Проверка балансов расходов пара и воды.
А) на входе и выходе из ПГ:
GПГвых+GПР= GПГвх 1747,784+8,739=1756,523 кг/с
GПГвх =1756,523 кг/с;
Б) расход пара в конденсатор по расходу пара из ПГ.
-- со стороны парового тракта:
GПГвых - GК5 - GК6 - GК7 - GК8 - GК9 - GК10 - GК12 - GК15 - GК16 - GК17 = 1747,784 - 81,216 - 22,721 - 156,011 - 114,230 - 112,613 - 62,453 - 184,096 - 42,630 - 38,708 - 51,271 = 881,833 кг/с;
GКвх = GТ14 = 881,833 кг/с;
-- со стороны водяного тракта:
GПГвх - GК39 - GК9 - GК40 - GК27 - GК16 - GК36 + GК30 = 1756,523 - 278,980 - 62,453 - 296,710 - 42,630 - 38,708 - 81,216 + 6,701 = 962,527 кг/с; GК22 = 962,527 кг/с;
Проверка баланса мощности.
А) Передача мощности от узла к узлу выполняется.
Б) Механическая мощность турбины равна сумме мощностей отсеков.
?Nотсек=219,592+70,516+151,260+76,925+230,897+112,949+109,167+ 132,516=1103,821 МВт;
В) Закон сохранения энергии выполняется.
Основные результаты расчета
Таблица 2.5 Общие энергетические показатели
|
Подведенная мощность QЯР |
3200 МВт |
|
|
Внутренняя мощность турбины NВН |
1103,821 МВт |
|
|
Эл. мощность собств. нужд NНАС |
35,195 МВт |
|
|
Эл. мощность “брутто” NБР |
1087,319 МВт |
|
|
Эл. мощность “нетто” NНТ |
1052,124 МВт |
|
|
Электрический КПД “брутто” |
33,979 % |
|
|
Электрический КПД “нетто” |
32,879 % |
Подробный расчет и результаты тепловой схемы приведены в приложении.
2.6 Выбор вспомогательного оборудования
Общие положения
Целью раздела является обоснование типоразмера и количества единиц оборудования на каждый элемент расчетной схемы (насосы, подогреватели, деаэратор, конденсаторы, СПП). Выбор производится по справочнику Зорина.
Выбор конденсатора
Основным конденсатором выбран конденсатор 1200КП-95000, рассчитанный на расход охлаждающей воды 170000 т/ч, при рассчитанном расходе 49000 кг/с. Каждый ЦНД имеет свой конденсатор.
Выбор подогревателей низкого и высокого давления
Выбор ПНД1.
Выбираем подогреватель поверхностный горизонтальный (в количестве 4 шт.) (новая разработка), рабочее давление 0,027 МПа.
Расчетные данные: DПВ=240,63 кг/с, PВ=0,1 МПа, PП=0,0247 МПа.
Выбор ПНД2.
Выбираем подогреватель смешивающий, вертикальный (новая разработка), Рабочее давление 0,067 МПа.
Расчетные данные: DПВ=1043,87 кг/с, Pсреды=0,057 МПа.
Выбор ПНД3.
Выбираем подогреватель поверхностный, вертикальный (новая разработка), Рабочее давление 0,153 МПа. Поверхность теплообмена 3000 м2.
Расчетные данные: DПВ=1043,87 кг/с, PВ=1,60 МПа, PП=0,144 МПа.
Выбираем ПН - 3000 - 25-16 III
Выбор ПНД4
Выбираем подогреватель поверхностный, вертикальный (новая разработка), Рабочее давление 0,576 МПа. Поверхность теплообмена 2550 м2.
Расчетные данные: DПВ=1043,87 кг/с, PВ=1,2 МПа, PП=0,541 МПа.
Выбираем ПН - 3000 - 25-16 III
Выбор ПВД5.
Выбираем подогреватель поверхностный, вертикальный с U образными трубками, с встроенным охладителем конденсата греющего пара.
В качестве ПВД-5 использованы подогреватели ПВ-3000-80-30 (новая разработка). Площадь ПТО - 3000 м2, номинальный расход воды - 908 кг/с, максимальная температура - 216 оС, давление по воде - 80 ата, давление по пару - 30 ата. ПВД используются в две нитки, так как пропускной способности одного подогревателя недостаточно.
Расчетные данные DПВ=1675,307 кг/с (2 нитки по 837,65 кг/с), PВ=8 МПа, PП=1,93 МПа.
Выбор ПВД6.
Выбираем подогреватель поверхностный, вертикальный с U образными трубками, с встроенным охладителем конденсата греющего пара.
Расчетная / конструктивная поверхность теплообмена 1960 / 2353 м2
Расчетные данные DПВ=1675,307 кг/с (2 нитки по 837,65 кг/с), PВ=7,5 МПа, PП=2,67 МПа.
Выбираем ПВД - 2500 - 80-30 (новая разработка)
Выбор деаэратора
Деаэрационные колонки должны обеспечивать производительность 1675,307 кг/с (6031,1 т/ч) при рабочем давлении 0,81 МПа.
Деаэратор питательной воды новой разработки, конструктивное исполнение - бак горизонтального типа, деаэрационные колонки вертикального типа, необходимое количество колонок 4.
По нормам технологического проектирования запас питательной поды на АЭС должен обеспечивать нормальную работу питательных насосов в течении не менее 3 мин. Определим необходимый объем бака для обеспечения номинального расхода в течении 180 секунд.
,
принимаем 400 м3.
Выбираем деаэратор питательной воды новой разработки, конструктивное исполнение - бак горизонтального типа, деаэрационные колонки вертикального типа, количество колонок 4.
Давление рабочее 0,81 МПа
Производительность номинальная 6200 т/ч
Объем бака 400 м3 БД400. На бак устанавливается колонка ДП1600.
Выбор сепаратора-пароперегревателя
В качестве сепараторапароперегревателя выбираем четыре установки СПП1200 (новая разработка) с общим расходом нагреваемой среды 299,6х4 кг/с. В нашем расчете расход нагреваемой среды равен 1198,54 кг/с.
Выбор конденсатных насосов
Конденсатные насосы КЭН1 должны обеспечить напор 102 м.вод.ст. и подачу 3540 м3/ч. Выбираем АКсВА 2000-120-2 (новая разработка): подача насоса 2000 м3/ч, напор 100 м.вод.ст. Устанавливается по три насоса: два в работе, один в резерве.
Конденсатные насосы КЭН2 должны обеспечить напор 200 м.вод.ст. и подачу 3940 м3/ч. Выбираем АКсВА 2200-250-1: подача насоса 2200 м3/ч, напор 200 м. вод. ст. Устанавливается по три насоса: два в работе, один в резерве.
Выбор сливных насосов ПНД
Сливные насосы ПНД должны обеспечить напор 130 м.вод.ст. и подачу 1070 м3/ч. Устанавливается по три насоса: один в работе, один в резерве
Выбор питательного насоса.
Питательные насосы ПЭН должны обеспечить напор 892,3 м.вод.ст. и подачу 6031 м3/ч. Насос с электроприводом новой разработки, конструктивное исполнение - центробежный, горизонтальный, многоступенчатый двухкорпусной с внутренним корпусом секционного типа. Производительность одного насоса 1800 м3/ч, поэтому устанавливается 5 насосов (4 в работе, 1 в резерве). Выбираем ПЭА 2050-85.
Вывод
Был произведен расчет тепловой схемы паротурбинной установки К-1200-6,8/50 на ЭВМ с использованием специальной программы «SХЕМА». Сделан выбор основного оборудования (сливные насосы, конденсатные насосы, деаэраторные баки, деаэрационные колонки, подогреватели низкого давления, подогреватели высокого давления, конденсатор), а также дана краткая техническая характеристика этого оборудования. При расчете тепловой схемы были получены следующие основные результаты: электрический КПД «брутто» равен 33,98%, электрический КПД «нетто» равен 32,88%. Полученные результаты хорошо согласуются с проектом турбоустановки К-1200-6.8/50, выполненным ПОТ «ЛМЗ». В этом проекте тепловая мощность QЯР=3200 МВт, Nэлбр=1170 МВт. Отсюда электрический КПД «брутто» равен збр=Nбр/Qяр=(1170/3200)х100%=36,56%. Также были рассчитаны параметры пара по отсекам турбоустановки, параметры схемы регенеративного подогрева. По полученным результатам можно судить о том, что данный вариант тепловой схемы с вышеподсчитанным оборудованием может без проблем эксплуатироваться на новой АЭС.
3. Расчет проточной части турбины К-1200-6.8/50
Таблица 3.1 Параметры пара в отборах турбины
|
Тип турбины |
Номер отбора |
Узел тепловой схемы |
Номер узла |
Давление, МПа |
Температура, С° |
Количество отбираемого пара, кг/с |
|
|
К-1200-6.8 ЛМЗ |
1 |
ПВД 6 |
2,785 |
231,57 |
156,011 |
||
|
2 |
ПВД 5 |
2,007 |
214,23 |
114,230 |
|||
|
3 |
Деаэратор |
0,902 |
176,85 |
62,453 |
|||
|
4 |
ПНД 4 |
0,576 |
158,51 |
112,613 |
|||
|
5 |
ПНД 3 |
0,153 |
135,2 |
42,630 |
|||
|
6 |
ПНД 2 |
0,067 |
89,48 |
38,708 |
|||
|
7 |
ПНД 1 |
0,026 |
66,78 |
51,271 |
Определяем давление за последней ступенью турбины с учетом потери давления в выхлопном патрубке:
,
3.1 Предварительный расчет проточной части ЦВД
Определение размеров первой нерегулируемой ступени
Для ориентировочного расчета первой НРС необходимо задаться:
Следующими значениями теплоперепадов:
h0I = 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80 кДж/кг
Степенью реакции ступени,
Величиной
Углом потока за сопловой решеткой,
Таблица 3.2 Выбор среднего диаметра и числа ступеней
|
Величина |
Размерность |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
По граф. |
|
|
кДж/кг |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
70 |
||
|
-- |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
0,48 |
||
|
м/с |
264,58 |
282,84 |
300,00 |
316,23 |
331,66 |
346,41 |
360,56 |
374,17 |
||
|
м/с |
126,996 |
135,765 |
144,000 |
151,79 |
159,20 |
166,28 |
173,07 |
179,60 |
||
|
м |
0,8085 |
0,8643 |
0,9167 |
0,9663 |
1,0135 |
1,0586 |
1,1018 |
1,1434 |
||
|
-- |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
||
|
кДж/кг |
31,5 |
36 |
40,5 |
45 |
49,5 |
54 |
58,5 |
63 |
||
|
м/с |
300 |
314,64 |
328,63 |
342,05 |
354,96 |
367,42 |
379,47 |
354,96 |
||
|
м3/кг |
0,03506 |
0,03585 |
0,03665 |
0,03748 |
0,03832 |
0,03918 |
0,04007 |
0,03832 |
||
|
мм |
179,004 |
166,383 |
155,943 |
147,183 |
139,744 |
133,364 |
127,846 |
139,744 |
||
|
-- |
7,91 |
7,19 |
6,60 |
6,09 |
5,65 |
5,28 |
4,95 |
5,65 |
Выбираем диаметр первой нерегулируемой ступени, число ступеней по высоте сопла:
Средний диаметр --
Число ступеней --
Высота сопла --
Рис. 3.1 Выбор среднего диаметра и числа ступеней
Определение размеров и теплового перепада последней ступени ЦВД
Для проектирования проточной части с постоянным внутренним диаметром достаточно спроектировать последнюю ступень турбины с таким расчетом, чтобы внутренний диаметр ее был равен внутреннему диаметру первой ступени, т.е. из условия . Для этого нужно выбрать соответствующий тепловой перепад на последнюю ступень. Эту задачу решают графическим способом. Задаются рядом значений (от до ), и для каждого варианта находится внутренний диаметр. Последовательность расчета приводится в таблице 3.3. По данным таблицы строится график, по которому находятся искомые тепловой перепад и диаметр последней ступени.
Таблица 3.3 Выбор диаметра последней ступени ЦВД
|
Величина |
Размерность |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
м |
1,15 |
1,20 |
1,25 |
1,30 |
1,35 |
1,40 |
1,45 |
||
|
м/с |
180,64 |
188,50 |
196,35 |
204,20 |
212,06 |
219,91 |
227,77 |
||
|
-- |
0,56 |
0,56 |
0,56 |
0,56 |
0,56 |
0,56 |
0,56 |
||
|
кДж/кг |
52,03 |
56,65 |
61,47 |
66,48 |
71,70 |
77,11 |
82,71 |
||
|
-- |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
||
|
кДж/кг |
46,82 |
50,98 |
55,32 |
59,84 |
64,53 |
69,40 |
74,44 |
||
|
м/с |
306,02 |
319,33 |
332,63 |
345,94 |
359,24 |
372,55 |
385,85 |
||
|
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
12,5 |
|||
|
м3/кг |
0,2758 |
0,2758 |
0,2758 |
0,2758 |
0,2758 |
0,2758 |
0,2758 |
||
|
м |
712,078 |
653,974 |
602,703 |
557,233 |
516,721 |
480,471 |
447,906 |
||
|
м |
0,43792 |
0,54603 |
0,64730 |
0,74277 |
0,83328 |
0,91953 |
1,00209 |