Конструкции поверхностных конденсаторов

Как мы уже видели, устройство поверхностного конденсатора очень просто; существующие конструкции этих конденсаторов различаются главным образом формой корпуса, направлением потока пара в конденсаторе, расположением трубок, числом ходов охлаждающей воды, конструктивным выполнением деталей и прочее.

Переход к применению все более высоких параметров пара и увеличение мощности турбин и производительности паровых котлов поставили очень высокие требования к качеству конденсата, в котором должны быть только следы солей и кислорода. В настоящее время отечественные турбостроительные заводы перешли на так называемую "ленточную" разбивку трубного пучка, обеспечивающую минимальное "паровое" сопротивление конденсатора (рис. 23).

Пучок трубок размещается в виде извилистой ленты с глубокими, свободными проходами для пара, что позволяет уменьшить скорость натекания пара на первые ряды трубок и резко сократить путь паровоздушной смеси через пучок. В средней части конденсатора по всей его длине имеется свободный проход пара в нижнюю часть конденсатора. Пар проникающий до самого низа конденсатора, подогревает конденсат, что способствует устранению его переохлаждения.

Отсос воздуха осуществляется с двух сторон конденсатора, причем для охлаждения воздуха выделены специальные пучки трубок, расположенные в зонах отсоса.

Водяные камеры конденсаторов (рис. 23), разделены вертикальными перегородками на две независимые части, каждая из которых имеет свои патрубки для подачи и выпуска охлаждающей воды. Таким образом, вода разделяется на два независимых потока, любой из которых можно выключить, закрыв соответствующие задвижки Крышки таких конденсаторов выполняются составными из двух частей, повешенных на петли; каждая часть крышки может быть открыта независимо одна от другой.

Такие конденсаторы называются конденсаторами "непрерывного действия", двухпоточными конденсаторами или конденсаторами с раздельным потоком воды. Трубки таких конденсаторов можно чистить, не выключая из работы турбину, при сниженной ее нагрузке.

Для чистки конденсатора непрерывного действия во время эксплуатации нужно закрыть доступ воды к одной половине его, выпустить из трубок и водяных камер этой половины воду через сливной клапан и открыть соответствующие половины крышек; затем можно чистить трубки любым из существующих способов, причем конденсатор будет продолжать действовать благодаря циркуляции воды во второй половине.

Во время чистки половины конденсатора будет работать практически лишь одна его часть. Трубки очищаемой части будут омываться паром, но теплообмен в них будет совершенно ничтожным. При сниженных нагрузках никаких особых неудобств это не вызовет, так как вакуум ухудшается незначительно. При малых нагрузках глубина вакуума может даже не уменьшиться при выключении половины конденсатора, если вся охлаждающая вода будет направлена в действующую половину его.

5. СТАТОР МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ТУРБИНЫ, содержащий корпус, выполненный в виде наружных колец, соединенных между собой, установленные в корпусе ступени сопловых аппаратов с лопатками, снабженными наружными полками, часть из которых соединена с корпусом при помощи соединения шип паз, размещенные между лопатками промежуточные кольца, зафиксированные от осевого и наружного перемещений относительно наружных колец, отличающийся тем, что в каждом наружном кольце расположены две ступени сопловых аппаратов и кольца соединены друг с другом за выходными кромками лопаток нечетных ступеней, при этом лопатки четных ступеней и четные промежуточные кольца выполнены за одно целое с наружными кольцами либо соединены с последними при помощи разъемного или неразъемного соединения, а лопатки нечетных ступеней и нечетное промежуточные кольца соединены с наружными кольцами при помощи соединения шип паз, причем наружные полки лопаток и участки наружных колец, охватывающих промежуточные кольца, снабжены радиальными пазами, а участки наружных колец над лопатками и промежуточные кольца торцевыми выступами.
6. Паротурбинная установка (ПТУ) представляет собой совокупность агрегатов, двигателей и устройств, объединенных единой тепловой схемой. Рабочее тело (водяной пар) создается в паровом котле или в парогенераторе. Пар соответствующих параметров (давления и температуры) вращает паровую турбину. Прошедший через турбину отработавший пар поступает в конденсатор, где превращается в воду (конденсат), которая далее используется для питания парового котла. Таким образом, пароводяной цикл замыкается. Паровая турбина через зубчатую передачу передает вращающий момент через судовой валопровод на гребной винт. Паровые турбоустановки (ПТУ) судовой валопровод на гребной винт. Паровые турбоустановки (ПТУ) отличаются высокой надежностью и относительной простотой обслуживания.

8. При увеличении начальной температуры пара перед турбиной t0 (при прочих равных условиях) средний температурный уровень подвода теплоты в цикле увеличивается и, следовательно, термический КПД непрерывно возрастает. Температура перегретого пара t0 может изменяться при постоянном давлении p0, и при этом представляется возможным проследить влияние этого параметра в чистом виде; для насыщенного пара можно говорить только о совместном влиянии температуры и давления. На рис. 1 приведена зависимость термического КПД ηt идеального парового цикла Ренкина от t0 для насыщенного и перегретого пара. Для перегретого пара зависимости ηt = f(t0) построены для различных значений р0. Для перегретого пара с возрастанием температуры перегрева (при р0 = const) КПД непрерывно растет. Для насыщенного пара увеличение ηt происходит только до давления пара, равного примерно 16,5 МПа (до t ≈ 350 °С). При дальнейшем росте параметров насыщенного пара КПД даже падает. Это связано с тем, что влияние давления на термический КПД цикла неоднозначно. Повышение начальной температуры приводит также к уменьшению влажности пара на выходе из турбины. Вследствие этого снижаются потери в проточной части турбины и улучшаются условия работы лопаток. Рис. 1. Зависимость ηt идеального теплового цикла Ренкина от начальной температуры пара t0 Покидающий проточную часть турбины пар должен быть неперегретым; когда в конденсатор поступает перегретый пар, потери теплоты в нем увеличиваются, а полезная работа цикла. Из сказанного видно, что при работе на перегретом паре желательно повышать начальную температуру t0. Однако максимальное допустимое значение t0 зависит от свойств металлов теплопередающих поверхностей оборудования. Для сталей перлитного класса наивысшая температура t0, которая может быть достигнута без появления разрушений в условиях длительной эксплуатации, равна примерно 540 °С, для сталей аустенитного класса 600 - 650 °С. Рис. 2. Зависимость термического КПД ηt от начального давления р0 при различных начальных температурах t0 (рк = 0,004 МПа) С увеличением давления при одном и том же значении t0 термический КПД возрастает (рис. 2), но одновременно растет конечная влажность пара (рис. 3). Поэтому другим фактором, ограничивающим увеличение начального давления пара при выбранной начальной температуре t0 (для циклов без промежуточного перегрева), является допустимая влажность пара на выходе из турбины, которая должна быть не выше 14 %.
2. СОПРЯЖЕННЫЕ НАЧАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРА Так как увеличение температуры t0 приводит к уменьшению влажности пара wк, а увеличение давления - к ее повышению, то возможно такое совместное изменение этих величин, при котором конечная влажность пара будет оставаться одной и той же (рис. 3, а). Рис. 3. К определению сопряженных начальных параметров пара а - рабочий процесс пара в турбине при различных сопряженных начальных параметрах пара; б - зависимость между р0 и t0 при постоянной конечной влажности ωк = 13% (рк = 0,004 МПа) Начальные давление и температура, обеспечивающие одно и то же значение конечной влажности пара, называют сопряженными начальными параметрами. Обычно рассматривают сопряженные начальные параметры, обеспечивающие одну и ту же конечную влажность для принятого конечного давления и значений η0i, характерных для турбин рассматриваемых типа и мощности. Типичная кривая, устанавливающая изменение сопряженных параметров, приведена на рис. 3,б (для wк = 13%). При применении перегретого пара с начальной температурой не выше 540 °С в циклах без промежуточного перегрева пара предельно допустимая конечная влажность пара достигается при давлениях p0 = 13ч14 МПа. В нашей стране на конденсационных электростанциях, работающих на органическом топливе, при давлениях до 8,8 МПа и температурах до 535 °С, промежуточный перегрев не применяется. По циклу без промежуточного перегрева на близких к этим значениям начальных параметрах работали также первые два блока Белоярской АЭС им. И.В. Курчатова.
Как известно, термический КПД цикла может быть определен из выражения ηt = 1 - Tk/T0экв, где T0экв - средняя температура подвода теплоты в цикле, равная начальной температуре в эквивалентном цикле Карно. Из приведенного выражения видно, что даже относительно небольшое снижение Tк, однозначно связанное с рк, должно оказывать существенное влияние на тепловую экономичность установки. Однако при изменении конечного давления изменяются также потери с выходной скоростью, внутренний относительный КПД последней ступени турбины, расход пара в конденсатор (при одном и том же расходе на турбину) и конечная влажность пара. Все это приводит к изменениям абсолютного внутреннего КПД ηi и общей мощности установки. На рис. 10 приведена типичная кривая изменения мощности турбины в зависимости от рк. Рис. 10. Типичная зависимость изменения мощности турбины от конечного давления Сначала с понижением рк (несмотря на возрастание потерь с повышением выходной скорости и увеличение конечной влажности) мощность растет, но затем, достигнув максимума, снижается. Такое изменение ΔN связано с тем, что при некотором давлении в минимальном сечении каналов лопаточной решетки скорость пара принимает критическое значение. Дальнейшее снижение рк приводит к расширению пара в косом срезе, а когда расширительная способность его оказывается исчерпанной, пар расширяется за пределами ступени и используемый перепад энтальпии уже не изменяется. В то же время температура воды на выходе из конденсатора турбины понижается и, следовательно, в первый регенеративный подогреватель отводится большее количество пара. Это приводит к тому, что расход пара через последние ступени ЧНД падает, а вырабатываемая мощность уменьшается. С уменьшением удельной нагрузки выхлопа приращение мощности при одних и тех же изменениях давления Δрк увеличивается, а давление в конденсаторе pк.пред, до которого при уменьшении рк мощность возрастает, уменьшается. Таким образом, в реальных условиях уменьшать рк целесообразно только до определенных значений. При этом следует иметь в виду, что технико-экономически оправданные значения рк могут быть заметно выше тех, при которых вырабатывается максимальная мощность. Обычно для КЭС на органическом топливе оптимальные значения давления в конденсаторе находятся в пределах 0,003 - 0,0045 МПа. Следует рассматривать АЭС как электростанции, работающие на дешевом топливе. Это одна из причин того, что давление в конденсаторе на АЭС принимается более высоким, чем на обычных электростанциях. Давление рк повышают в этом случае также для того, чтобы уменьшить капитальные затраты, которые при таких же, как и в обычных установках, значениях вакуума заметно возрастут, так как удельные расходы пара на АЭС с турбинами насыщенного пара значительно выше, чем с турбинами перегретого пара. Оптимальные значения рк на АЭС находятся обычно в пределах 0,0045-0,0055 МПа.

Источник: http://ffre.ru/rnajgepolujgatybew.html