Паротурбинная установка MTD 40 skoda

паровая турбина MTD40

паровая турбина MTD40

Подробное описание паротурбинной установка MTD 40 фирмы skoda с габаритными размерами.

В проекте использована паровая турбина с противодавлением серии MTD 40 производства Skoda. Паровая турбина имеет проверенную конструкцию и собрана из составляющих, эффективность и надежность которых подтверждаются множеством лет эксплуатации.

1 Критерии проектирования паровой турбины

Паровая турбина предназначена для продолжительной работы в различных эксплуатационных режимах.

При проектировании паровой турбины будут учтены следующие критерии:

  • учет особенностей эксплуатации турбины с противодавлением;
  • необходимость
  • удобство обслуживания и ремонта;
  • минимизация вибраций и их контроль;
  • устойчивость к эрозии в проточной части;

2 Основные характеристики и устройство паровой турбины

2.1 Корпус турбины

Турбина одноцилиндровая, с прямым присоединением к генератору. Использован направленный вниз выхлоп в систему противодавления  или в сетевой подогреватель. Корпус турбины имеет горизонтальный разъем на верхнюю и нижнюю половины. Шпильки главного разъема корпуса сделаны из жаропрочной легированной стали. Прогрев фланцев не требуется. Элементы наружного и внутреннего корпуса выполнены из литой стали. Выхлопные патрубки имеют круглую форму.

Наружный корпус турбины крепится за горизонтальные выступы на опоры переднего и заднего подшипников. Горизонтальное размещение гарантирует, что тепловые расширения не повлияют на выравнивание ротора и статора турбины. Выхлопные патрубки расположены на нижней половине наружного корпуса.

Внутренний корпус крепится в горизонтальной плоскости наружного корпуса на выступах. Центровка в осевом направлении обеспечивается направляющими штифтами в передней и задней секциях корпуса. Положение внутреннего корпуса в осевом направлении выверено и сохраняется направляющими, распложенными у соплового аппарата.

2.2 Ротор турбины и рабочие лопатки

Ротор изготовлен цельнокованым или сваренным из заготовок, и включает в себя фланец  для присоединения генератора. Соединение с генератором жесткое, спроектировано устойчивым к условиям короткого замыкания и критической скорости вращения.

Ротор оборудован активным лопаточным аппаратом. Рабочие лопатки ступеней образуют цилиндрический профиль. На нескольких последний ступенях используется сложный профиль. Рабочие лопатки крепятся к ротору "Т"-образным хвостовиком или вильчатым хвостовиком со штифтами. Лопатки объединены в пакеты посредством бандажей. Бандажи связывают лопатки для увеличения динамической жесткости, а так же служат в качестве периферийного уплотнения рабочих лопаток. На последних нескольких ступенях бандажи отсутствуют. Защита лопаток последних ступеней от эрозии обеспечивается за счет поверхностного упрочнения во время изготовления.

2.3 Сопловой аппарат и диафрагмы

Возможно использование соплового или дроссельного парораспределения. Сопловые коробки располагаются в передней части внутреннего или наружного корпуса турбины и присоединены к коллектору пара.

Диафрагмы изготовлены из стали. Сопловые лопатки закреплены штифтами в дисках и бандажах диафрагм. Сопловые лопатки последних ступеней приварены к дискам и бандажам. Диафрагмы разделены горизонтальной плоскостью на верхние и нижние половины.

2.4 Подшипники

Ротор турбины опирается на два подшипника скольжения. Горизонтально разделенные подшипники закреплены в сферических корпусах, позволяющих выравнивать ось подшипников относительно оси ротора. Вкладыши подшипников имеют эллиптическую расточку и залиты баббитовым сплавом на основе олова.

Упорный подшипник может быть совмещен с передним опорным подшипником или располагаться отдельно и иметь два ряда упорных сегментов для принятия осевой нагрузки в двух направлениях.

Обследование подшипников может производиться без выема ротора. Температура подшипников контролируется термопарами, установленными прямо под баббитовой заливкой нижней половины опорных подшипников и на противоположных сегментах (нагруженном и ненагруженном) упорного подшипника.

Упорный подшипник и один из опорных подшипников располагается на передней опоре. Задний подшипник расположен в корпусе, который приварен к выхлопной части турбины.

2.5 Тепловое расширение

[reklama2] Фикспункт статора турбины расположен на опорной раме наружного корпуса со стороны выхлопа. Расширение корпуса турбины соответствует температурному расширению от фикспункта. Опора переднего подшипника соединена в осевом направлении с корпусом турбины с помощью упругого элемента. Корпус передает усилие на опору переднего подшипника и на переднюю часть упорного подшипника. Упругий элемент допускает свободное расширение корпуса от разъемной плоскости вниз, но при этом остается очень жестким в поперечном и осевом направлении. При любых осевых перемещениях опора переднего подшипника остается в соосном положении с основанием, на котором она закреплена. Упорный подшипник, который размещен на опоре переднего подшипника, перемещается вперед за счет теплового расширения корпуса вместе с опорой. Таким образом, ротор турбины следует за смещением статора. Такая конструкция минимизирует осевые смещения ротора относительно статора и позволяет избежать проблем с радиальными зазорами во время нагружения и других режимах работы турбины. Скольжение опоры упрощается за счет тефлоновой вставки, помещенной между скользящими поверхностями, которая значительно уменьшает сопротивление трения.

2.6 Уплотнения вала

Все осевые уплотнения вала лабиринтного типа. Лабиринтные кольца закреплены в корпусах уплотнений, которые устанавливаются в корпусе турбины в процессе сборки турбины, чтобы обеспечить правильное выравнивание ротора и корпуса. Ответные лабиринтные кольца сделаны из нержавеющей стали. Эти кольца разделены на шесть частей, они прижаты в рабочем положении пружинами и давлением пара.

Гребни уплотнений размещены на лабиринтных кольцах. На отдельных кольцах чередуются более высокие и более низкие гребни, которые образуют лабиринт. В уплотнениях низкого давления относительные смещения больше. Гребни одинаковой высоты и гладкий вал образуют прямоточное уплотнение.

Система уплотнений спроектирована таким образом, чтобы исключить утечки пара в помещение машинного зала. Важной является система отвода пара от концевых уплотнений. Трубопроводы  этой системы присоединены к переднему и заднему уплотнениям турбины. Отводящие камеры уплотнений находятся в наружных частях корпуса. Давление в системе несколько ниже атмосферного давления (около 0,98 бар). Это означает, что из концевых камер уплотнений отводится пар и некоторое количество воздуха. Такая конструкция гарантирует отсутствие утечек пара в атмосферу. Разрежение в этой системе обеспечивается конденсатором пара уплотнений. Пар попадает в конденсатор и конденсируется, а газ (воздух) удаляется с помощью вентилятора. В переднем уплотнении высокого давления есть промежуточная камера с отводом, позволяющая вернуть часть пара из уплотнения обратно рабочий поток (в один из отборов или в выхлоп турбины).

Читайте также:  Турбина паровая П-25-3,4/0,6

2.7 Система дренажей

Чтобы избежать температурных напряжений и перекашивания корпуса турбины, а так же деформации ротора турбины, которые могут привести к механическому повреждению турбины, конденсат, образующийся при прогреве турбины или выделяющийся из насыщенного пара, будет удаляться через спускные клапаны в коллекторы, конденсатосборники или дренажные баки. Дренажная система данной турбины имеет идентичную конструкцию с дренажными системами других турбин Skoda.

Дренажные трубопроводы подведены к отдельным дренажным камерам, которые состоят из сепараторов примесей, трубопроводных линий с конденсатоотводчиками и байпасных линий с запорными клапанами. Рекомендуется использовать байпасные линии конденсатоотводчиков для удаления примесей из из дренажных линий во время пусконаладочных операций паротурбинной установки.

В дренажной системе всех турбин Skoda использованы конденсатоотводчики производства фирмы Gestra (Германия) или их аналоги. Эти устройства имеют доказано высокий уровень производительности и надежности, а так же достаточно длительный срок службы. В случае отказа конденсатоотводчика (например, износ уплотняющих элементов) происходит потеря герметичности, и через седло может утекать пар. Тем не менее, такая ситуация не создает серьезных проблем эксплуатации.

3 Вспомогательные системы

паровая турбина MTD40 размеры

паровая турбина MTD40 размеры

3.1 Система смазки

Система смазки отделена от системы гидравлического регулирования и аварийной защиты. В системе используется высококачественное масло с присадками, класс вязкости ISO VG32.

Главный маслонасос – центробежного типа, с прямым приводом от вала турбины, с выходным давлением масла около 6 бар. Давление масла, измеряемое в передней части корпусов подшипников, должно находиться в пределах от 1,5 до 2 бар. На этом уровне давление поддерживается с помощью пружинного перепускного клапана с гидравлической обратной связью.

При пуске турбины используются вспомогательные маслонасосы с приводом от электродвигателя переменного тока (2×100%). Масло от этих насосов подается на смазку во время режимов пуска и останова. Вспомогательные маслонасосы заполняют всасывающие и напорные линии основных маслонасосов, таким образом, подготавливая их к включению. Основные маслонасосы принимают нагрузку на скорости турбоагрегата слегка меньшей, чем номинальная. По достижении номинальной скорости турбоагрегата вспомогательные насосы отключаются. Вспомогательные насосы подают масло во время выбега ротора в случае останова турбины, поворота ротора турбины или выбега ротора во время аварийного останова турбины. В данных режимах вспомогательные насосы включаются автоматически.

Аварийный маслонасос с электродвигателем прямого тока должен обеспечивать подачу масла в случае потери питания переменным током. Для дальнейшего повышения безопасности и надежности напорная линия аварийного насоса работает в обвод маслоохладителей и фильтров. Пуск аварийного насоса происходит автоматически.

Разгон ротора турбогенератора до скорости поворота (около 60 об/мин) возможно только после подачи масла высокого давления в опорные подшипники для гидроподъема. Насос гидроподъема – с приводом от электродвигателя переменного тока через редуктор. Всасывающая линия насоса выходит напрямую из главного маслобака. Положительный подпор обеспечивается всегда, когда насос расположен ниже уровня масла в баке. Предохранительный клапан системы гидроподъема защищает насосы и остальное оборудование от недопустимого повышения давления напора (точка настройки предохранительного клапана 120 бар). Подача масла на подшипники производится с помощью дроссельных клапанов, которые находятся на каждой напорной линии.

Смазочное масло охлаждается в одном из двух охладителей (2×100%). Используются пластинчатые теплообменники. Маслоохладители работают, используя полный расход охлаждающей воды, что уменьшает загрязнение. Температура смазочного масла поддерживается термостатическим регулирующим клапаном смесительного типа. Клапан работает на принципе расширения термочувствительной среды (парафина) в закрытом сильфоне. Расширение сильфона регулирует подъем золотника смешивающего клапана. Соотношение охлажденного и неохлажденного масла определяется требуемой рабочей температурой смазки, которая обычно находится в пределах от 40 до 45 °С.

Весь объем смазочного масла проходит очистку в двойном сетчатом фильтре, установленном на напорной линии. Загрязнение фильтрующих элементов отслеживается измерением перепада давлений на фильтре. При превышении перепада давления срабатывает выключатель, подающий предупредительный сигнал. Вспомогательная половина фильтра может быть очищена и запущена в работу при работающей турбине.

Масло, удаляемое из опор подшипников, собирается в дренажном трубопроводе, который частично заполнен и таким образом допускает вентиляцию системы. Вытяжной вентилятор с электроприводом в верхней части главного маслобака удаляет водяные пары и создает небольшой вакуум и баке и опорах подшипников. Для предотвращения выброса масла в атмосферу, на подающей линии вентилятора использована вытяжная вентиляция со встроенным сепаратором масляного тумана.

Масляные дренажи от всех устройств собираются в маслосборном баке, ниже уровня масла в главном маслобаке. Масло из этого бака возвращается в главный маслобак насосом с приводом от электродвигателя переменного тока через редуктор.

Блок очистки системы смазки присоединен напрямую к главному маслобаку. Подача производится из "чистого" объема главного маслобака, за сеткой. Очищенное масло возвращается в тот же объем.

Подогрев масла при холодных пусках может быть обеспечено подключением линии с теплой водой к маслоохладителям или электронагревателем в составе блока очистки. В этом случае масло будет подаваться в обвод самого блока очистки.

Читайте также:  Система маслоснабжения паровой турбины П-25-3,4/0,6

3.2 Валоповоротное устройство

Валоповоротное устройство паровой турбины используется:

  • после останова турбины, чтобы гарантировать равномерное охлаждение ротора турбины;
  • перед пуском турбины, до открытия клапанов подачи пара на концевые уплотнения.

Валоповоротное приводится в действие и электродвигателем переменного тока с регулятором частоты через редуктор. Валоповоротное устройство расположено на опоре подшипника месте соединения ротора турбины и ротора генератора. Управление валоповоротным устройством полностью автоматизировано.

Основные элементы валоповоротного устройства:

  • электродвигатель;
  • оборудования автоматического управления;
  • редуктор;
  • гидравлическая система включения зацепления;
  • элементы маслосистемы.

Условия необходимые для пуска валоповоротного устройства:

  • скорость вращения ротора турбогенератора должна быть нулевой;
  • открыта система подачи масла на подшипники;
  • включен насос гидроподъема.

Квадратная головка на конце главного вала редуктора может быть использована для ручного поворота ротора. Вспомогательные насосы и насос гидроподъема должны быть в работе при ручном повороте ротора.

4 Главная паровая арматура

4.1 Главный стопорный клапан и регулирующие клапаны

Один стопорный клапан высокого давления расположен перед регулирующими клапанами. В корпусе стопорного клапана расположен паровой фильтр. Стопорный клапан приводится в действие гидравлическим приводом и закрывается усилием пружины. Стопорный клапан напрямую присоединен к блоку регулирующих клапанов через фланец.

Острый пар проходит через стопорный клапан в блок регулирующих клапанов. Блок состоит из четырех регулирующих клапанов, расположенных сверху на внешнем корпусе и соединенных с ним фланцами. Каждый регулирующий клапан управляется гидравлическим приводом.

4.2 Отсечной и регулирующий откидные клапаны низкого давления

Пар низкого давления подается через отсечной и регулирующий откидные клапаны, которые расположены отдельно на трубопроводе низкого давления рядом с турбиной. Откидные клапаны приводятся в действие гидравлическим приводом и закрываются усилием пружины.

4.3 Обратные клапаны отборов

Обратные откидные клапаны предотвращают обратный поток пара в турбину в случае внезапной потери нагрузки или аварийного останова турбины. Обратные откидные клапаны оснащены пневмоприводом, который допускает течение среды в нужном направлении и принудительно закрывает клапан при аварийном останове турбины или по сигналу о превышения уровня конденсата / питательной воды в подогревателе. Обратное действие клапана осуществляется плавно при открытом сервоприводе. Обратные клапаны могут быть закрыты усилием пружины совместно с пневмоприводом. Обратные клапаны с принудительным закрытием устанавливаются на всех отборах, где рабочее давление может превышать 1,5 бар. При более низких давлениях используются обратные клапаны без управления.

5 Гидравлическая система регулирования

Гидравлическая система высокого давления используется для управления основной паровой арматурой паротурбинной установки (стопорные клапаны, регулирующие клапаны и т.д.).

Гидравлическая система высокого давления включает в себя: гидравлическую станцию высокого давления, гидравлические приводы, соединительные трубопроводы и регулирующую жидкость.

Гидравлическая станция – это основная часть гидравлической системы. Она обеспечивает непрерывную и надежную подачу регулирующей жидкости ко всем гидравлическим приводам основной паровой арматуры турбины. Гидравлическая станция подает регулирующую жидкость номинальным давлением 16 МПа, а так же обеспечивает фильтрацию и водяное охлаждение. Баллонные гидравлические аккумуляторы на выходе являются непосредственным источником регулирующей жидкости для удовлетворения кратковременных больших потребностей, а так же поддерживают давление в системе во время пуска аварийных насосов.

Основные части гидравлической станции:

  • насосы регулирующей жидкости (2×100%);
  • фильтры (2×100%);
  • водяные охладители;
  • баллонные гидравлические аккумуляторы (2×100%).

Гидравлические приводы включают в себя сервоклапаны, клапанные блоки и встроенные клапаны. Сервоклапаны используются для непрерывного управления положением, поэтому достигается высокая  точность регулирования. Так же присутствуют все необходимые элементы такие как датчики положения  и др.

В качестве рабочей жидкости используется QUINTOLUBRIC 888-68. Больший индекс вязкости и большие температуры вспышки и воспламенения, по сравнению с минеральным маслом, делают её идеальной для применения в широком температурном диапазоне. Хорошие показатели огнестойкости и смазывающие качества, хорошая устойчивость к окислению, совместимость с большинством типов уплотнительных материалов, нетоксичность и нераздражающее действие являются её преимуществом.

Основные технические характеристики рабочей жидкости QUINTOLUBRIC 888-68:

  • температура вспышки 275 °С;
  • температура воспламенения 325 °С;
  • температура самовоспламенения 450 °С;
  • температура застывания -20 °С;
  • кинематическая вязкость 68 мм²/с (при 40 °С).

 

6 Эксплуатационные характеристики

Турбина спроектирована для работы в базовой нагрузке, но конструкция гарантирует высокую эффективность при условиях колебания мощности. Агрегат может быть соединен с энергосистемой с регулированием частоты, при этом допускается управление с частыми ступенчатыми изменениями нагрузки.

6.1 Работа при отклонениях в рабочих параметрах энергосистемы

Представленная турбина Skoda может находиться в работе без ограничения по времени в диапазоне частоты от 48.5 до 50.5. Гц. (т.е. 50 Гц -3/+1 %).

6.2 Режимы пуска и ресурс турбины

Элементы турбины находящиеся в прямом контакте с острым паром подвергаются температурным колебаниям при переходных режимах, таких как пуск, изменения нагрузки и останов турбины. Поэтому температура этих элементов величина регулярно изменяющаяся. Эти периодические изменения являются причиной дополнительных циклических напряжений и, в зависимости от уровня и частоты их появления, могут существенно сократить ресурс отдельных элементов турбины.

При расчетах на температурную усталость, могут быть определены максимально допустимые значения дополнительных напряжений, возникающих при пуске. Эти термические напряжения очень важны при определении ограничений, предъявляемых к продолжительности пусковых режимов.

Расчеты температурных полей и температурных напряжений в роторе и  корпусе показали, что в турбинах конструкции Skoda максимальные напряжения возникают в роторе на участке внутренних уплотнений. По этой причине расчетами на температурную усталость для этой зоны определяются нормы для пуска турбины.

В условиях повышенных напряжений во время пуска ни для одного из элементов не превышается допустимый уровень. Ресурс наиболее нагруженных элементов характеризуется количеством температурных циклов до начала образования трещин и возрастания уровня напряжений.

Читайте также:  паровая турбина siemens SST-600

Работа сверх расчетного ресурса не требует незамедлительной замены изношенных критических узлов, таких как ротор. Тем не менее, ротор должен подвергаться тщательным периодическим осмотрам, на основании которых принимается обоснованное решение о дальнейшей эксплуатации.

Расчеты продолжительности пуска выполнены с учетом установленного срока службы турбины в 25 лет, или с расчетным числом часов работы 200 000. Следующие значения расчетного количества пусков приведены для всего срока службы турбины:

Режим

Начальная температура металла1)

Количество циклов (пусков)

Холодный пуск

tm<200 °C

250

Пуск из неостывшего состояния

tm =200÷400 °C

500

Горячий пуск

tm >400 °C

1000

Примечание 1): начальная температура металла – температура внутреннего корпуса

6.3 Устойчивость к отказам

Турбина способна выдержать ступенчатый сброс нагрузки до уровня нагрузки собственных нужд или до уровня холостого хода. Продолжительность работы после ступенчатого сброса нагрузки должна соответствовать стандарту EN 60045-1 и рекомендациям производителя. Турбина может работать в режиме холостого хода максимум 15 минут в отдельном случае, и суммарно не более 50 часов год.  Турбина может работать с нагрузкой собственных нужд не более 10 часов в отдельном случае, и суммарно не более 50 часов в год. Потеря нагрузки является аварийной ситуацией, и её следует избегать.

6.4 Критическая скорость

Критическая скорость турбогенератора достаточно удалена от рабочей скорости. Расчеты критической скорости учитывают опоры подшипников и упругость масляной пленки. Расчеты критической скорости выполнены для всего сборного валопровода турбогенератора.

7 Чистота пара

7.1 Химическая чистота пара

Должно обеспечиваться такое качество пара по химическому составу, чтобы не вызывать отложений в предварительных подогревателях, соединительных элементах, подогревателях или турбине. Ниже приведены нормы качества пара. Характеристики даны для конденсата перегретого пара.

Основные параметры:

Показатель

Нормальный

режим

Порог 1

Порог 2

Порог 3

Единицы измерения

SiO2

< 5

20

-

-

мкг/кг

Fe

< 5

20

-

-

мкг/кг

Cu

< 1

3

-

-

мкг/кг

Na + K

< 2

2

10

20

мкг/кг

Электрическая проводимость

< 0,1

0,2

0,5

1

мкСм/см

Остальные параметры:

Показатель

Нормальный

режим

Порог 1

Порог 2

Порог 3

Единицы измерения

Cl-

< 0,1

0,2

0,5

1

мкг/кг

SO4-2

< 0,1

0,2

0,5

1

мкг/кг

NH3

500

мкг/кг

Порог 1 – показатели в пределах от нормального режима до порога 1 не допустимы для работы в течение продолжительного времени.
Порог 2 – показатели в пределах от порога 1 до порога 2 допустимы для работы в течение ограниченного промежутка времени, суммарно не более 168 часов в год.
Порог 3 – показатели в пределах от порога 2 до порога 3 допустимы для работы в течение ограниченного промежутка времени, суммарно не более 24 часов в год.
В случае выхода любого из параметров за пределы порога 3 турбогенератор должен быть немедленно остановлен (максимум в течение 1 часа) в соответствии с требованиями безопасности эксплуатации.

Примечание: Воздействие примесей в паре усиливается, когда не соблюдается периодичность в обслуживании агрегата. Когда сокращается количество холодных пусков, уменьшается способность самоочистки и промывки от легкорастворимых солей. Невозможно надеяться на непрерывную очистку абразивными частицами, потому что их использование приводит к серьезным повреждениям металлических поверхностей.

7.2 Механическая чистота пара

Механическая чистота пара должна соответствовать высоким нормам качества, для исключения повреждений поверхности лопаток и сопел в проточной части турбины.
Процедура продувки паром котлов и связанных трубопроводов должна соответствовать требованиям Директивы VGB-R 513 e (издание второе 2006 г.).
Описание типа и характеристик устройств задержки механических частиц будут предоставлены заказчику для ознакомления и согласования.

7.3 Гарантии механической чистоты пара

Заказчик должен гарантировать чистоту пара от механических включений в течении всего периода эксплуатации турбины. Любые повреждения проточной части турбины, вызванные поступлением механических частиц или воды из паровых котлов или трубопроводов свежего пара, находятся под ответственностью заказчика.
Для достижения чистоты пара, заказчик должен провести мероприятия по очистке системы питательной воды, паровых котлов и соответствующих трубопроводов свежего , а так же продувку паром в соответствии с требованиями директивы VGB-R 513 e (издание второе, 2006 г.). Механическая чистота пар должна быть подтверждена согласно данной директиве.

8 Примененные стандарты

Турбина и вспомогательное оборудование изготовлены согласно требованиям европейского стандарта EN 60045-1, который полностью соответствует изданию МЭК за №45-1, 1991 г. Другие примененные стандарты относятся к соответствующим разделам данного предложения (вибрации и др.) Разработка оборудования проведена в международной системе единиц СИ.

[reklama3]

 

(Visited 1 248 times, 1 visits today)

Читайте также

Комментарии закрыты.