Файл: Нигматулин И.Н. Тепловые двигатели учеб. пособие.pdf

Л. Д. Берман на основании экспериментальных данных рекоменду­ ет следующую приближенную формулу для определения количества удаляемого из конденсатора воздуха:

щеОк — расход пара в конденсатор при номинальной нагрузке, кг/ч; а — коэффициент, зависящий от плотности вакуумной системы кон­ денсатора; численное значение его принимается равным 1,0; 2,0 или 3,5 соответственно для отличной, хорошей или посредственной воздуш­ ной плотности.

Рис. 1-84. Пусковой эжектор ЛМ З

В паротурбинных установках применяются следующие воздухоотсасывающие устройства: а) пароструйные воздушные эжекторы; б) водоструйные воздушные эжекторы; в) центробежные воздушные насосы.

Пароструйные эжекторы в паротурбинных установках наиболее распространены. Теория и практика показывают, что одноступенча­ тым пароструйным эжектором нельзя создать глубокого разрежения. В связи с этим в паротурбинных установках применяются двух- и трех­ ступенчатые пароструйные эжекторы, которые обеспечивают устойчи­ вую и надежную работу турбины при глубоких вакуумах. Одноступен­ чатые пароструйные эжекторы используются как пусковые, создаю­ щие неглубокий вакуум, но достаточный для пуска турбины в работу.

На рис. 1-84 показана конструкция пускового эжектора ЛМЗ, выполненного без холодильника. Из паровой коробки 1 к соплу 3 подводится рабочий пар под давлением обычно 8^-12 бар и из него со скоростью выше критической поступает в камеру насадки 4. Паровая струя, обладая большой кинетической энергией, увлекает за собой паровоздушную смесь в суживающуюся насадку диффузора 5. В диф­ фузоре 6 кинетическая энергия паровоздушной смеси преобразуется

148

В двух- и трехступенчатых эжекторах предусмотрены специальные холодильники, в которых пар паровоздушной смеси эжекторов конден­ сируется и сохраняется для питания котлов.

Схема двухступенчатого эжектора с холодильниками представлена на рис. 1-85. Пар паровоз­ душной смеси первой ступе­ ни эжектора 1 конденсирует­ ся в холодильнике 2, а пар смеси после второй ступени 3 конденсируется в холодиль-.

нике 4, и воздух выбрасыва­ ется в атмосферу через пат­ рубок 5.

где рх — давление в холодильнике первой ступени, м вод. ст.; рк — давление в конденсаторе, м вод. ст.

Пароструйные трехступенчатые эжекторы типа ЭП-3-600-3 (рис. 1-87) широко применяются на турбоустановках ЛМЗ мощностью

149

50 ООО и 100 ООО кВт. Все три ступени эжектора смонтированы в одном корпусе 16. Верхняя сварная коробка 7 всасывающих камер первой, второй и третьей ступеней прикрепляется болтами к корпусу эжектора. Нижняя коробка 22 водяных камер трех ступеней эжектора также привинчивается к его корпусу.

Корпус эжектора 16 разделен на три отсека внутренними перего­ родками 8, которые образуют трубные пучки по два в каждом холо­ дильнике. Трубные пучки холодильников состоят из U-образных ла­ тунных трубок 2, концы которых развальцованы в стальной трубной доске 17, зажатой между корпусом 16 и коробкой 22.

Трубные пучки каждого холодильника закреплены в каркасе меж­ ду переборками, продольными 8 и поперечными 15. Последние связа­ ны между собой и доской 17 с помощью распорных трубок 14 и стяж­ ных болтов 13. В центре каждого отсека размещаются трубы 1 и за­ крепляются в поперечных переборках 15. Внутри этих труб размещены диффузоры. Все переборки имеют специальные вырезы для прохода паровоздушной смеси.

Рабочий пар к соплам эжектора 10, 6 я 5 поступает через патру­ бок 27. Поступление его к соплам эжектора регулируется дроссель­ ным игольчатым клапаном. Через водяной патрубок 18 поступает конденсат для охлаждения и конденсации пара, подсасываемого вмес­ те с воздухом из конденсатора.

Паровоздушная смесь из конденсатора поступает к первой ступени эжектора через патрубок 12. После первой ступени эжектора паровоз­ душная смесь попадает в нижнюю часть центрального отсека первого промежуточного холодильника и по вырезам 21 в продольных перего­

эффективности конденсации пара в смеси предусмотрены вырезы в поперечных переборках, которые так расположены, что паровоздуш­ ная смесь проходит между трубками пучка с поворотами и имеет пере­ крестный поток. Пар из паровоздушной смеси интенсивно конденси­ руется, а остаток ее с небольшим содержанием пара через вырезы 11 и отверстие 9 направляется во всасывающую камеру второй ступени эжектора.

Последующий процесс сжатия паровоздушной смеси с одновремен­ ной конденсацией пара из нее во второй и третьей ступенях эжектора протекает аналогично процессу, рассмотренному в первой ступени. Воздух из третьей ступени эжектора через патрубок 3 может выбрасы­ ваться в атмосферу или в специальный прибор 4 для измерения коли­ чества отсасываемого воздуха.

Конденсат рабочего пара из парового пространства третьей ступени каскадно сливается в паровое пространство второй, а из последней — в паровое пространство первой ступени.

Из напорной линии конденсатных насосов охлаждающий конден­ сат поступает в водяную камеру 19, проходит через внутренние от­ верстия охлаждающих трубок и сливается в водяную камеру 20. Камеры 20 и 25 соединены обводным каналом, что обеспечивает одно-

151

временное поступление охлаждающего конденсата к трубкам второй и третьей ступеней. Из трубок второй и третьей ступеней конденсат сли­ вается в водяные камеры 23 и 26, которые также соединены обводным каналом. Из камеры 23 конденсат отводится через патрубок 24.

Расход пара на эжекторы обычно составляет 0,2-4-0,3% от расхода свежего пара на турбину для турбин мощностью 160 ООО кВт и выше; 0,4-^-0,5 о/0 д Л я турбин мощностью 50 000-М 00 000 кВт; 0,6н-0,8% для турбин небольшой мощности.

лиза работы конденсационной установки в эксплуатационных усло­ виях необходимо знание характеристик эжектора.

безотказность в работе способствовали широкому применению паро­ струйных эжекторов в турбоустановках среднего и высокого давле­ ний. Глубокое дросселирование и охлаждение пара котлов перед эжек­ торами, усложнение и удорожание схемы затрудняют применение па-

152

Раздел второй

ГАЗОВЫЕ ТУРБИНЫ И ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ

Глава 2-1.

СХЕМЫ И ЦИКЛЫ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

§ 2-1. Общие сведения

Газовой турбиной называется тепловой двигатель ротационного типа, в котором рабочим телом являются продукты сгорания топлива в смеси с воздухом, а также могут быть нагретые до высокой темпера­ туры воздух либо другие газообразные вещества, обладающие опреде­ ленными физическими свойствами.

Конструктивно и по принципу действия газовая турбина анало­ гична паровой. В ее проточной части также расширение рабочего тела (газа) сопровождается превращением тепловой энергии в кинетиче­ скую энергию газового потока, которая затем преобразуется в меха­ ническую работу вращения ротора газовой турбины.

Газотурбинные установки (ГТУ) имеют ряд существенных до­ стоинств по сравнению с паротурбинными: 1) значительно более ком­ пактны: вместо громоздкого и сложного парового котла топливо сжи­ гается в небольшой камере сгорания, расположенной вблизи газовой турбины; кроме того, в ГТУ нет конденсационной установки; 2) про­ ще по конструкции и в обслуживании; 3) менее емки в смысле затра­ ты металлов и других материалов при одинаковой мощности; 4) де­ шевле по стоимости; 5) почти не требуют воды для охлаждения.

ГТУ уступают паротурбинным установкам: 1) по мощности, как единичной (мощности в одном агрегате), так и всей установки в целом;

2) ГТУ менее долговечны в работе; 3) более требовательны к применяе­ мым сортам топлива. Так, проблема использования твердого топ­ лива в ГТУ до сих пор еще находится в стадии разработки, а примене­ ние тяжелых мазутов связано со значительным усложнением как кон­ струкции, так и эксплуатации установок.

Идея создания ГТУ возникла сравнительно давно, но из-за от­ сутствия необходимых по качеству сталей и низкого уровня производ­ ства изготовление газовых турбин практически стало возможным лишь в конце X I X в. Среди создателей первых образцов газовых турбин наиболее выдающуюся роль сыграли русские инженеры П. Д. Кузь­ минский и В. В. Караводин, а также немецкие инженеры Штольце и Хольцварт.

Однако, несмотря на постройку и испытание опытных образцов, газовые турбины еще долгое время не имели практического примене­ ния. И только лишь в последние 2—3 десятилетия благодаря резко возросшему уровню технического производства, успехам металлургии и развитию теории лопаточных машин были созданы газовые турби-

154