Булкин А.Е. Костюк А.Г. Трухний А.Д. Фролов В.В. Паровые и газовые турбины для электростанций

ЦСД двухпоточный, симметричный. В каждом потоке расположено девять ступеней. На выходе из ЦСД при номинальном режиме давление составляет 0,28 МПа. Из ЦСД в ЦНД пар проходит по четырем ресиверным трубам: две из них проложены по бокам турбины на уровне пола машинного зала и пропускают пар из нижней половины корпуса ЦСД в нижние половины корпусов всех ЦНД, а две другие расположены над турбиной и направляют пар из верхних половин корпуса ЦСД в верхние половины корпусов ЦНД. Такая компоновка труб позволяет иметь малые потери давления и равномерный поток пара на входе в ЦНД, что важно для надежной работы рабочих лопаток.

Ресиверные трубы разводят пар на три двухпоточных ЦНД, проточная часть которых унифицирована с ЦНД турбины К-300-23,5 ЛМЗ. Суммарная

2

кольцевая площадь выхода 44,88 м .

При номинальной нагрузке на роторе ЦВД развивается мощность 260 MВт, на роторе ЦСД — 304 MВт, на роторах ЦНД — 236 MВт.

Валопровод турбоагрегата состоит из роторов ЦВД, ЦСД, трех роторов ЦНД и ротора генератора. Каждый из роторов установлен на двух опорных подшипниках. Подшипники ротора ЦВД сегментные, шестиколодочные (см. рис. 11.34). Корпуса переднего подшипника и подшипника, размещенного между ЦВД и ЦСД, выносные, опирающиеся на фундамент; корпуса остальных подшипников встроены в выходные патрубки. В крышках всех корпусов подшипников размещены аварийные масляные емкости.

Все роторы соединены жесткими муфтами. Полумуфты роторов ЦВД и ЦСД выполнены заодно с валами. Между полумуфтами роторов ЦНД из-за необходимости размещения ригелей фундамента установлены жесткие цилиндрические проставки. Валопровод имеет опорно-упорный подшипник такого же типа, как и у турбины К-300-23,5.

На крышке корпуса подшипника между первым и вторым ЦНД смонтировано ВПУ, вращающее

–1

валопровод с частотой 30 мин при пуске и при остывании остановленной турбины. Повышенная частота вращения ВПУ способствует не только сохранению сегментных подшипников, равномерному остыванию и нагреву роторов, но и выравниванию температуры неравномерно остывших во время стоянки корпусов, исключая их возможный прогиб и задевания.

Роторы ЦВД и ЦСД кованые, изготавливаются они из стали Р2M. Лопатки крепятся к дискам Т- образными хвостовиками с замками. Все ступени, начиная со второй, имеют закрученные лопатки.

Для заднего концевого уплотнения ЦСД и концевых уплотнений ЦНД использованы прямоточные

уплотнения. На роторе ЦСД (а на роторе ЦНД — на насадных втулках) и на сегментах уплотнений выточены наклонные гребни. Такая конструкция сохраняет экономичность ступенчатого лабиринтного уплотнения при отсутствии задеваний при осевых смещениях ротора.

Конструкция корпуса ЦВД турбины К-800-23,5-5 аналогична конструкции корпуса ЦВД турбины К-300-23,5-3 ЛМЗ. Все диафрагмы ЦВД сварные с усиленными профилями сопловых лопаток. Диафрагмы ступеней со второй по седьмую выполнены из стали 15Х1M1Ф, а диафрагмы остальных ступеней — из стали 12ХМ.

Корпус ЦСД двухстенный, двухпоточный. Внутренний корпус и средняя часть внешнего корпуса ЦСД изготовлены из стали 15Х1M1ФЛ, а крайние части корпуса ЦСД — из стали 25Л. Сопловые лопатки первой ступени каждого потока и диафрагмы двух следующих ступеней установлены во внутреннем корпусе. Остальные диафрагмы расположены в обоймах. Первые четыре диафрагмы каждого потока выполнены из стали 12Х1MФ, а диафрагмы остальных ступеней — из стали 12ХМ.

Конструкция ЦНД аналогична конструкции ЦНД турбины К-300-23,5 ЛМЗ с учетом всех последних достижений: рабочие лопатки имеют бандажи, фрезерованные заодно с ними, а диафрагмы выполнены с сопловыми лопатками, имеющими телесный профиль.

Корпус ЦВД и передняя часть корпуса ЦСД опираются лапами на стулья подшипников, задняя часть корпуса ЦСД — на корпус подшипника первого ЦНД. Центровка корпусов подшипников и цилиндров осуществляется вертикальными шпонками. Все ЦНД опираются на фундамент опорными поясами на уровне пола машинного зала.

Турбина имеет три фикспункта. Первый из них расположен на задней поперечной раме первого ЦНД; от этого фикспункта первый ЦНД, ЦСД и ЦВД расширяются в сторону переднего подшипника вдоль продольных шпонок, установленных на фундаментных рамах. Два других ЦНД имеют собственные фикспункты, расположенные на передних поперечных рамах, поэтому соединения смежных встроенных корпусов подшипников ЦНД выполнены подвижными.

Масса турбины (без конденсатора) составляет 1300 т, длина ее без генератора — 39,4 м, а длина вместе с генератором — 59,5 м.

Турбина К-1200-23,5-3 ЛМЗ. Турбина К-1200- 23,5-3 является самой мощной из выпускаемых ЛМЗ. Мощность 1200 MВт обеспечивается при номинальных параметрах пара перед турбиной (23,5 МПа и 540 °С), в промежуточном пароперегревателе (540 °С), конденсаторе (3,5 кПа) и при

дополнительных его отборах. Турбина работает при

–1

частоте вращения 50 с .

Источником пара является котел производительностью 4000 т/ч. От котла пар подводится по четырем паропроводам к двум блокам стопорно-регули-

рующих клапанов, каждый из которых

представляет собой стопорный и два регулирующих клапана. Затем по четырем гибким паропроводам пар подается в ЦВД.

Все регулирующие клапаны открываются

одновременно, т.е. в турбине К-1200-23,5 парораспределение дроссельное. Оно позволяет иметь более высокий КПД и более надежные лопатки первой ступени. Несмотря на применение дроссельного парораспределения, во внутреннем корпусе ЦВД оставлены сопловые коробки, число которых сокращено до двух.

Совместное использование этих конструктивных мер и регулирование нагрузки скольжением давления при сохранении температуры пара перед ЦВД и ЦСД обеспечивают хорошие маневренные качества турбины и даже возможность ее участия

в покрытии переменной части графика нагрузки.

Конструкция проточной части ЦВД (рис. 11.60) аналогично ЦВД турбин К-300-23,5 и К-800-23,5 ЛМЗ выполнена противоточной. Из сопловых коробок пар направляется в четыре ступени левого потока, расположенные во внутреннем корпусе ЦВД, затем поворачивает на 180°, обтекает внутренний корпус и проходит четыре ступени правого потока. Далее по четырем паропроводам пар из ЦВД с параметрами 3,9 МПа и 295 °С идет в промежуточный пароперегреватель, откуда возвращается по четырем паропроводам к двум блокам стопорных клапанов, расположенным по сторонам ЦСД. Параметры пара

после промежуточного перегрева составляют

3,5 МПа и 540 °С. После стопорных клапанов пар по четырем паропроводам направляется к четырем регулирующим клапанам ЦСД, установленным непосредственно на корпусе ЦСД.

ЦСД двухпоточный, с двойным корпусом, с восемью ступенями в каждом потоке. Из выходных патрубков ЦСД пар отводится в две ресиверные трубы с максимальным диаметром 2 м, расположенные на уровне пола машинного зала. Из ресиверных труб он поступает в каждый из трех корпусов ЦНД по четырем патрубкам (по одному патрубку в верхней и нижней половинах ЦНД с двух сторон). Каждый поток ЦНД состоит из пяти ступеней. Длина рабочей лопатки последней ступени равна 1200 мм при среднем диаметре 3 м, что обеспечивает суммарную кольцевую площадь

2

выхода пара 67,8 м . Лопатка выполнена из титанового сплава ТС-5.

Валопровод турбоагрегата состоит из роторов ЦВД и ЦСД, трех роторов ЦНД и ротора генера-

тора. Каждый из роторов расположен в двух опорных подшипниках. Отдельные роторы соединены жесткими муфтами, полумуфты которых откованы заодно с валами. Второй опорный подшипник (между ЦВД и муфтой ЦВД — ЦСД) объединен с упорным подшипником.

Валоповоротное устройство, вращающее ротор

–1

турбины с частотой 30 мин , расположено на крышке корпуса подшипника между ЦСД и ЦНД. Подшипники турбины имеют гидростатические подъемные устройства.

Роторы ЦВД и ЦСД цельнокованые. Традиционно используемые ЛМЗ Т-образные хвостовики рабочих лопаток ЦВД и ЦСД оказались недостаточно прочными для столь больших мощностей, поэтому используется облопачивание с вильчатыми хвостовиками. Рабочие лопатки выполняются цельнофрезерованными с бандажными полками. Объединение лопаток в пакеты производится электронной сваркой. Роторы ЦНД сварно-кованые.

Корпуса ЦВД и ЦСД конструктивно выполнены так же, как и в турбине К-800-23,5-3.

Основное отличие корпуса ЦНД от ранее рассмотренных конструкций ЦНД состоит в размещении опор. В традиционной конструкции ЦНД внешний корпус опирается на фундамент, а в его выходные патрубки встроены корпуса подшипников, в которые уложены вкладыши. При этом силы, действующие на корпус турбины (атмосферное давление, вес конденсатора), вызывают его деформацию, которая, в свою очередь, приводит к деформации опор и вибрации турбоагрегата. Эти силы становятся особенно значительными при большом числе корпусов. В турбине К-1200-23,5 корпус ЦНД по-преж- нему устанавливается на фундамент, однако подшипники ЦНД выполнены выносными, опирающимися на фундамент, и не имеют силовой связи с корпусом ЦНД. В такой конструкции деформация корпуса не приводит к деформациям опор.

Корпуса ЦВД и ЦСД опираются посредством лап на приливы корпусов подшипников. Все ЦНД опираются непосредственно на фундаментные рамы. Турбина имеет четыре фикспункта. Первый фикспункт расположен на фундаментной раме подшипника между ЦВД и ЦСД; от этого фикспункта происходит расширение корпусов ЦВД и переднего подшипника влево, а корпусов ЦСД и его правого подшипника вправо. Остальные фикспункты расположены на передних поперечных рамах всех трех ЦНД. Все корпуса подшипников роторов ЦНД также закреплены на фундаментных рамах поперечными шпонками в целях исключения продольных смещений.

Длина турбины без генератора составляет 47,9 м, а с генератором — 71,8 м.

337

Рис. 11.60 (окончание)

11.3. КОНСТРУКЦИИ МОЩНЫХ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН

Турбина Р-102/107-12,8/1,45-2 TМЗ. Турбина номинальной мощности 102 MВт спроектирована на начальные параметры 12,75 МПа и 555 °С, противо-

–1

давление 1,45 МПа и частоту вращения 50 с . Она предназначена для установки на крупных промыш- ленно-отопительных ТЭЦ. На рис. 11.61 показан продольный разрез такой турбины.

Пар подводится от стопорного клапана по четырем паропроводам к регулирующим клапанам, установленным непосредственно на корпусе турбины. Регулирующие клапаны подают пар к четырем сопловым коробкам, вваренным во внутренний корпус турбины, откуда он поступает на одновенечную регулирующую ступень. Далее пар расширяется в шести нерегулируемых ступенях, делает поворот на 180°, проходит в межкорпусном пространстве и затем расширяется в шести ступенях, после чего направляется потребителю.

Ротор опирается на два опорных подшипника, расположенных в корпусах, установленных на фундаменте. Вкладыш заднего подшипника комбинированный, его расточка служит для размещения шейки вала, а торцевые поверхности — для размещения упорных сегментов. Вал турбины имеет два упорных гребня (аналогично конструкции, показанной на рис. 11.38). Размеры концевых уплотнений выбраны так, чтобы обеспечить малое осевое усилие на упорный подшипник при номинальном режиме работы.

Корпус турбины выполнен двойным: центровка внутреннего корпуса по отношению к внешнему осуществляется подвеской внутреннего корпуса во внешнем на уровне горизонтального разъема и установкой четырех продольных шпонок так, как показано на рис. 11.15.

Диафрагмы первых шести ступеней рамещены во внутреннем корпусе, а остальные — в обоймах, расположенных во внешнем корпусе. Отборы пара на регенерацию производятся из межкорпусного и межобойменных пространств, образованных гребнями трех обойм.

Турбина Т-185/220-12,8-2 TМЗ. Турбина имеет номинальную мощность 185 MВт при начальных параметрах пара 12,8 МПа и 555 °С. Номинальная тепловая нагрузка составляет 112,8 ГДж/ч, расчетное давление в конденсаторе — 5,8 кПа, частота

–1

вращения — 50 с . Она предназначена для ТЭЦ крупных городов. Продольный разрез турбины показан на рис. 11.62. Предусмотрены двухступенчатый нагрев сетевой воды и использование регулирующих диафрагм для поддержания давления в теплофикационных отборах.

Пар через стопорный клапан подводится к четырем регулирующим клапанам, установленным на ЦВД турбины. Турбина состоит из трех цилиндров. Парораспределение ее сопловое. ЦВД полностью унифицирован с ЦВД описанной выше турбины Р-102/107-12,8/1,45. Проточная часть ЦСД включает девять ступеней, из них две последние образуют промежуточный отсек. ЦНД двухпоточный, симметричный, с тремя ступенями в каждом потоке.

Ротор ЦСД комбинированный, передняя часть его цельнокованая. В связи с тем что на выходе ЦСД расположен промежуточный отсек, на который действует значительная разность давлений, зависящая от расхода пара, в районе переднего уплотнения выполнен думмис большого диаметра, уравновешивающий осевое усилие, возникающее в проточной части. Корпус ЦСД состоит из передней (литой) и выходной (сварной) частей, соединенных вертикальным технологическим разъемом. Ротор ЦНД сборный, корпус сварной, двухстенный.

Корпуса ЦВД и ЦСД опираются лапами на стулья подшипников; первые два из них выносные, третий и четвертый встроены в выходные патрубки ЦНД. Под лапами корпусов установлены поперечные шпонки. Фикспункт турбины образован пересечением осей продольных и поперечных шпонок, расположенных на боковых фундаментных рамах ЦНД в зоне выходного патрубка, соседствующего с ЦСД.

Турбина Т-180/210-12,8 ЛМЗ. Турбина Т-180/210-12,8-1 (рис. 11.63) номинальной мощностью 180 MВт рассчитана на параметры свежего пара 12,8 МПа и 540 °С, температуру промежуточного перегрева 540 °С и давление в конденсаторе

–1

8,65 кПа. Частота вращения ее 50 с . Турбина имеет двухступенчатый теплофикационный отбор, обеспечивающий тепловую нагрузку 1089 ГДж/ч.

Важным достоинством этой турбины является возможность работы с максимальным расходом пара 670 т/ч, обеспечивающим мощность 210 MВт при конденсационном режиме. Это позволяет не только эффективно использовать турбину в начальный период эксплуатации, когда тепловые сети еще не полностью готовы, но и активно привлекать ее к покрытию переменной части графика нагрузки в летний период, когда тепловая нагрузка мала.

Проектирование турбины Т-180/210-12,8-1 велось на основе хорошо проверенной в эксплуатации турбины К-210-12,8, чем объясняется большая унификация деталей, узлов и даже цилиндров этих турбин.

От котла по двум паропроводам пар подводится к двум стопорным клапанам. Пройдя стопорные клапаны, он направляется к четырем регулирующим клапанам. Турбина имеет сопловое парораспределение: каждый регулирующий клапан подает пар к одной из сопловых коробок, вваренных в кор-