервомотором и распре­делительным механизмом. Таким образом, турбина имеет шесть регу­лирующих клапанов, соединенных десятью перепускными трубами с четырьмя паровпускными патруб­ками, подающими пар во внутренний корпус ЦВД.

Турбина выполнена с сопловым парораспределением: одновременное полное открытие клапанов, обслужи­вающих левый верхний и правый нижний паровпускные патрубки, обе­спечивает 75 %-ную нагрузку тур­бины; открытие клапанов, обслужи­вающих левый нижний патрубок, поднимает нагрузку до 85 %. Пол­ная мощность достигается при откры­тии всех клапанов.

Свежий пар поступает во внут­ренний корпус ЦВД и протекает через одновенечную ре­гулирующую ступень и десять нерегулируемых. Далее пар покидает ЦВД и направляется по двум трубам на промежуточ­ный перегрев, откуда по двум трубам подводится к двум комбинированным клапанам ЦСД, установленным в не­посредственной близости к ЦСД. В конструкции комбинированного клапана совмещены регулирующий и стопорный клапаны. Клапаны ЦСД открываются одновременно. Схема потоков пара в ЦСД такая же, как и у турбины К-300-240 ЛМЗ: пар проходит 12 ступеней ЧСД ЦСД и разделяется на два потока; первый поток, составляющий 1/3 всего расхода пара, направляется в ЧНД ЦСД, а 2/3 пара направляется в ЦНД.

Отработавший в турбине пар тремя потоками направляется в кон­денсатор типа К-15240.

ЦВД развивает мощность при­мерно 100 МВт, ЦСД —125 МВт, ЦНД — 75 МВт.

Валопровод турбоагрегата со­стоит из роторов ЦВД, ЦСД и ЦНД и ротора генератора. Он опирается на пять опорных под­шипников со сферическими вклады­шам. Подшипники ЦВД — сегментные.

Упорный подшипник с выравни­вающим устройством установлен между ЦВД и ЦСД, потоки пара в которых направлены в противоположные стороны.

Передний и средний подшипники турбины — выносные, опирающиеся на фундамент; задний подшипник ЦСД и подшипники ЦНД встроены в выходные патрубки. Крышки кор­пусов выносных подшипников содер­жат аварийные масляные емкости. Аварийные емкости для встроенных подшипников размещены на крыш­ках выходных патрубков.

Роторы ЦВД и ЦСД соединены жесткой муфтой, полумуфты которой откованы заодно с каждым из валов. Остальные муфты — полугибкие.

Валоповоротное устройство уста­новлено на крышке заднего под­шипника ЦНД и обеспечивает перед пуском и после остановки частоту вращения ротора 3,4 1/мин.

Ротор ЦВД — цельнокованый, выполнен из стали ЭИ-415.

Ротор ЦСД — комбинированный: диски ЧСД откованы заодно с ва­лом, а диски ЧНД насажены на вал с натягом. Лопатки последних сту­пеней ЧСД не имеют ленточных бандажей. Лопатки посажены на диски с помощью грибовидных хвостовиков.

Ротор ЦНД — сборный: облопаченные диски посажены на вал с натягом. Для передачи крутящего момента при возможном временном ослаблении посадки использованы торцевые шпонки. Лопатки всех ступеней, кроме последних, имеют грибовидные хвостовики; лопатки последних ступеней имеют елочные хвостовики с торцевой заводкой и проволочные свя­зи. Противоэрозионная защита обес­печивается электроискровой обра­боткой входных кромок.

Корпус ЦВД выполнен двойным с паровпуском. Внутренний корпус не имеет отдельных сопловых коробок, а разделение дуги подвода пара на сегменты организуется специаль­ными камерами при отливке поло­вин внутреннего корпуса. Как указы­валось выше, при нагрузке до 75 % пар подается в патрубки 4 и 8, а из них, обтекая внутренний корпус вдоль полуокружности,— к сопловым камерам 3 и 6, 2 и 7 соответственно.

Такой способ подачи пара обеспе­чивает равномерный прогрев корпуса по окружности без короблений и температурных напряжений. Даль­нейшее повышение мощности произ­водится подачей пара последова­тельно по паровпускным патрубкам и к средним сопловым каме­рам, расположенным в нижней и верхней половинах внутреннего кор­пуса. Другим важным достоинством такой конструкции паровпуска явля­ется высокая степень парциальности, доходящая до 90 % (вместо обыч­ных 60—70 % при вставных сопло­вых коробках), что увеличивает КПД регулирующей ступени и тур­бины в целом. Вместе с тем отказ от тонких, легко прогревающихся вставных сопловых коробок услож­нил условия работы внутреннего корпуса ЦВД. Внутренний корпус, объединяющий регулирующую и че­тыре нерегулируемые ступени, вы­полнен из жаропрочной стали 15ХМФКР.

Внутренний и наружный кор­пуса имеют горизонтальные флан­цевые разъемы, стягиваемые с по­мощью шпилек с колпачковыми гай­ками, навинчиваемыми с двух кон­цов. Такая конструкция фланцевого соединения облегчает замену по­врежденных болтов, так как извле­чение нарезанной части шпильки из нижней половины корпуса при ее обрыве по последнему витку резьбы — очень трудоемкая операция, и способствует одинаковому нагреву верхнего и нижнего флан­цев (при неравномерном нагреве фланцев корпус коробится).

Диафрагмы первых четырех нере­гулируемых ступеней ЦВД установ­лены во внутреннем корпусе, осталь­ных — в двух обоймах, подвешенных во внешнем корпусе. Все диафраг­мы ЦВД выполнены с несущими стойками и узкими сопловыми сег­ментами, вваренными в тело диа­фрагмы (в исходном варианте тур­бины).

Корпус ЦСД в исходном варианте турбины выполнен одностенным с двумя паровпускными патрубками, расположенными в нижней половине ЦСД. Сопловой аппарат первой сту­пени установлен в расточках паро­вой коробки ЦСД. Корпус имеет горизонтальный и вертикальный (технологический) разъемы. Перед­няя часть корпуса ЦСД, подвер­женная действию высоких темпе­ратур, отлита из стали 15Х1М1ФЛ, задняя часть сварена из листов углеродистой стали.

Диафрагмы ЦСД — сварные, установлены в четырех обоймах, между которыми находятся патрубки для отборов пара. Диафрагмы ЧНД отлиты из чугуна и установлены непосредственно в корпус выходной части ЦСД.

Корпус ЦНД выполнен сварным, двойным. Литые чугунные диа­фрагмы установлены во внутреннем корпусе ЦНД.

Корпус ЦВД и передняя часть корпуса ЦСД опираются лапами крышек корпусов на приливы корпусов выносных подшипников строго в горизонталь­ной плоскости турбины. Совмещение вертикальных плоскостей подшипни­ков и корпусов турбины обеспе­чивается вертикальными шпонками.

Нижние половины выходных час­тей ЦСД и ЦНД жестко связаны фланцевым болтовым соединением и с помощью опорного пояса установлены на фундаментные рамы.

Корпуса ЦВД и ЦСД снабжены устройствами для обо­грева фланцев и шпилек.

Масса турбины без конденсатора составляет 625 т, длина без генера­тора 39,5 м, с генератором 59,5 м.

С 1970 г. ХТЗ выпускает модер­низированную турбину К-300-240-2, при проектировании которой учтен опыт эксплуатации турбины первой модификации.

Серьезному совершенствованию подверглась проточная часть. Диа­фрагмы ЦВД с несущими стойками были заменены на сварные диа­фрагмы с сопловыми решетками, имеющими профили с удлиненной входной частью. Во всех цилиндрах проведена корректировка радиаль­ных и осевых зазоров. В проточной части ЦНД улучшен меридиональ­ный обвод и применены более совер­шенные профили. Сопловые лопатки последних ступеней выполнены по­лыми; полученные полости соединены прорезями с поверхностью лопаток для отсоса влаги, поступающей с пре­дыдущей ступени. Заменена рабочая лопатка послед­ней ступени.

Приняты меры для повышения надежности турбины: заменен ряд хвостовиков на более мощные, уве­личена хорда лопаток первой сту­пени ЦНД с 30 до 40 мм и т. д. Коренной модернизации подвергся корпус ЦСД. Одностенная конструк­ция заменена на двухстенную обладающую лучшими маневренными характеристиками. При этом резко снизились темпе­ратурные напряжения в корпусе и, главное, уменьшилась возможность его короблений, вызывающих задевания вращающихся и неподвижных деталей.

Системы смазки и автомати­ческого регулирования турбины К-300-240 ХТЗ разобщены: для смазки используется турбинное масло, а для системы регулирования — конденсат.

Масло к подшипникам подается двумя электронасосами переменного тока (один из насосов — резервный), создающими на уровне оси тур­бины давление 0,16 МПа. Два ава­рийных насоса с приводом от элек­тродвигателя постоянного тока обе­спечивают давление 80 кПа. Система содержит три фильтра и четыре маслоохладителя, один из которых может быть отключен для ремонта. Вместимость масляного бака 56 м³.

Турбина имеет электрогидравли­ческую систему регулирования. Ее основное принципиальное отличие от систем регулирования всех рассмотренных ранее турбин состоит в использо­вании воды в качестве рабочего тела.

Заключение

В ходе данной курсовой работы был спроектирован ЦВД турбины типа К-300-240. Было определено количество ступеней, распределение теплоперепада между ними. Был произведен детальный расчет регулирующей и всех нерегулируемых ступеней.

Библиографический список

1. Проект паровой турбины: методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Энергетические машины” (Часть 2. Паровые турбины ТЭС и АЭС) / Е.В. Урьев, С.В. Жуков. Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2005. 67с.

2. Термодинамические свойства воды и водяного пара: Справочник. / Ривкин С.Л., Александров А.А.

3. Стационарные паровые турбины / А.Д. Трухний. Москва: 1990. 640 с.

4. Паровые турбины / А.В. Щегляев. Москва: В 2 кн. 1993 г. 384 с.

5. Паровые и газовые турбины Атлас конструкций. Учебное пособие для вузов. Под ред. д-ра техн. наук проф. С.А. Кантора. Л., «Машиностроение», 1970 г.