Turbiny wykład 5 KSE 07 - Opracowanie wykładu dr. Czajka PDF

Preview

Summary

Opracowanie wykładu dr. Czajka...

Description

Krajowy System Elektroenergetyczny W większości przypadków w Polsce, każdy blok energetyczny składa się z jednego kotła podpiętego do jednej turbiny. Moc bloku energetycznego jest jednoznaczna z mocą turbiny parowej, ponieważ nic innego nie wytwarza energii w bloku oprócz turbiny. Elektrownie składają się z kilku bloków energetycznych. Podstawą Polskiego systemu elektroenergetycznego są bloki o mocy 200 MW. Z reguły im większy blok tym większa sprawność. Większe turbiny 360 MW- Bełchatów, 500 MW i 1075MW- Kozienice, 900MW- Opole. ( Mamy wiedzieć tak o mniej więcej jak to u nas wygląda a nie gdzie dokładnie co i jak :D) Bloki 200 MW Stanowią niemal połowę Polskiej energetyki. Produkowane w firmie ZAMECH w Elblągu. Oryginalne projekty pochodzą z ZSRR. ZAMECHowi udało się podwyższyć moc turbin do 215-230MW.

Nazewnictwo turbin według Zamechu

ciśnienie pary świeżej w MPa czyli najwyższe ciśnienie które trafia do turbiny

Moc turbiny w MW powyżej 10 to już wysokie ciśnienia

W zależności od realizacji obiegu cieplnego turbiny dzielimy na: P- turbina przeciwprężna Montowane w elektrociepłowniach. Przede wszystkim wytwarzają parę przeciwprężną do celów technologicznych, a moc mechaniczna służy bilansowaniu zapotrzebowania pary. Dostarcza nam parę o konkretnej temperaturze i konkretnym ciśnieniu np.: do huty, na urządzenia włókiennicze. Jeżeli parę stosuje się do celów ciepłowniczych a nie technologicznych to jest to turbina ciepłownicza (C). Czynnik roboczy nigdy nie osiąga stanu nasycenia, rozpręża się pozostaje w strefie pary przegrzanej. Para ciepłownicza- 0,05-0,5 MPa

Para technologiczna 0,3-1,2MPa Na wykresie warto zwrócić uwagę, że parametry na wylocie znajdują się w obszarze pary przegrzanej.

K- turbina kondensacyjna (niskociśnieniowa) Wykorzystywana w elektrowniach. Ma za zadanie uzyskać jak najwięcej energii elektrycznej z pary, co oznacza, że czynnik roboczy (para wodna) jest rozprężany maksymalnie, czyli aż do powstawiania pary nasyconej lub mokrej. W wyniku tego w parze odlotowej następuje kondensacja, co oznacza że woda przechodzi ze stanu gazowego w stan płynny. Na wykresie należy zwrócić uwagę na to, żeby parametry na wylocie z turbiny były poniżej linii nasycenia. (a tak dla debili-turbina kondensacyjna wykorzystuje parę wodną w takim stopniu że aż się ta para skrapla, więc jej parametry na wylocie muszą być poniżej linii nasycenia, bo wszystko co poniżej linii nasycenia to para w której znajdują się krople wody)

Stopień suchości określa jaki jest udział masy (nie objętości) fazy gazowej (pary nasyconej) do masy fazy gazowej i ciekłej (cieczy nasyconej) X=mp/(mp+mc). Najniżej dochodzimy do stopnia suchości X=0,88 Prezentowany powyżej obieg nazywamy obiegiem Hirna. Na wylocie z turbiny kondensacyjnej para uzyskuje ciśnienie niższe niż atmosferyczne (panują warunki zbliżone do próżni). Parę rozprężamy najniżej jak się da czyli do temperatury otoczenia.

U- turbina z upustami -upusty nieregulowane- są w większości turbin, nie zawieramy więc literki U w nazewnictwie, ponieważ upusty nieregulowane ma każda turbina domyślnie. Literka U odnosi się do upustów regulowanych !!! Służą pobieraniu części rozprężanej w turbinie pary, która potem jest kierowana do wymienników ciepła ogrzewających wodę wykropiona po procesie rozprężania pary. Ogrzana woda jest następnie podawana do kotła. Opłaca się to termodynamicznie.

pobieranie

Odprowadzanie do wymienników Tutaj sobie leci woda

Znacznie wzrasta sprawność przy niewielkim spadku mocy. Co więcej przy takim rodzaju upustów odprowadzamy tyle pary, na ile pozwala nam to dobrana średnica rurki odprowadzającej. Nie stosujemy żadnych systemów zaworów żeby kontrolować ile pary odprowadzamy. -upusty regulowane- turbiny upustowe U Koncepcja taka sama jak dla upustów nieregulowanych, ale regulację ciśnienia pary dokonuje się najczęściej poprzez dławienie pary zaworem.

Międzystopniowe przegrzewanie pary Oprócz upustów nieregulowanych (przegrzew skroplin) oraz upustów regulowanych (dobór pary ciepłowniczej i technologicznej), zazwyczaj z turbiny wyprowadza się również strumień pary w celu jego przegrzania (do międzystopniowego przegrzewacza pary umieszczonego w kotle). Zwiększa to sprawność obiegu, nie przekraczając jednocześnie dopuszczalnej wilgotności pary wylotowej z turbiny. Para świeża to taka para która wydostaje się z kotła i trafia bezpośrednio na turbinę. Przegrzewanie pary nie powoduje wzrostu jej ciśnienia, jedynie uzyskujemy dodatkową temperaturę.

Woda rozprężona w turbinie trafia na podgrzewacz wody, a następnie do kotła, podgrzewa się kolejny raz. Z kotła po podgrzaniu trafia do walczaka, opada wzdłuż kotła rurami opadowymi i znów się podgrzewa, zamienia się w parę i wraca do walczaka. Zimna woda opada a para z walczaka jest wyprowadzana na przegrzewacz opromieniowany pary świeżej. Para świeża trafia z kotła do turbiny na część wysokoprężną, wykonuje prace i jest zawracana do kotła na przegrzewacz pary wtórnej. Para zyskuje temperaturę (proces izobaryczny) jest wyprowadzana z kotła i trafia na cześć średnioprężną. Najczęściej robi się jeden/ dwa przegrzewy

Tak to wygląda na wykresie

Stopień reakcyjności Jeśli do turbiny zostaje dostarczona para z dużą prędkością c0 zmienia się całkowity spadek H w turbinie. Spadek w wirniku nie ulega zmianie. Spadek entalpii na który składa się również energia

kinetyczna oznacza się jako H z kreską ( nie wiem jak zrobić taka kreskę xd). Czyli H z kreską uwzględnia spadek w kierownicy, w wirniku i ilość energii wniesioną z prędkością. Czyli c 0 wpływa na reakcyjność stopnia ρ.

Parametry statyczne, dynamiczne i całkowite Parametry stagnacji to takie parametry w których zakładamy że czynnik wyhamował do 0. Entalpia całkowita= entalpii stagnacji

To samo można zapisać dla gazów doskonałych i rozpatrywać w aspekcie temperatury

Dla gazów rzeczywistych korzystamy z wykresu

Zasada zachowania masy w odniesieniu do rzeczywistego kanału

V1s-objętość właściwa w wylocie teoretycznym C1s- prędkość wylotu z kierownicy A1s- pole przekroju W1s- prędkość wylotu z wirnika A1s to pole przez które wydostaje się z wieńca para. Jak „rozprostujemy „ sobie wieniec to A=π*d*l1. Musimy jednak wziąć poprawkę na grubość łopatek, bo one ograniczają wypływ pary. Więc A=π*d*l1*Ʈ

Kolejna poprawka jaką należy przyjąć jest związana z jaką częścią obwodu płynie czynnik. W przypadku pierwszego koła turbinowego ilość pary wylatującej z kotła ograniczają zawory, żeby nieważne co dzieje się w kotle, para miała te same parametry wpływając do turbiny. Strumień jaki wypływa z kotła dzielimy najczęściej na parę strumieni i wprowadzamy do turbiny w różnych miejscach ponieważ chcemy żeby para równomiernie nagrzewała turbinę. Takie rozwiązanie nazywa się regulacją grupową. Warto zwrócić uwagę że nigdy nie dostarczamy pary do turbiny z 4 stron, ponieważ w przypadku awarii kotła, możemy turbinę na chwilę przeciążyć wpuszczając parę czwartym zaworem. ε dla dalszych kół turbiny wynosi 1 ponieważ para samoczynnie wypełnia przestrzeń. Współczynnik ten stosujemy jedynie dla pierwszego koła.

Następna poprawka uwzględnia to, że czynnik wylatuje z turbiny tak jak na rysunku, czyli krawędzią y a nie x . Wzór zaznaczony na zielono jest końcowym, uwzględniającym wszystkie poprawki. Dla wirnika stosujemy ten sam wzór, ale podstawiamy l 2, które będzie większe od l1. Kat wylotu strugi opisuje się również nie α a β....