При проектировании и возведении турбоагрегатов могут применяться разные виды фундаментов. Выбор той или иной конструкции зависит от многих факторов, включая состав почвы на участке застройки, уровень грунтовых вод, мощность оборудования и т.д. Рассмотрим основные виды фундаментов для электростанций и их характерные особенности.

Монолитный фундамент

Фундаменты монолитного типа имеют рамную конструкцию, сверху который устанавливается плита. Основание рамы крепится к нижнему железобетонному дну. Часть основания, расположенная над землей армируют специальным каркасом, который имеет опалубку. Затем сборку осуществляют с помощью арматурно-опалубочных блочных элементов. Нижняя плита основания имеет сварные сетки и специальные пространственные каркасы.

Сборный фундамент

Этот тип основания для турбоагрегатов является более универсальным, так как он подходит для разных типов машин и устойчив к любым климатическим условиям. При разработке сборного типа фундамента была проведена работа по облегчению конструкции, упрощению ее структуры, а также унификация блоков и деталей.

Сборные фундаменты меньшего объема и массы позволили изменить представление о выборе конструкции основания с обеспечением его наилучших качеств. Взамен массивного монолитного типа стали все чаще применять прогрессивные гибкие фундаментные конструкции. Ведь частота собственных колебаний у такой структуры намного меньше, чем частота колебания ротора турбинной установки. Все сборные элементы у фундаментов имеют универсальное сечение, что позволяет создавать конструкции разных форм.

Сборные виды основания, которые возводили до 1970 года, имели в нижней части сборный балочный ростверк. Такое строение могло быть использовано только для ТЭС с турбоагрегатами с мощностью менее 200 МВт. Если мощность увеличивалась, происходило увеличение колебательных действий возмущающей силы, которая при определенном состоянии грунта, например, если он состоит из водонасыщенного песчаного грунта, приводила к их виброуплотнению и деформации балочного ростверка. В дальнейшем рамы всех конструкций у основания были заменены монолитными плитами из железобетона.

Материалом для производства верхней части конструкции фундамента служит бетон марок М300, М400 или М500,а нижние элементы изготавливается из бетона М200 и М400.

Одним из важных моментов при изготовлении фундамента является выполнение стыков сборных деталей. Это, прежде всего, необходимо для обеспечения полной монолитности конструкции, что позволяет обеспечить динамическую жесткость всего фундамента.

Одним из недостатков стыков такого фундамента остается натяжение, возникающее в арматуре. Поэтому работы со стыками проводятся довольно долго, чтобы выдержать бетон, замонолитить конструкцию и поэтапно обработать стыки.

Процесс стыковки деталей фундамента можно значительно упростить и ускорить, если использовать самонапряженный тип конструкции с объемным предварительным напряжением.

Фундаменты виброизолированного типа

Виброизолированное основание подходит для турбоагрегатов, имеющих мощность до 50 МВт. В таких конструкциях применяется низкочастотная пружинная виброизоляция, которая позволяет уменьшить вибрацию в деталях фундамента, находящихся ниже виброизоляторов.  Исключением являются вибрации, возникающие в нижней фундаментной плите и в основании. При этом в такой конструкции можно регулировать высотное положение верхней плиты при помощи домкратов.

Турбогенератор ТС-64-2ВЗ с воздушным охлаждением — предназначен для выработки электроэнергии.

1. Основные параметры генератора:

• Номинальная мощность: 63 МВт.
• Номинальное напряжение: 10 500 В.
• Частота вращения: 3 000 об/мин.
• Частота тока: 50 Гц.
• КПД: 98,2%.
• Критическая частота вращения: 1 640 об/мин.
• Охлаждение: воздушное.
• Количество охладителей: 6.

2. Параметры охлаждающих сред:

2.1. Охлаждающий воздух:

— Номинальная температура на входе: 40 °C.

— Минимальная температура на входе: 30 °C.

2.2. Охлаждающая вода (газоохладители):

— Номинальная температура на входе: 33 °C.

— Минимальная температура на входе: 15 °C.

— Гидравлическое сопротивление: 0,44 кгс/см².

— Давление воды: 0,19 МПа (2 кгс/см²).

2.3. Максимально допустимые температуры:

— Обмотка статора, ротора, сердечник статора: 130 °C.

— Вкладыш подшипника: 80 °C.

— Масло на сливе из подшипника: 65 °C.

3. Система охлаждения:

Тепло отводится шестью горизонтальными воздухоохладителями, размещенными в двух кассетах по бокам статора.

Тип воды: циркуляционная или техническая.

Для удаления воздуха при заполнении охладителей водой предусмотрены воздушники в верхних точках.

4. Контроль и мониторинг:

На центральном щите управления (ЦТЩУ) установлены:

— Мегаваттметр

— Датчики температуры:

• горячего и холодного воздуха,
• воды на входе/выходе газоохладителей,
• масла и подшипников,
• обмоток и сердечника статора.

5. Режим работы в качестве электродвигателя

Генератор может работать в двигательном режиме не более 4 минут. После этого требуется его отключение (ограничение связано с условиями работы турбины).

6. Аварийные ситуации

При сильном искрении или задымлении в щёточном аппарате — немедленно сообщить на ГЩУ.

При явных повреждениях — оперативный персонал обязан:

— отключить генератор автоматом безопасности,

— подать сигнал «Внимание», «Машина в опасности».

 

Технические характеристики паровой турбины ПТ-65/75-130/13:

Общая информация:

Тип установки: конденсационная турбина с регулируемыми отборами пара (производственным и теплофикационным).

Основные параметры:

— Номинальная мощность: 65 МВт.

— Частота вращения: 50 с⁻¹ (3000 об/мин).

— Назначение: прямой привод генератора ТС-63-2В3 и обеспечение теплоснабжением.

— Монтаж: на общем фундаменте с генератором.

Конструктивные особенности:

Вращение ротора: по часовой стрелке (при наблюдении со стороны турбины на генератор).

Параметры пара:

Входные характеристики:

— Давление перед стопорным клапаном: 12,74 МПа (130 кгс/см²).

— Температура пара: 555 °C.

— Максимальный расход: 396 т/ч.

Система отборов:

Производственный отбор:

— Номинальное давление: 1,27 МПа (13 кгс/см²).

— Диапазон регулирования: 0,98–1,56 МПа (10–16 кгс/см²).

Теплофикационный отбор:

— Номинальное давление: 0,11 МПа (1,2 кгс/см²).

— Диапазон регулирования: 0,068–0,24 МПа (0,7–2,5 кгс/см²).

Система охлаждения:

Характеристики:

— Расход воды через конденсатор: 8000 м³/ч.

— Температура воды: 20 °C.

Рабочие режимы:

Параметры при полной нагрузке (65 МВт):

— Производственный отбор: 140 т/ч.

— Теплофикационный отбор: 115 т/ч.

Максимальный режим (75 МВт):

— Ограничение давления в ЦВД: до 10,09 МПа (103 кгс/см²).

— Максимальный пропуск в конденсатор: до 180 т/ч.

— Температура питательной воды: 158 °C.

Конденсаторный режим:

— Мощность: 65 МВт.

— Расход пара: 245 т/ч.

Возможности эксплуатации:

Параллельная работа возможна:

— С аналогичными турбинами.

— С РОУ, оснащенными автоматическим регулированием.

Все параметры и режимы работы обеспечивают надежную и эффективную эксплуатацию установки в заданных условиях.

Схема действующей ТЭЦ с паровыми котлами и турбинами.

На тепловой (основной) схеме ТЭЦ представлено следующее основное оборудование:

— котельные агрегаты ТГМ-96;

— паровые турбины ПТ-60, ПТ-65, Р-50;

— РОУ, БРОУ;

— ПНД, ПВД;

— деаэраторы 6 и 1,2 ата;

— ПЭНы;

— подогреватели сетевой воды (бойлерные установки);

На тепловой (основной) схеме ТЭЦ представлены следующие среды/системы:

1. Пар.
2. Конденсат греющего пара.
3. Основной конденсат.
4. ХОВ.
5. Питательная вода.
6. Дренажи.
7. Питательная вода.

Скачать схему ТЭЦ с паровой турбиной в формате jpg >>>

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) являются ключевыми узлами в инфраструктуре современной энергетики. Они обеспечивают потребителей не только электричеством, но и теплом. Центральным элементом любой ТЭЦ является паровая турбина, преобразующая тепловую энергию пара в механическую работу, которая затем превращается в электричество. Рассмотрим основные типы паровых турбин, используемых на ТЭЦ.

Импульсные паровые турбины

Импульсная турбина работает по принципу расширения и ускорения пара через сопла. В этой конструкции скорость потока пара значительно возрастает при прохождении через сопла, а давление остается почти неизменным. Энергия высокоскоростного потока передается лопаткам рабочего колеса, что заставляет его вращаться.

Реактивные паровые турбины

В реактивных турбинах расширение и понижение давления происходят как в стационарных лопатках – направляющих аппаратах (соплах), так и в подвижных – рабочих лопатках колеса. Это позволяет более полно использовать энергию пара за счет двойного превращения её из потенциальной формы в кинетическую.

Конденсационные паровые турбины

Конденсационные турбины представляют собой тип реактивных или импульсно-реактивных машин, где после работы на лопатках рабочего колеса отработанный пар направляется в конденсатор для охлаждения и конденсации обратно в жидкое состояние. Использование конденсатора позволяет значительно повышать КПД всей системы за счет создания большого перепада давления между выходом из последней ступени и конденсатором.

Противодавленные паровые турбины

Противодавленные турбины используются на объектах, где помимо электричества требуется также большое количество технологического или отопительного пара высокого давления. В таких установках отработанный из первых ступеней рабочего колеса пар направляется не в конденсатор, а непосредственно к потребителям.

Выпускноперепусковые (байпасные) паровые турбины

Этот тип предусматривает возможность частичной или полной перекачки отработанного на определённом этапе экспанзии пар через байпасный контур обратно на начало процесса или же для использования его на других этапах производства.

Выбор определённого типа зависит от спектра задач, которые должна выполнять данная ТЭЦ: нуждаются ли они только в выработке электричества или же им требуются различные параметры отходящего из системы пар для целей коммунального хозяйства или промышленности.

С каждым годом инженерия стремится к повышению КПД и экологичности данных установок: разрабатывается новое оборудование с уменьшением выбросов CO₂, повышением автоматизации процессов контроля и эксплуатации машин.

Таким образом, правильный выбор типажей и модификаций паротурбинной установки играет ключевую роль, как для экономический эффективности работы самой станции так и для окружающей её экосистемы.

Текст – YandexGPT 3 Pro

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