РЕКОНСТРУКЦІЯ ЦИЛІНДРУ НИЗЬКОГО ТИСКУ ТУРБІНИ К-1000-5,8/50 З МЕТОЮ ЗБІЛЬШЕННЯ ПОТУЖНОСТІ ПРИ РОБОТІ ВЗИМКУ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

доступу:

http://www.pnec.org.pl/moldova/poradnik.pdf

12. Применение газогенераторов для утилизации экскрементов животных. Режим доступу: http ://www.kotelprom. ru/gazifikj ivot.php

13. Воробьев Л.И., Грабов Л.Н., Декуша Л.В., Назаренко О.А., Шматок А.И. Определение теплотворной способности биотопливных смесей. Промышленная теплотехника. 2011. Т. 33, №4 - С. 8793.

РЕКОНСТРУКЦ1Я ЦИЛ1НДРУ НИЗЬКОГО ТИСКУ ТУРБ1НИ К-1000-5,8/50 З МЕТОЮ ЗБШЬШЕННЯ ПОТУЖНОСТ1 ПРИ РОБОТ1 ВЗИМКУ

Кравченко В.П.

док. техн. наук, професор, зав. кафедри Атомних електростанцш Одеського Нацгонального Полгтехтчного Унгверситету (ОНПУ)

Галацан М.П.

ст. викладач кафедри Атомних електростанцш Одеського Нацгонального Полгтехтчного Унгверситету (ОНПУ)

CYLINDER'S RECONSTRUCTION OF THE LOW PRESSURE TURBINE K-1000-5,8/50 FOR

POWER INCREASING IN WINTER

Kravchenko V.P.,

Professor, Head of the Nuclear Power Plants Department of the Odessa National Polytechnic University

Galatsan M.

Senior Lecturer of the Nuclear Power Plants Department of the Odessa National Polytechnic University

Анотащя

Розглянуто один з можливих BapiamiB тдвищення потужносп турбши блоку АЕС при робоп в зимовий перюд. Проведет необхвдш розрахунки, в тому числ1 й технiко-економiчне обгрунтування реалiзацii проекту. Проаналiзовано ряд факторiв, що зустрiчаються на шляху розробки та впровадження пропозици.

Abstract

The possible solution of the turbine power increasing in winter is described. The necessary calculations including the technical and economic justification of the project are held. Sets of factors, that are found during development and implementation, are analyzed.

Ключовi слова: турбша, реконструкщя ЦНТ, тдвищення потужносп.

Keywords: turbine, low pressure cylinder, increasing power.

Професор В.М. Бродянський (МЕ1) висловив вдею тдвищення потужносп АЕС в зимовий перюд за рахунок використання низьких температур до-вшлля [1]. Проведет дослвдження ввдносно турбiни К-1000-5,8/50, що використовуеться на твтчнш АЕС Украти - Рiвненськiй [2], показали, що зни-ження температури охолоджувально! води на входi у конденсатор нижче 9 °С не дае збiльшення потужносп турбiни. Зниження тиску в конденсаторi призводить до пiдвищення термiчного ККД циклу nt, але в той же час падае внутрiшнiй ввдносний ККД noi цилiндрiв низького тиску (ЦНТ) турбши. Зниження noi визначаеться зростанням втрат енергii з вихвдною швидкiстю та вiд вологостi пари. Зниження кшцевого тиску обов'язково приводить до зниження ступеня сухосп i з цим неможливо боро-тися. Але, вiдомо, що зменшення втрат в цилiндрi можливо досягти пiдвищенням кiлькостi ступенiв.

Метою роботи е визначення доцiльностi змiни конструкцп ЦНТ для роботи при низькому кшце-вому тиску взимку.

Для виршення поставленого завдання необхь дно виконати наступт розрахунки:

1. Визначити проектну потужнiсть ЦНТ при ш-нцевому тиску 5 кПа.

2. Визначити витрати пари у ввдборах при за-даному шнцевому тиску, що вiдповiдаe ^х.шди = 5 °С.

^ = и.води + 10 + 3 = 18 °С Рк = 2,048 кПа

3. Визначити число ступенiв для нового тепло-перепаду в ЦНТ.

4. Розрахувати п'отужтсть ЦНТ при новому

Pк.

5. Зютавити отриманий результат з проектною потужнiстю.

1. Визначення потужностi ЦНТ при проектному Рк=5 кПа

Для визначення проектно! потужностi ЦНТ ви-користаемо данi [3] (табл.1).

Таблиця 1

Розрахунок потужносп ЦНТ за даними [3]_

Стушнь Витрата пари G, кг/с Використаний теплоперепад Hi Внутршня потужнють, МВт

1 127,1 122,6 15,58

2 127,1 127,8 16,25

3 121,4 125,4 15,23

4 115,8 127,4 14,75

5 110,1 117,7 12,95

Ni = (15,58 + 16,25 + 15,23 + 14,75 + 12,95) • 2 = 74,761 • 2 = 149,522 МВт. Для чотирьох ЦНТ внутршня потужнють до-рiвнюe Ni = 598,09 МВт. Зпдно наведеним даним витрати пари у ввдборах дорiвнюють:

G6bwMP = 127,1 - 121,4 = 5,7 кг/с = 5,7 • 2 • 3,6 = 41,04 т/г

G

7B^6ip

= 121,4 - 127,1 = 5,6 кг/с = 5,6 • 4 •

3,6 = 80,64 т/г

G8вiдбiр = 115,8 - 110,1 = 5,7 кг/с = 5,7 • 8 • 3,6 = 164,16 т/г

Зввдси випкае, що ввдбори беруться пюля 2-го, 3-го та 4-го ступешв. Проте це не вщповвдае завод-ському кресленню I паспорту турбши К-1000-

5,8/50, зпдно з якими з кожного ЦНТ здшснюеться по два ввдбори. Причому чотири цилвдра не одна-ков1. Це означае, що приведений в [3] розрахунок не може бути еталоном. Для подальших розрахун-шв зпдно [3] приймаються розподш теплоперепа-д1в 1 характеристики ступешв, витрати визнача-ються вщповвдно до даних [2].

Визначимо потужносп цил1ндр1в низького ти-ску при Рк=5 кПа. Витрата пари на ЦНТ: ©цНТ = 3672/4 т/г = 1020/4 кг/с = 255 кг/с.

На рис. 1 приведет конструктивш схеми ЦНТ турбши К-1000-5,8/50.

Рисунок 1 - Конструктивш схеми ЦНТ myp6iHU К-1000-5,8/50

Результата розрахунку витрати пари у ввдборах зведеш в табл. 2. В табл. 3 приведений розрахунок внутршньо! потужносп ЦНТ.

Ta6guua 2

BmpaTH y Big6opax napu Ha nigirpiBaLii npu pk=5 Kna [2]_

HoMep Big6opa Bmpara napu y Big6opax, Kr/c 3 ogHoro noToKy, Kr/c

5 44,44 22,22

6 16,1 8,05

7 41,94 20,97

8 41,94 5,24

Ta6guua 3

P03paxyH0K BHyTpimHix noTynocTefi ЦНТ

_ЦНТ1_

CryniHb Bmpara napu G, Kr/c BHKopucTaHHH Tengo nepenag Hj, BHyTpimHa noTy^mcrb Pj, kBT

1 127,5 122,6 15631,5

2 127,5 127,8 16294,5

3 119,45 125,4 14979,03

4 19,45 127,4 15217,93

5 114,21 117,7 13442,22

noTy^HicTb цнgiнgpa E = 75565,18 • 2 = 151130,4 kBT

ЦНТ2

1 127,5 122,6 15631,5

2 105,28 127,8 13454,78

3 105,28 125,4 13202,11

4 105,28 127,4 13412,67

5 100,04 117,7 11774,71

noTy^HiCTb цнgiнgpa E = 67475,78 • 2 = 134951,6 kbt

ЦНТ3 i ЦНТ4

1 127,5 122,6 15631,5

2 127,5 127,8 16294,5

3 127,5 125,4 15988,5

4 117,0 127,4 14905,8

5 111,775 117,7 13155,9

noTy^HiCTb цнgiнgpa E = 75976,22 • 2 = 151952,4 kbt £ NЦНТ = 589,986 MBT.

BHyTpimHa noTy^HiCTb ogHoro n0T0Ky цнgiн-gpy BH3HanaeTbca aK cyMa noTy^Hocren crynemB. noTy^HiCTb CTyneHH BH3HanaeTbca aK go6yTOK bh-TpaTH napu Ha Tengonepenag, ^o e y po3nopag®eHHi, Ta BHyTpimHiH BigHocHHH KK,3, cryneHa. „Hga цнgiн-gpa BucoKoro THCKy BHyTpimHa noTy^HicTb CTyneHiB i ogHoro noToKy BH3HanuTbca sk:

N1 = 759 • 78,5 • 0,816 = 48600 kbt;

N2 = 759 • 81 • 0,805 = 49500 kbt;

N3 = 713,5 • 83,5 • 0,78 = 46500 kbt;

N4 = 683,1 • 85,5 • 0,768 = 44900 kbt;

N5 = 645,2 • 87 • 0,766 = 43000 kbt;

E = 232000 kbt.

noTy^HicTb gBonoTonHoro ЦВТ: NцВТ = 232 • 2 = 465 MBt.

noTy^HicTb Bciei' Typ6iHu: NTyPB. = ^BT + H NцНТ =1054 MBt, ^o npaKTHHHo cniBnagae 3 na-

cnopTHHMH gaHHMH.

2. BH3HaneHHH BHTpaTH iiapii y Bigßopax npH '.¡iiinciiiii кiнцевого THCKy Pk

y [2] HaBogaTbca 3age®Hocri BHTpaTH napu y Big6opax Big кiнцeвoro THCKy. Burpaiu y Big6opax №5 Ta № 6 npu цbOмy He 3MiHMMTbca. 3age®Hocri BHTpaT y Big6opax № 7 Ta № 8 Big kih^boto THCKy HaBegeHo b Ta6g. 4.

Ta6guua 4

3a. leiiiocii BHTpaT y itigfiopax № 7 Ta № 8 Big кiнцевого THCKy_

PK, G7 g8

Kna T/rog Kr/c T/rog Kr/c

5 151 41,94 151 41,9

4 153 42,5 176 48,89

3 154 42,78 207 57,5

2,5 155 43,05 227 63,055

1,69 157 43,61 270 75,0

При Рк = 2,048 кПа витрати через ступеш № 3 та № 4 визначаться як рiзниця витрати через попе-редню ступiнь мiнус величина вщбору. Тодi витрати через ступеш ЦНТ № 3 та № 4 будуть дорiв-нювати: Gст3 = 116,74 кг/с; Gст4 = 108,86 кг/с.

3. Визначення числа ступешв ЦНТ при зни-женому тиску

Кiнцевому стану пари шсля розширення в ЦНТ при 5 кПа вiдповiдаe ^к = 26,048 м3/кг. Внут-рiшнiй ввдносний ККД ЦНТ Пшцнт = (2959 — 2377)/(2959 — 2203) = 0,77. Таким чином, гра-ничнi значения конструкцп турбiни близьк1 до тем-ператури охолоджувально! води 15,26 °С.

Оцшимо необхiднi змiни для ^х.води = 5 °С. Температура конденсацп пари буде дорiвнювати tк = 5 + 10 + 3 = 18 °С , що ввдповщае тиску Рк = 2048,5 Па, -ук (2048,5 Па) = 59,209 м3/кг (при = 0,77).

Оцшимо змшення потужиостi, якщо залишити 4 цилiндра та прийняти максимальну довжину лопатки для останнього ступеня 1,2 м. Приймемо дiа-метр першого ступеня проектним, а останнього 3,04 м. Побудуемо криву змшення дiаметрiв ступенiв (табл. 5).

Таблиця 5

Розрахунок теплоперепадiв у ступенях [4]

№ ступеня 1 2 3 4 5 6 7

d, м 1,976 2,095 2,264 2,440 2,529 2,800 3,04

ХФ = и/Сф 0,576 0,612 0,625 0,65 0,68 0,702 0,72

U = ndn 310,2 326,9 355,4 383,08 397,05 439,6 477,28

TT- (U/Хф)2 H° = 2000 145,04 144,4 161,72 173,67 170,47 196,07 219,71

(Н0)ср = £Нщ/7 = 1211,106/7 = 173,015 кДж/кг

Число ступеней

Z = (Н0ЦНТ • (1 + qt))/(Нo)ср = (858,6 • (1 + 0,06343))/173,015 = 5,27;

де qt - коефщент повернення теплоти: ^ = Н0 -(2 — 1) =

= 3,75 • 10-4 (1 — 0,77) • 858,6 • ((7 — 1)/7) = 0,06343 , Но - теплоперепад ЦНТ, що е у розпорядженш Ии = 2100,38 кДж/кг

Н0 = ^ — hkt = 2959 — 2100,38 = 858,6 кДж/кг

К- = (3,2 ^ 4,3) • 10-4 - для групи ступенiв, частина яких працюе в областi перегрiтого пару,

приймемо К = 3,75 • 10-4. При Рк = 5000 Па;

= 2203,19 кДж/кг. Тодi Н0ЦНТ = 755,81 кДж/

кг.

Тобто, зниження тиску до 2,048 кПа збшьшуе теплоперепад, що е у розпорядженш, на 858,6 — 755,8 = 102,79 кДж/кг (у 1,136 раз, чи на 11,97 %).

Для подальшого розрахунку приймаемо 2=6. Власне додамо ще один стушнь. Конструкцiю перших п'яти ступешв залишимо iснуючу. Змшю-ються параметри лише п'ятого ступеня. З розрахунку останнього ступеня при зниженш Рк вийшло, що найбiльшi втрати мають мiсце ввд вологостi, ввд яких неможливо позбутися, та з вихщною швидш-стю, як1 дещо зменшуються iз введенням ще одного ступеня.

Основм параметри

ступешв ЦНТ при збмьшенм i'x кiлькостi до шести

Таблиця 6

№ ступеня 1 2 3 4 5 6

d 1,976 2,095 2,264 2,529 2,8 3,04

Хф 0,576 0,605 0,647 0,702 0,712 0,720

a1 10 10,5 12 15 22,9 30

Р 0,323 0,391 0,47 0,593 0,732 0,84

U 310,2 326,9 355,4 397,05 439,6 477,28

Сф 538,6 543,7 549,4 565,6 617,4 662,9

Я 0 190,6 219,7

Сумарний розрахунковий теплоперепад на два останшх ступеня дорiвнюe 190,6 + 219,7 = 410,3 кДж/кг. Теплоперепади у 5-ш i 6-iй ступенях спiввiдносяться як 1:1,15. Таким чином, теплоперепад, що е у розпорядженш 349,92 розподшиться мiж ступенями в цш же пропорци: 1 + 1,15 =

2,15. Визначимо у цьому сшвввдношенш теплоперепади в останшх ступенях: Н5 = 286,12/2,15 = 133,07; Н6 = 153.

Проведемо тепловий розрахунок цих двох ступешв. Ввдповщно до креслення турбши К-1000-5,8/50, дiаметр дiафрагмового ущтнення (дiаметр вала) ЦВТ дорiвнюе dуЦВТ = 820 мм, а ЦНТ dуЦНТ = 1200 мм.

Основш результата розрахуншв:

4. Розрахунок потужносл ЦНТ при Рк = 2,048 кПа Початков! даш:_

Найменування Позначення та p03MipHiCTb Значения

Стушнь №5 Стушнь №6

Тиск на входi Р0; Па 1,94104 7,24-103

Витрати пари крiзь стушнь G; кг/с 108,86 108,86

Початкова температура пари t; K 332,5517 312,78

Число гребешв у дiафрагмовому ущiльненнi № 6 6

Ступiнь сухосп пари на входi у стушнь X0 0,932 0,895

Теплоперепад на ступiнь, що е у розпорядженш H0; кДж/кг 133,07 153

Число обертiв, с-1 50 50

Середнш дiаметр dcp; м 2,8 3,24

Швидк1сть пари на входi у соплову гратку С0; м/с 141,9 180,95

Кут входу пари у соплову гратку ас 85,97° 109,81°

Ефективний кут виходу з соплових граток aia 17° 25°

Коеф. швидкосп у соплових гратках Ф 0,989 0,989

Коеф. швидкосп у робочих гратках V 0,975 0,975

Коеф. витрати у сопловш гратщ щ 1,03 1,03

Коеф. витрати у робочш гратш Ц2 1 1,04

Ввдстань мiж дiафрагмовим ущшенням та валом м 0,003 0,003

Дiаметр вала м 1,2 1,2

Щромiжок мiж робочою лопаткою та обоймою м 0,0045 0,0045

Реактившсть р 0,55 0,6

Найменування Позначення Ступiнь

№ 5 № 6

Теоретична швидшсть на виходi з соплового каналу, м/с Си 358,921 368,101

Число Маха M1t 0,915 0,987

Висота соплово! гратки li, м 1,190 1,715

Профшь соплово! лопатки: С-90-15Б С-90-22А

Число лопаток Z1 72 84

Число Рейнольдса Re 486313,3 213335,1

Кут повороту в сопловш гратш Да 77,03 45,19

Дшсний кут виходу пари з соплових решит а1 17,109 25,154

Дшсна швидшсть пари на виходi з сопла C1, м/с 354,587 362,678

Ввдносна швидк1сть пари на виходi з сопла W1, м/с 144,850 236,319

Ввдносний кут виходу пари з соплово! гратки ß1 133,996° 139,57°

Число Маха M2t 1,111 1,422

Висота робочо! лопатки I2 1,222 1,755

Ввдносний ефективний кут виходу пари з робочо! решпки ß23 25,22° 39,94°

Профшь робочо! лопатки Р-27-17Бк Р-27-17Бк

Число робочих лопаток Z2 130 150

Коефщент швидкосп ¥ 0,981 0,976

Кут виходу пари з каналу у ввдносному рус ß2 24,244° 40,292°

Ввдносна швидшсть пари на виходi з робочого каналу W2 414,710 497,186

Ввдносний лопатковий ККД Пол 0,936 0,596

Ввдносний внутрiшнiй ККД ступенi Л™ 0,78 0,39

Внутршня потужиiсть ступеня Ni, МВт 10,7 8,54

При проектуваннi останнiх ступешв виникае ряд проблем. Так вже в першому входному трикут-нику кут виходить тупим. Для зменшення цього кута необх1дно зб№шити С1, тобто зменшити стушнь реактивностi. Однак вона вже була обрана мь нiмальною з точки зору запобтання виникненню негативно! реактивносп у кореня лопатки. Мож-ливо зменшити кут виходу з сопловой лопатки а1. Однак при цьомузростае довжина лопатки, яка i так вже максимальна.

У процеа пiдбору параметрiв зггкнулися та-кож з тим, що може вийти вiд'емне значения кута повороту пари в робочш гратц ДР=180-Р1-Р2. Однак, за рахунок зниження а1 i р було отримано Др ~ 0 (0,4°).

Висновки

1. Розглянуто один iз можливих варiаитiв шд-вищення потужиостi турбiни блоку АЕС при робоп в зимовий перiод. Щдвищення потужиостi турбiни

запропоновано досягти в результат! реконструкци ЦНТ, яка полягае в додаванш ще одного ступеня.

2. Проведено тепловий розрахунок проточно! частини одного з ЦНТ турбши К-1000-5,8/50. Як показали розрахунки теплово! схеми турбоустано-

в конденсаторi з 5 до 2,05 кПа працюють в колиш-ньому режимi. П'ятий стутнь буде працювати при iншому теплоперепащ та витратi пари. OcHOBHi ро-3paxyHKOBi характеристики п'ятого та шостого ступеня предстaвленi в таблица

Ii 12 Zi Z2 Пол Л™ Ni, МВт

5ст 1,19 1,22 72 130 0,936 0,78 10,74

6ст 1,71 1,75 84 150 0,596 0,39 8,54

Як видно з наведених даних, висота робочо! лопатки останнього ступеня повинна дорiвнювати 1,75 м. Досввд виробництва турбiн показуе, що таш довжини лопаток не витримують навантажень для вщомих сталей. Тому реал1защя розглянутого варь анту реконструкци зустрiчае труднощi i може бути розглянута тiльки при використаннi ново! мщно! та легко! стал1. Враховуючи, що розвиток матерiалоз-навства i розробка нових матерiалiв не сто!ть на мь сцi, необхвдно проаналiзувати сучасш досягнення в областi нових матерiалiв i провести вiдповiдний розрахунок на мщшсть для отриманих розмiрiв робо-чо! лопатки.

Розглянемо граничну цiну реконструкци. При порiвняннi з проектним варiантом реконструкцiя дозволить отримати збiльшення потужносл цилш-дра на:

Ni = [(10,7 + 8,54) - 13,156] • 2 = 6,084 • 2 = 12,168 МВт.

При цьому внутршня потужнiсть турбiни зро-сте на: 12,168 • 4 = 48,67 МВт.

Електрична потужшсть блоку зросте на

Nел = N • Пмех • Пген = 48,67 • 0,98 • 0,99 = 47,22 МВт.

У районi найпiвнiчнiшо! укра!нсько! АЕС - Рь вненсько!, середньомiсячна вщ'емна температура спостерiгаеться протягом 4 тсящв (з грудня по бе-

резень). Приймемо тривалють перiоду з температурою повиря, що дозволяе отримати температуру охолоджуючо! води 5 °С, 50 %, тобто 60 дiб.

При цьому в результатi реконструкци може бути отримано додатково:

47,22 • 60 • 24 = 67,986 • 106 кВт • год.

Що в грошовому екшваленл вiдповiдае додат-ковому грошовому надходженню до галузг 68 • 106 • 0,5576 = 37,9 млн. грн / рк, (де 0,5576 грн/кВт год - тариф за електроенергш для АЕС на 2018 рш).

Лггература

1. Бродянский В.М. Повышение эффективности атомных и геотермальных электростанций посредством использования низких температур окружающей среды // Теплоэнергетика. - 2003. - №3. -С. 36-41.

2. Кравченко В.П., Галацан М.П. Можливють тдвищення потужносп турбши К-1000-5,8/50 при робот взимку //Сб. трудов Одесского политехн. университета. - 2011. - Вып.1(35). - С.54-58.

3. Паровые и газовые турбины атомных электростанций // Б.М. Трояновский, Г.А. Филиппов, А.Е. Булкин - М: Энергоатомиздат, 1985. - 256 с.

4. Паровые и газовые турбины для электростанций // А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин и др. - М: Издательский дом МЭИ, 2008. - 556 с.

МОДЕЛИРОВАНИЕ КАРДИОГРАФИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ.

Ибрагимов Ш.Б.,

Кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Биомедицинской инженерии» Ташкентского Государственного Технического Университета

Нишанова Л.Х.,

Старший преподаватель кафедры «Биомедицинской инженерии» Ташкентского Государственного

Технического Университета Камолова Ю.М.,

Ассистент кафедры «Биомедицинской инженерии» Ташкентского Государственного Технического

Университета Рузиев Х.

Магистрант кафедры «Биомедицинской инженерии» Ташкентского Государственного Технического Университета