Парові турбіни. Частина 2
Переважна більшість парових турбін, що встановлюються на АЕС з водоохолоджуваними реакторами, в тому числі всі турбіни ХТЗ, як було зазначено в § 1.6, призначені для роботи на насиченому парі.
Конструкції турбін насиченої пари багато в чому відрізняються від турбін, що працюють перегрітою парою високих параметрів. Ці особливості викликані такими причинами.
турбіни проектуються зі значними сумарними кільцевими площами останніх ступенів / П. Це досягається виконанням великого числа потоків в ЦНД і, отже, великого числа ЦНД, аж до чотирьох ЦНД. Для збільшення прохідних перетинів останніх ступенів ЦНТ і скорочення числа ЦНД більшість потужних турбін насиченої пари виконуються тихохідними (див. § 6.5). Для зменшення втрат тиску велика увага приділяється конструкції клапанів, які зазвичай виконуються суміщеними на лінії свіжої пари (стопорний і регулює клапани) або спрощеними; наприклад, на вході в ЦНД часто застосовуються поворотні заслінки (див. рис. 5.21). Сепаратор і проміжний перегрівник, як правило, об'єднуються в компактну конструкцію. Слід врахувати, що розміри такого сепаратора-пароперегрівача (СПП) настільки великі, що зазвичай турбіни великої потужності мають кілька СПП.
і худ шего ККД) в 4-6 разів на вході і приблизно в 2 рази на виході.
У зв'язку з цим істотно зростають габарити паровпуска, що вимагають більш компактного його виконання, зміни конструкції клапанів. Починаючи з потужності агрегату 500- 800 МВт, в першій ступені проводиться поділ потоку пара, і, таким чином, всі циліндри турбіни виконуються двопоточні-ми (див. Рис. 10.30, 10.32 і ін.). Це, природно, збільшує число ступенів і осьові габарити циліндрів, але, з іншого боку, у всіх циліндрах врівноважуються осьові зусилля.
Великі висоти лопаток в перших щаблях вимагають закрутки лопаток. Значні изгибающие напруги в регулюючої ступені (див. § 8.3) ускладнюють застосування парціального підведення пари і, отже, соплового паророзподілу.
на ККД турбін насиченого
пара, вимагають збільшення числа потоків, а в багатьох випадках переходу на знижену частоту обертання.
3. Робота всіх або більшості ступенів вологою парою для підвищення ККД турбіни і всієї установки вимагає зменшення вологості пара як діа програмних, так і фактичної. Це досягається:
а) зовнішньої сепарацией, іноді виконуваної двічі, і промперегрева (див. § 1.6);
б) різними методами внутрішньої сепарації (див. § 5.2), Крім того, розрахунок і проектування ступенів і решіток
слід вести з урахуванням особливостей протікання вологої пари (див. § 2.8 і 4.4). Необхідно відзначити, що якщо зазвичай у ступенях низького тиску швидкохідних турбін насиченої пари вологість приблизно така; ж, як в турбінах високих початкових параметрів пари, то вологість в ступенях високого тиску характерна тільки для турбін АЕС.
4. Спеціальні заходи по зменшенню ерозії лопаток (див. § 5.2) і інших елементів турбін. У турбінах.
працюючих вологою парою, доводиться стикатися з різними видами ерозії: ударної ерозією, коли на різні деталі турбіни (не тільки на робочі лопатки) діють краплі вологи, що володіють великою швидкістю; це стосується поверхонь корпусу, діафрагм, обойм і т. д. на периферії ступенів; міжщилинний ерозією - на стиках, в невеликих зазорах; ерозією вимивання, що зустрічаються в ресіверах сепараторах і багатьох частинах турбіни, на які діє волога у вигляді струменів. Сюди ж слід віднести спостерігалася в деяких турбінах ерозію в лабіринтових ущільненнях.
Боротьба з цими видами ерозії, крім зменшення вологості пара, ведеться, з одного боку, скороченням числа кишень і мертвих порожнин в корпусах, обіймах, де може скупчуватися волога, і хорошим дренажем там, де не можна уникнути цього скупчення; з іншого боку, застосуванням спеціальних ерозійних-но стійких матеріалів для деталей, які можуть піддаватися ерозії, або спеціальних покриттів поверхонь цих деталей.
Слід зазначити, що, хоча більшість деталей турбін насиченої пари виготовляються з тих же матеріалів, що і турбіни високих параметрів пара, все ж частка нержавіючої високохромистого стали в турбінах насиченої пари вище. Крім того, зазвичай не застосовується чавун, зустрічається в діафрагмах і обіймах ЦНД Трубін високих параметрів пара.
5. Підвищені вимоги до надійності турбін. Справа в тому, що аварійна зупинка турбіни АЕС пов'язана з великими неприємностями, ніж на електростанц ції, що працює на органічному паливі. Причини цього - неможливість негайної зупинки реактора і необхід ність протягом деякого часу перепуску пари крім турбіни; зазвичай ремонт турбіни па АЕС вимагає більше часу. Крім того, треба враховувати, що складова вартість електроенергії, що залежить від капітальних вкладений ний, на АЕС суттєво вище, ніж на ТЕС, і позапланова зупинка блока АЕС призводить до підвищення вартості вироблення електроенергії в системі.
У зв'язку з цим при проектуванні турбін АЕС для ряду деталей закладаються великі запаси міцності, застосовуються більш якісні матеріали, по можливості використовуються вже відпрацьовані і перевірені рішення. При проектуванні турбін АЕС пред'являються особливі вимоги по сейсмостійкості.
В даний час турбіни АЕС мають експлуатаційні показники надійності не нижче, ніж турбіни ТЕС.
6. Як і в турбінах з промперегрева пара для ТЕС і ТЕЦ, через великий обсяг і протяжності паропроводів між циліндрами в турбінах насиченого пара може статися розгін турбіни після припинення доступу свіжого пара. У турбінах насиченого пара до цього додається закипання і випаровування вологи, сконденсировавшейся на поверхнях ротора, нерухомих деталей турбіни, в сепараторі і т. Д. Розрахунки і досліди на турбінах показали, що за рахунок цього при скиданні навантаження частота обертання турбіни може зрости на 15 25%. Радикальним засобом для зменшення цього розгону є установка арматури на вході в ЦНД після СПП.
Турбіни АЕС і, зокрема, турбіни насиченої пари мають деякі особливості в регулюванні та експлуатації [24, 46,48].
7. Якщо турбіна призначена для роботи в одноконтурній схемі, т. Е. В турбіну надходить радіоактивний пар, то пред'являються додаткові вимоги до конструкції турбіни і до її експлуатації. Ці особливості в першу чергу визначаються вимогами біологічного захисту, яка іноді забезпечується загальною герметичній обшивкою агрегату або всієї установки, трасуванням паропроводів радіоактивної пари нижче позначки обслуговування і, звичайно, повністю дистанційним обладнанням. Особливі заходи вживаються для запобігання витоків пари з турбіни. Велика увага приділяється щільності всіх фланцевих з'єднань. Фланцеві з'єднання трубопроводів, перепусків, ресиверів по можливості замінюються зварними.
Клапани та кінцеві ущільнення таких турбін повинні бути герметичними, тому в них організується спеціальна система підведення і відведення пари, зокрема організовується подача нерадіоактивного пара в ущільнення із спеціального парогенератора (випарника) під надлишковим тиском (див. Рис. 5.17). Детально конструкції турбін АЕС розглянуті в [24, 36, 46, 48].