Принцип действия паровой турбины

Картинка лопастей паровой турбины

Принцип действия паровой турбины теплоэлектростанции:

Перегретый пар от котельного агрегата, поступающий в турбину, раскручивает её лопасти за счёт своей кинетической энергии и разности давлений на входе и выходе турбины. Процесс можно описать следующим образом:

  1. Пар под высоким давлением и температурой поступает во входные камеры турбины.
  2. В этих камерах пар теряет часть своего давления и температуры, прежде чем попасть на лопасти турбины.
  3. Затем пар попадает на изогнутые лопасти, расположенные на роторе турбины.
  4. Лопасти имеют специальную форму, которая позволяет им преобразовывать кинетическую энергию пара в механическую энергию вращения ротора турбины.
  5. Как только пар попадает на лопасть, он начинает расширяться и терять свою кинетическую энергию. В результате этого процесса пар охлаждается и конденсируется на поверхности лопасти.
  6. Конденсированный пар затем стекает вниз по лопасти в направлении вращения турбины, создавая тем самым разницу давлений между входом и выходом турбины.
  7. Эта разница давлений приводит к непрерывному потоку пара через турбину, обеспечивая её непрерывное вращение.

Процесс получения кинетической энергии из пара:

Пар получает большую энергию при нагревании в котлах теплоэлектростанции, потому что тепловая энергия используется для изменения агрегатного состояния воды и преобразования ее в пар. Этот процесс называется парообразованием, и он происходит при определенной температуре и давлении.

Когда вода нагревается в котле, она сначала переходит из жидкого состояния в газообразное (пар), а затем этот пар расширяется (происходит освобождение большого объема кинетической энергии) и производит механическую работу, вращая турбину.

Изображение – Midjourney 5.2
Текст – YandexGPT 2

Неисправности технологических клапанов

Фото электроклапана

Неисправности технологических жидкостных клапанов, например, таких как: обратный клапан, регулирующий, впускной и т.д. и меры их устранения:

  1. Не герметичность разъёма «крышка-корпус».

Нарушение плотности сальниковой набивки.

Устранение – добавить или перенабить сальниковую набивку, предварительно опрессованными кольцами.

  1. Не герметичность фланцевого разъёма.
    Ослабла затяжка шпилек. Поверхность разъёма повреждена. Повреждена прокладка.

Устранение – уплотнить равномерной затяжкой шпилек. Разобрать клапан и устранить повреждение. Заменить паронитовую прокладку.

  1. Не герметичность разъёма «крышка-корпус-уплотнение по штоку».

Нарушение плотности сальниковой набивки.

Устранение – добавить или перенабить сальниковую набивку.

  1. Золотник вращается с заеданием.

Между золотником и гильзой попало инородное тело.

Устранение – разобрать клапан промыть гильзу и золотник.

  1. Снижение перепада давления между верхней и нижней полостями клапана. Снижение температуры среды перед клапаном.

Недостаточное давление среды. Перекос поршня гидропривода. Не плотность верхнего уплотнения тарелки и корпуса. Нарушение герметичности нижнего сальникового уплотнения.

Устранение – разобрать клапан и устранить дефекты уплотнительных поверхностей. Рихтовка или полная замена штока.

  1. Тарелка полностью не опускается на нижнее уплотнение.

Недостаточное перестановочное усилие гидропривода.

Разрыв манжеты гидропривода, в следствии чего возникают большие перетечки среды в нижнюю полость.

Перекос поршня гидропривода из-за выработки манжеты. Изогнут шток клапана.

Несоосность установки основания на крышке клапана.

Устранение – разобрать гидропривод, осмотреть манжету. Рихтовка или полная замена штока. Устранить перекос.

Неисправности теплообменных аппаратов

Фото трубной системы эжектора ТЭЦ

Неисправности кожухотрубных теплообменных аппаратов и методы их устранения:

  1. Не плотность трубной системы.

Разрушение теплообменных трубок. Течь жидкости в объём корпуса.

Устранение – дефектные трубки отглушить с двух сторон.

  1. Не плотность перегородки камеры подогреваемой/охлаждаемой среды. Снижение/увеличение температуры среды.

Нарушение герметичности входной и выходной полостей камеры и прохождение части регулируемой среды вне поверхности теплообменника.

Устранение – через люки камеры аппарата произвести ремонт.

  1. Не плотность закрепления теплообменных труб в трубной решетке. Течь по сварному шву приварки труб к трубной решетке при гидроиспытаниях.

Разрушение вальцовочного соединения с одновременным образованием сквозного дефекта в сварном шве приварки труб к трубной решетке.

Устранение – дефектный шов удалить. Выполнить новый шов или отглушить трубки.

  1. Нарушение герметичности лазовых затворов рабочей камеры. Течи, парения через уплотнения.

Разрушение прокладки.

Устранение – заменить прокладку.

Общие указания по ремонту теплообменников:

Конструкция предусматривает возможность разрезки и последующей заварке корпуса по замыкающему шву. Количество разрезов за срок службы до списания – см. паспорт изделия.

Безопасность при эксплуатации паровых турбин

Фото взрыв турбины

Безопасность при эксплуатации паровых турбин ТЭЦ.

Эксплуатация турбины и вспомогательного оборудования должна производится в полном соответствии с данной инструкцией, правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, правилами техники безопасности при эксплуатации теплотехнического оборудования электростанций и тепловых сетей, правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.

К обслуживанию турбины и вспомогательного оборудования допускаются лица, достигшие 18 лет, прошедшие обучение и проверку знаний по Правилам Госгортехнадзора, должностным и производственным инструкциям и имеющие соответствующую отметку в удостоверении.

Шум турбины и вспомогательного оборудования не должен превышать требований ГОСТ 12.1.003-83.

На рабочих местах уровень вибрации не должен превышать гигиенические нормы вибрации согласно ГОСТ 12.1.012-78.

Все горячие части турбины и трубопроводов должны быть покрыты тепловой изоляцией. Температура наружной  поверхности изоляции не должна превышать 45°С при температуре наружного воздуха 25°С. Кроме того, ЦВД и ЦНД закрываются специальной обшивкой из тонкой листовой стали.

Защитные маслокороба должны быть плотными. Плотность коробов проверять при капремонтах турбины и после каждого ремонта короба с применением сварки.

Фланцевые  соединения маслопроводов вне защитных коробов должны быть заключены в кожуха.

Все пусковые устройства и арматура должны быть пронумерованы и иметь надписи в соответствии с оперативной схемой. На штурвалах задвижек и вентилей должны быть указано направление вращения.

Зона обслуживания турбины должна быть укомплектована:

— огнетушители типа ОВП-80  — 2 шт.

— огнетушители типа ОПУ-5     — 2 шт.

— огнетушители типа ОУ-80      — 1 шт.

— ящик с песком (V= 0,5м3)     — 1 шт.

Должен быть обеспечен постоянный надзор за сохранностью и исправностью средств пожаротушения, за наличием давления в пожарной магистрали. При приемке-сдаче смены делать соответствующие отметки в оперативном журнале или ведомости.

Данное изображение создано с помощью ИИ – Midjourney 5.2

Эксплуатация и ремонт турбоустановки

Фото ремонта турбины

Эксплуатация и ремонт турбоустановки ТЭЦ.

При эксплуатации турбоустановки должны быть обеспечены:

-надёжность работы основного и вспомогательного оборудования;

-готовность принятия номинальных электрической и тепловой нагрузок;

-нормативные показатели экономичности основного и вспомогатель­ного оборудования.

Дежурный персонал обязан контролировать работу вспомогательного оборудования по показаниям КИП, визуальным осмотром и прослушиванием во время обходов.

Обращать особое внимание на показания следующих приборов:

— осевого сдвига;

— относительных расширений роторов;

— давления пара в регулирующей ступени ЧСД и ЦВД;

— давления в камере теплофикационного и производственного отборов;

— расход пара на турбину в регулируемые отборы и в конденсатор;

— давления и температуру масла на смазку;

-давления напорного масла в системе маслоснабжения регулирования;

-температуры баббита опорных подшипников турбины и колодок упорного подшипника;

-температуры холодного газа генератора;

-температуры масла на сливе с подшипников турбины и генератора;

-разрежения в конденсаторе;

-уровня в конденсаторе;

-уровней в корпусах ПВД, ПНД, ПСВ-90;

-ток электродвигателей конденсатных насосов;

-вибрации подшипников турбины и генератора;

-уровня в маслобаке.

В случае отклонения показаний приборов от номинальных величин, выявить причины и устранить их.

Один раз в смену и при каждом изменении нагрузки прослушивать турбину.

Один раз в смену производить контроль масла в грязном отсеке главного маслобака, который заключается в проверке его по внешнему виду на содержание воды, шлама и механических примесей.

При необходимости слить отстой, включить масляный фильтр.

Согласно графика производить расхаживание и смазку приводов арматуры.

Согласно графика производить добавление и замену смазки в подшипниках насосов.

Согласно графику производить переходы по насосам КН, СлН с проверкой их АВР.

Согласно графика производить проверку АВР маслонасосов смазки.

Согласно графика один раз в месяц производить:

— проверку плотности вакуумной системы;

— проверку принудительного закрытия КОС, после проверки закрытия КОС поочередно прочистить фильтры перед эл. магнитными клапанами подачи конденсата на КОС.

Проверку плотности АСК, РК ЦВД, РК ЧСД, поворотной диафрагмы производить:

— перед испытанием автомата безопасности повышением частоты вращения;

— до останова турбины в капремонт и при пуске после него;

Но не реже одного раза в год.

Проверку плотности КОС теплофикационного, производственного и проверку срабатывания предохранительных клапанов отборов производить не реже одного раза в год и перед испытаниями турбины на сброс нагрузки.

Проверку времени закрытия АСК, а также снятие характеристик системы регулирования на остановленной турбине и при ее работе на холостом ходу производить до и после капремонта узлов системы регулирования или парораспределения.

Вывод в ремонт турбины и вспомогательного оборудования производят машинист 6 разряда, машинист-обходчик и старший машинист под руководством начальника смены.

К ремонту и осмотру турбины и вспомогательного оборудования допускаются лица по наряду-допуску или распоряжению инженерно-технических работников, допущенных к самостоятельной работе и включенных в список лиц, имеющих право выдачи нарядов.

Испытания турбины, вспомогательных систем производить по Программам, утвержденным техническим директором ТЭЦ. В Программе указываются лица, ответственные за обеспечение и проведение испытаний.

Все работники должны соблюдать требования по безопасности труда взрыво- и пожаробезопасности.

Данное изображение создано с помощью ИИ – Midjourney 5.2

Турбогенератор с воздушным охлаждением

Фото генератора ТА

Турбогенератор паровой турбины ТЭЦ с воздушным охлаждением типа ТС-64-2ВЗ. Генератор предназначен для выработки электрической  энергии.

Основные параметры генератора ТС-64-2ВЗ:

— Номинальная мощность – 63МВт.

— Номинальное напряжение — 10500В.

— Номинальная частота вращения – 3000 об/мин.

— Номинальная частота – 50Гц.

— Номинальное КПД – 98,2%.

— Критическая частота вращения – 1640 об/мин.

— Охлаждающий агент – воздух.

— Количество охладителей – 6 штук.

Циркуляция охлаждающего воздуха внутри корпуса генератора происходит с помощью вентиляторов на валу турбогенератора по замкнутому циклу, с охлаждением его в водяных воздухоохладителях (6шт.), установленных в двух кассетах, подвешенных к корпусу статора с боковых сторон.

В качестве охлаждающей воды может быть использована циркуляционная или техническая вода. Для выпуска воздуха из газоохладителей при заполнении их водой в верхних точках предусмотрены воздушники.

При повышении температуры охлаждающего воздуха на входе свыше 40°С оперативный персонал электростанции обязан увеличить расход воды через газоохладители, проверить отсутствие воздуха в газоохладителях. При невозможности быстро восстановить температуру охлаждающего воздуха на входе до номинального значения машинист турбины обязан сообщить начальнику станции о нарушении режима охлаждения генератора и о необходимости снижения нагрузки на генераторе и приступить к разгрузке согласно графику.

Все генераторы допускают длительную работу в режиме электродвигателя, но по условию работы турбины этот режим не должен превышать 4-х минут. По истечении вышеуказанного времени генератор должен быть отключён.

При появлении сильного искрения или дыма из щёточного аппарата нужно сообщить на главный щит управления станции. При наличии явных повреждений генератора оперативный персонал станции обязан немедленно отключить турбинный агрегат автоматом безопасности и дать сигнал на главный щит управления станции – «Внимание», «Машина в опасности».

Описание цеха ТЭЦ

Фото ТЭЦ зимой

Вы находитесь внутри цеха огромной электростанции, где действие рева и звука машин царит в воздухе. Перед вами огромный паровой котел, из которого выделяется пар под огромным давлением. Этот пар направляется к серии огромных металлических лопастей паровой турбины, которые начинают вращаться с быстротой ветра.
Затем вы обратили внимание на масштабную металлическую конструкцию, генератор, соединенный с турбиной. Внутри генератора видна автономная система: ротор, оборудованный магнитами и вращающийся с огромной скоростью, ротор создает вращающееся магнитное поле, которое затем проникает через медные обмотки, встроенные в статор машины.
Когда магнитное поле проникает через эти обмотки, заметно, как заряженные частицы начинают двигаться, создавая поток электрического тока. Процесс преобразования механической энергии в электрическую выглядит как магия, на самом деле это мастерство физики и инженерии.
Затем вы видите, как эта энергия передается по массивным проводам и исчезает за пределами станции, чтобы идти на обеспечение электроэнергией близ лежащего предприятия.

Снаружи и внутри электростанции, вы чувствуете силу и масштаб человеческого инженерного гения.

Данный текст и изображение созданы с помощью ИИ: ChatGPT 4 и Midjourney 5.2