Реферат: Выбор оптимального варианта повышения мощности турбообводом в составе энергоблока ВВЭР-640

Санкт-ПетербургскийГосударственный Технический Университет

Энергомашиностроительныйфакультет

Кафедра Атомных и тепловых энергетических установок

КУРСОВАЯРАБОТА

Дисциплина: Режимы работы и эксплуатации атомныхэлектрических станций

Тема: Выбор оптимального варианта повышения мощности турбообводом в составеэнергоблока ВВЭР-640

Выполнил студент гр. 5М37/2:

Ерёмин Н.Н.

Руководитель, к.т.н., доц.:

Мышкин Н.С.

2001 г.

РЕФЕРАТ

страниц 21, рисунков 4

ТУРБООБВОДЦВД, ТУРБООБВОД ЧВД, РАСЧЕТ РЕЖИМОВТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

Рассчитанасистема повышения мощности ПТУ турбообводом. Рассмотрены два вариантавспомогательных турбин для двух вариантов их включения в технологическую схему.Проанализированы результаты расчетов. Произведен выбор оптимального вариантакомпенсации мощности турбообводом.

ABSTRACT

pages 21, figures 4

BYPASS TURBINE OF HPC, BYPASS TURBINE OF LPC,TECHNOLOGICAL EQUIPMENT REGIME CALCULATIONS.

Steam-turbineplant capacity increasing system with bypass turbine was calculated. Twovariants on bypass turbine for both variants of connection were considered.Calculation results were analyzed. The optimal scheme of capacity compensatingsystem with bypass turbine was chosen.

Списокиспользованных сокращений

АЭС – атомная электрическая стация;

ВВЭР – водо-водяной энергетическийреактор;

Д – деаэратор;

К – конденсатор;

ПВД – регенеративный подогревательвысокого давления;

ПНД — регенеративный подогревательнизкого давления;

ПТУ – паротурбинная установка;

ПГ – парогенератор;

ПП – промежуточныйпароперегреватель;

С – сепаратор;

СПП – сепаратор пароперегреватель;

ЦВД – цилиндр высокого давленияосновной турбины;

ЦНД – цилиндр низкого давленияосновной турбины;

ЧВД – часть высокого давления ЦВДосновной турбины;

ЧСД – часть среднего давления ЦВДосновной турбины.

Содержание

TOC o «1-3» Введение… PAGEREF _Toc510446924 h 5

Расчет схемы включения дополнительной турбины на обводе ЦВД… PAGEREF _Toc510446925 h 6

Алгоритм расчета… PAGEREF _Toc510446926 h 6

Расчет схемы включения дополнительной турбины на обводе ЧВД… PAGEREF _Toc510446927 h 17

Анализ вариантов включения обводной турбины… PAGEREF _Toc510446928 h 20

Список использованной литературы… PAGEREF _Toc510446929 h 21

Введение

В соответствии с растущими во всем мире требованиямик безопасности АЭС, в нашей стране было принято решение о создании энергоблоковнового поколения, повышенной безопасности и надежности. Такой тип энергоблоков,как предполагалось, должен был получить широкое распространение в нашей стране.Поэтому многие из них могли быть построены в достаточном удалении отцентральных энергосистем. Следовательно, в районах строительства такихэнергоблоков не будет мощных потребителей вырабатываемой электроэнергии.Поэтому было принято решение о создании блоков средней мощности. За основуразработки реакторной установки был взят реактор ВВЭР-1000 с пониженнойтепловой мощностью, в результате чего была повышена безопасность и надежностьсхемы в целом. Понижение мощности привело к замене части активных систем зашитына пассивные, что в свою очередь увеличивает надежность системы безопасностиреактора.

Этот проект получил название НП-500.Предполагавшаяся электрическая мощность реакторной установки была равна 500МВт. Для этого реактора ЛМЗ спроектировал турбину К-600-6,9/50. Как видно изназвания, данная турбина обеспечивала запас по мощности, по сравнению среактором. Но в процессе разработки и тщательного расчета нейтронно-физическихсвойств АЗ было обосновано повышение мощности реактора из расчета 640 МВт(эл.). Поскольку турбоустановка, работая в номинальном режиме, вырабатывает 600МВт электроэнергии, а реактор спроектирован на электрическую мощность 640 МВт,то необходимо рассмотреть варианты увеличения мощности паротурбинной установки.Первым из них является непосредственное увеличение мощности ПТУ за счетперепроектирования или доработки уже существующей турбины. Этот вариантдостаточно дорогостоящ, поскольку потребуется разработка нового ЦВД и получениелицензий на новый тип турбин. Второй вариант требует меньших финансовых затратдля реализации. Его можно реализовать, установив вспомогательную турбину наобводе ЦВД. При этом получается выигрыш за счет мощности, производимой самойвспомогательной турбиной, и мощности, полученной за счет увеличения расходачерез ЦНД основной турбины. При анализе этого варианта следует учесть изменениережимов работы всего технологического оборудования второго контура, в связи счем появляется необходимость пересчета технологической схемы для режимов работыс включенной вспомогательной турбиной, и без нее.

В рамках бакалаврской работы [1] были посчитанырежимы работы технологического оборудования второго контура при подключениивспомогательной турбины на обводе ЦВД. Для получения зависимостей между схемамивключения вспомогательной турбины и её конструкциями следует посчитатьразличные схемы включения дополнительной турбины, и характеристики ПТУ наразличных режимах работы.

Таким образом, целью данной работы являетсяопределение зависимостей между схемами включения вспомогательной турбины и еёконструкциями и нахождение наиболее экономически выгодного вариантаиспользования турбообвода.

Расчет схемы включениядополнительной турбины на обводе ЦВД

В данном разделе приводится расчет тепловой схемывторого контура с учетом вспомогательной турбины на обводе ЦВД. Результатырасчетов для различных схем включения сводятся в таблицы и зависимости,представленные в последующих разделах.

Методика расчета тепловой схемы основана на методетепловых балансов для основных элементов технологической схемы. Для определениятермодинамических характеристик используются уравнения Юзы для воды и водяногопара, реализованные в пакете Mathcad2000 Pro.

Алгоритм расчета

Используя результаты расчета вспомогательной турбиныи данные проекта АЭС с ВВЭР-640 [2] составляется расчетная технологическая схема второго контураэнергоблока с учетом подключенной вспомогательной турбины. Схема представленана рис.1. и записываются исходные данные для расчета.

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 1. Расчетная тепловая схема ПТУВВЭР-640 с дополнительной турбиной на обводе ЦВД.

Давление перед РК основной турбины и в отборе натурбообвод:

Р0= 6,87 МПа,

Р00= 6,87 МПа.

Расход пара через голову основной турбины наноминальной мощности:

D0= 980 кг/с.

Расход пара через обводную турбину:

Dдоп = 25 кг/с.

Давление пара в конденсаторе:

РК= 4,9 кПа.

Температура пара за промперегревателем:

tПП = 250 oC.

Давления в камерах отбора турбины представлены втабл.1.

Таблица SEQ Таблица * ARABIC 1.Давления в камерахотбора основной турбины.

Точка отбора

Обозначение

Давление, МПа

За РК основной турбины

Р0’0

6,52

На ПВД-6

Р10

3,07

За первой ступенью С

Рс10

3,01

На ПВД-5

Р20

2,08

К деаэратору

Р30

1,44

На ПНД-4

Р40

0,44

За второй ступенью С

Рс20

0,42

За ПП на входе в ЦНД

РПП0

0,41

На ПНД-3

Р50

0,20

На ПНД-2

Р60

0,099

На ПНД-1

Р70

0,05

На выходе ЦНД

РК0

0,0045

КПД для ЦВД и ЦНД основнойтурбины без учета влажности пара:

h

ЦВДсух. = 0,81;

h

ЦНДсух. = 0,83.

КПД обводной двухвенечной турбины Кёртиса по данным расчета:

h

ДОП.= 0,501.

Зная термодинамические параметры в точкахтехнологической схемы необходимо построить процесс расширения пара в основной иобводной турбине. Для этого используются записанные выше исходные данные и hs-диаграмма. Процесс расширения в hs-диаграммепредставлен на рис.2.

Далеерассчитываем расход пара через элементы технологической схемы, для чегоиспользуется метод последовательных итераций. Суть метода заключается впоследовательном вычислении по заданному алгоритму с последующим повторнымвычислением с уточненными значениями исходных значений. Обычно пяти-шаговаяитерация обеспечивает достаточную степень точности.
<img src="/cache/referats/4456/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

Рисунок SEQ Рисунок * ARABIC 2.Процесс расширения пара восновной и обводной турбине в hs-диаграмме.

Для расчета зададимся начальными значениями искомыхвеличин – доли расходы для номинального режима до (с индексом “0”) и после установки вспомогательнойтурбины:

Элемент схемы

Без доп. турбины

С доп. турбиной

Конденсат из ПП (a

ПП /aПП0 )

0,098

0,096

На ПВД-6 (a

6 /a60 )

0,052

Конденсат из С1(a

С1 /aС10 )

0,065

На ПВД-5 (a

5 / a50 )

0,027

0,028

К деаэратору (a

Д /aД0 )

0,070

0,073

На ПНД-4 (a

4 / a40 )

0,029

0,028

Конденсат из С2 (a

С2 / aС20 )

0,037

0,067

На ПНД-3 (a

3/ a30)

0,026

0,024

На ПНД-2 (a

2/ a20)

0,017

0,016

На ПНД-1 (a

1/ a10 )

0,042

0,039

Используя начальныезначения для расчета, найдем полные расходы через элементы технологическойсхемы:

Dосн. = D — a

ПП.D – Dдоп.; Dосн.0 = D0 — aПП0.D0– Dдоп.0;

D1ЦВД = Dосн. — a

6.D; D1ЦВД0 = Dосн.0 — a60.D0;

D1С =D1ЦВД — a

С1.D; D1С0 =D1ЦВД0 — aС10.D0;

D2ЦВД = D1С — a

5.D; D2ЦВД0 = D1С0 — a50.D0;

D3ЦВД = D2ЦВД — a

Д.D; D3ЦВД0 = D2ЦВД0 — aД0.D0;

D4ЦВД = D3ЦВД — a

4.D; D4ЦВД0 = D3ЦВД0 — a40.D0;

DС2 = D4ЦВД+ Dдоп. — a

С2.D; DС20 = D4ЦВД0 — aС20.D0;

D5ЦНД = DС2 — a

3.D; D5ЦНД0 = DС20 — a30.D0;

D6ЦНД = D5ЦНД — a

2.D; D6ЦНД = D5ЦНД — a2.D0;

Энтальпию расширенного пара в точке входа его восновную линию найдём по формуле для энтальпий смеси:

<img src="/cache/referats/4456/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> кДж/кг.

Используя формулу Стодолы, найдём давления на частичномрежиме:

P0’ = P00 .0,95 = 6,87.0,95 = 6,53 МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1031"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image018.gif" v:shapes="_x0000_i1033"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image020.gif" v:shapes="_x0000_i1034"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image022.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image024.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image028.gif" v:shapes="_x0000_i1038"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image032.gif" v:shapes="_x0000_i1040"> МПа.

Расчет температуры пара за промперегревателемпроизведём исходя из уравнения теплового баланса в промперегревателе:

K(DC2).D

t= DC2. (tПП– ts(PС2)),

гдеK(DC2) – коэффициент теплопроводностидля ПП; D

t – среднелогарифмическийперепад температур в ПП; DC2 –расход пара на ПП;ts(PС2) – температурапара на входе в ПП; tПП – температура пара на выходе из ПП.

Коэффициент теплопередачинайдём по формуле:

<img src="/cache/referats/4456/image036.gif" v:shapes="_x0000_i1042"> Вт/(м2.К).

Найдемсреднелогарифмический перепад температур при номинальном режиме:

<img src="/cache/referats/4456/image038.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> оС.

Запишем уравнение теплового баланса в ПП для случаев безвспомогательной турбины и после ее установки. Поделив одно уравнение на другое,получим следующее равенство:

Разрешив это равенство относительно tППмы найдём температуру пара за ПП послеустановки вспомогательной турбины. В результате вычислений получим:

tПП = 248,2, оС.

Расчет давлений в подогревателях произведём исходя изформулы Стодолы для частичных режимов:

<img src="/cache/referats/4456/image042.gif" v:shapes="_x0000_i1045"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image044.gif" v:shapes="_x0000_i1046"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image046.gif" v:shapes="_x0000_i1047"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image048.gif" v:shapes="_x0000_i1048"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image050.gif" v:shapes="_x0000_i1049"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image052.gif" v:shapes="_x0000_i1050"> МПа;

<img src="/cache/referats/4456/image054.gif" v:shapes="_x0000_i1051"> МПа.

Для расчета температур навыходе регенеративных подогревателей воспользуемся формулой длясреднелогарифмического перепада температур и выразим температуру на выходеэлемента как функцию температуры насыщения при заданном давлении вподогревателе, температуры рабочего тела на входе в элемент, коэффициентатеплопередачи рабочей поверхности подогревателя, её площади и расхода рабочеготела:

Коэффициент теплопередачиопределим как функцию от расхода через подогреватель:

Подставляя значениятермодинамических величин для соответствующих элементов регенеративногоподогрева функцию температуры на выходе, найдём температуры на выходе каждогоэлемента.

tПВД5= ТВЫХ(Р2’, ts(PД), K(D), 2560, D) = 210,7 оС;

tПВД6= ТВЫХ(Р1’, tПВД5, K(D), 2560, D) = 231,2 оС;

tОК1 = ТВЫХ(Р7’, ts(PК) + 7, K(D), 990.2, (1 — a

ПП — a6 — a5 — a4 — aД — aС1 — aС2 — a3 — a2).D) = 79,0 оС;

tОК2 = ТВЫХ(Р6’, tОК1, K(D), 1145, (1 — a

tОК3 = ТВЫХ(Р5’, tОК2, K(D), 1766, (1 — a

= 118,7 оС;

tОК4 = ТВЫХ(Р4’, tОК3, K(D), 2091, (1 — a

= 146,0 оС.

Далее рассчитываемтехнологическую схему непосредственно. Для этого берём начальные данные всоответствии с полученным процессом расширения пара в hs-диаграмме, записываемсистему уравнений для относительных расходов в контуре и находим её решениеметодом последовательных итераций:

a

а= 0,8;

a

а= 1 — aПП — a6 — a5 — aД — a4 — aС1;

a

ОК = 1 — aПП — a6 — a5 — a4 — aД — aС1 — aС2;

После пяти шагов итерацийполучены следующие результаты:

a

а = 0,659 – относительный расход черезосновной паропровод перед точкой включения обводной турбины.

a

ПП = 0,098;

a

С1 = 0,065;

a

6 = 0,052;

a

5 = 0,027;

a

Д = 0,07;

a

4 = 0,029;

a

ОК = 0,623;

a

С2 = 0,037;

ts(PД) = 195;

Для нахождения a

3 и a2воспользуемся методом последовательных итераций для уравнений теплового балансарегенеративных подогревателей ПНД-2, ПНД-3:

В результате вычисленийполучены следующие значения:

a

3= 0,026;

a

2= 0,017;

Подставляя полученныезначения в исходные данные, и проводя расчеты повторно до тех пор, покаокончательные результаты будут мало отличаться от исходных данных, мы получимистинные значения для термодинамических величин в точках технологической схемына новом режиме работы. В этом состоит суть метода последовательных итераций.Приведенные расчетом результаты являются окончательными.

Зная относительныерасходы через элементы технологической схемы, и термодинамические величины вточках схемы, мы можем найти мощность ПТУ с учетом внесенных изменений, а такжеэкономический показатель работы энергоблока – КПД брутто.

NЦВД= D.[(1 — a

ПП — aДОП).(h0– h1)+ (1 — aПП — a6 — aС1 — aДОП).(hC1 – h2) +

+ (1 — a

— a

ДОП).(h3 – h4)] = 289,7 МВт.

NЦНД = D.[ (1 — a

ПП — a6 — aС1 — a5 — aД – aС2 — a4).(hПП – h5) + (1 — aПП — a6 – aС1– a5 — aД – aС2 — a4 — a3).(h5 – h6)+ (1 — aПП — a6 – aС1 — a5 — aД – aС2 –

— a

4– a3 — a2).(h6 – h7)+ (1 — aПП — a6 – aС1 — a5 — aД – <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol; mso-symbol-font-f

еще рефераты

Еще работы по технологии

Реферат по технологии

Кинематический и силовой расчёт механизма. Определение осевого момента инерции маховика. Проектирование профиля кулачкового механизма. Проектирование зубчатого зацепления. Проектирование планетарного механизма

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Технологическая карта на монтаж сборных железобетонных ферм одноэтажного бескранового промышленного здания

29 Августа 2013

Реферат по технологии

Расчет теплопотерь и системы отопления индивидуального жилого дома

25 Июня 2015

Реферат по технологии

Расчет и проектирование коробки скоростей к операционному токарному станку

25 Июня 2015