Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (781919), страница 45

Файл №781919 Диссертация (Разработка научно-методологических основ создания перспективных высокотемпературных энергетических комплексов) 45 страницаДиссертация (781919) страница 452019-03-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 45)

На основе анализа структуры паротурбинной установки,структурно-элементная схема которой представлена на рисунке 5.5, определены элементы, вносящие основной вклад в изменение стоимости при увеличении начальных параметров пара иизменении его расхода. На основании анализа структурно-элементной схемы паротурбиннойустановки можно сделать вывод, что основное влияние на металлоемкость и, как следствие, наизменение стоимости ПТУ оказывает паровая турбина, в частности высокотемпературные цилиндры высокого и среднего давления, где сосредоточены элементы, изготовленные из жаропрочных дорогостоящих материалов, а также цилиндры низкого давления, на долю которыхприходится более половины всей массы турбины.

Элементы конденсатно-питательного трактатакже будут претерпевать изменения в связи с ростом давления и температуры в регенеративных отборах, однако эти изменения оказывают существенно меньшее влияние на изменениестоимости энергоустановки в целом.Варьируемые переменные модели и основные ограничения и допущения, принятые при ееразработке, приведены в таблице 5.7. Определяющими переменными для турбоустановки, какдля и всего энергетического комплекса, являются расход свежего пара G0, который изменяетсяв диапазоне от 692,5 до 1385 кг/с, а также давление p0 и температура свежего пара t0, изменяющиеся в диапазоне значений 26-35 МПа и 580-720°С соответственно.

Расход Gпп и давление пара промежуточного перегрева pпп являются зависимыми величинами от начальных параметрови расхода свежего пара и определялись на основе моделирования тепловых схем энергетических комплексов.На основе проведенного анализа условий функционирования структурных элементов турбины были выявлены факторы, оказывающие влияние на их массогабаритные характеристики,и определены взаимосвязи этих факторов с определяющими параметрами создаваемой прогнозной модели – начальным давлением и температурой пара, а также его расходом. Диаграммавзаимосвязи параметров, влияющих на массогабаритные характеристики отдельных элементовпаротурбинной установки в целом, представлена на рисунке 5.6.283Рисунок 5.5 – Структурная схема паротурбинной установкиТаблица 5.7 – Перечень исходных данных для разработки моделей оценки металлозатрат№п/п123456789101112НаименованиеТип паровой турбиныРасход свежего пара, кг/сРасход перегретого пара, кг/сТемпература свежего пара, °СДавление свежего пара, МПаТемпература вторичного пара, °СДавление вторичного пара, МПаРабочий вакуум в конденсаторе, кПаКорневой диаметр, мКоличество двухпоточных ЦНДВысота последней лопатки, ммСхема движения пара в ЦВДЗначение параметраконденсационная, паровая692,5-1385определяется работой ПВД 1 и ПВД 2580-72026-35tпп = t0f(p0)50,921200петлеваяВидпараметраconstvarvarvarvarvarvarconstconstconstconstconst284p0, pпп – давление свежего и перегретого пара; t0, tпп – температура свежего и перегретогопара; G0 – номинальный расход пара; υст – удельный объем пара; σ – допустимое напряжение;ρ – плотность металла; lрлi, lслi – длина рабочей и сопловой лопатки i-й ступени; lдиафрi – длина диафрагм i-й ступени; lр – длина ротора; Fcт – площадь проходного сечения; Vвнут.к – объемметалла внутреннего корпуса; Vвнеш.

к. – объем металла внешнего корпуса; Vтруб – объем металлаперепускных труб; Мрл – масса рабочих лопаток; Мсл – масса сопловых лопаток; Мвнут.к – массаметалла внутреннего корпуса; Мвнеш.к – масса внешнего корпуса; Мп.труб – масса перепускныхтруб; Мп.пар – масса подвода пара; Мд – масса диафрагм; Мротор – масса ротора, Моб.диафр – массаобойм диафрагмРисунок 5.6 – Диаграмма взаимосвязи параметров, влияющих на массогабаритные характеристики паротурбинной установкиПри разработке моделей оценки металлоемкости элементов паротурбинной установки использованы два подхода. Первый, как в случае с котельной установкой, базируется на определении объема детали с использованием как упрощенных моделей геометрии, так и с применением статистической обработки результатов вариантных расчетов.

Второй подход базируетсяна результатах анализа аналогов и обобщении их характеристик функциональными зависимостями посредством статистической обработки собранной информации с последующим введением корректирующих поправок.Стоит отметить, что для цилиндров высокого и среднего давления в силу существующиханалогий как в параметрах рабочей среды, так и в конструктивном исполнении, могут быть использованы схожие методы моделирования металлоемкости и стоимости. Подходы к оценкестоимости цилиндров низкого давления имеют существенные отличия.285Данные, использованные при формировании моделей оценки металлозатрат цилиндров высокого и среднего давления турбин перспективных высокотемпературных энергетических комплексов, приведены в таблице 5.8.Таблица 5.8 – Конструктивные характеристики паровых турбин сверхкритических параметровК-1000-36 К-2000-23,5(проект(проектМЭИ)МЭИ)6520К-33023,5К-50023,5К-660-24,2К-80023,5К-120023,5Длина ротораВысота сопловой лопатки 1-й ступени, мм4561578969206700730023283538635081Число ступеней11+111+118 (реактивноеоблопачивание)11+1813130,90,90,91,150,91,2287833884593384916503929–16,53518,12129,519,7322,7723,2–334444–450520678460–––26041002,6127043002,9440057003,7233049005,2436048006,1230046005,24–––НаименованиеДиаметр корневойМасса внутр.

корпуса,кгМасса внешнего корпусаУгол раскрытия, °Диаметр ротора бездисков, ммДиаметры подшипниковМасса подшипника, кгПлощадь сеченияМассогабаритные характеристики цилиндров турбин зависят от количества ступеней давления и выбранной компоновочной схемы.

Количество ступеней определяет как массу лопаточного аппарата, так и длину ротора и корпуса цилиндров турбины.Количество ступеней в цилиндре турбины определяется располагаемым теплоперепадом,который является функцией начальных и конечных параметров, а также средним диаметромступеней. Для оценочных расчетов количества ступеней в цилиндрах высокого и среднего давления можно сделать допущение, предполагающее равенство теплоперепадов, срабатываемыхна каждой ступени. Среднее количественное значение теплоперепада для турбин сверхкритических параметров в цилиндрах высокого давления составляет порядка 39 кДж/кг, а для цилиндров среднего давления находится на уровне 78-83 кДж/кг.

Приведенные величины были использованы при оценках количества ступеней в цилиндрах высокого и среднего давления паровой турбины.Таким образом, ориентировочное количество ступеней nст может быть определено по формуле (5.78).стср,где H0 – располагаемый теплоперепад в ЦВД (ЦСД), кДж/кг;(5.30)286H0ср – средний располагаемый теплоперепад на одну ступень, кДж/кг.Одним из материалоемких элементов цилиндров паровой турбины является его корпус.Конструктивно корпус представляет собой оболочку, состоящую из двух половин, соединенныхфланцами, и предусматривающую наличие патрубков подвода и отвода пара.

При разработкемоделей определения массы корпусов ЦВД и ЦСД паровой турбины принято допущение,предусматривающее конструктивное представление корпусов в виде цилиндрической оболочкис установленными с двух сторон крышками с центральным отверстием, площадь которого равна площади поперечного сечения вала. Расчетная схема внешнего корпуса цилиндра представлена на рисунке 5.7.Рисунок 5.7 – Расчетная модель для определения массы внешнего корпуса ЦСД и ЦВДКорпус цилиндра паровой турбины находится под воздействием разницы давлений междудавлением перегретого пара внутри корпуса pпп и внешнего давления, которое равно атмосферному pатм для внешнего корпуса ЦВД и ЦСД и выше атмосферного для внутреннего корпусаЦВД в случае его двухкорпусного исполнения с петлевой схемой движения пара.

Увеличениедавления и температуры свежего пара приводит к необходимости утолщения стенок корпусовдля обеспечения требуемой прочности. Увеличение мощности энергетического комплекса и,как следствие, паровой турбины за счет повышения расхода пара приводит к росту поперечныхразмеров корпуса, что также сказывается на толщине стенок.Масса корпуса Mкорп в соответствии с принятой расчетной моделью может быть определенапо формуле (5.31).корпρст ∙корп∙π∙корп4корп4где ρст – плотность стали, из которой изготовлен корпус, кг/м3;lкорп – длина корпуса, м;Dкорп – внешний диаметр корпуса, м;,(5.31)287dкорп – внутренний диаметр корпуса, м.Взаимосвязь массы корпуса с давлением и температурой пара может быть установлена через выражение (5.32), определяющее толщину стенки sкорп.0,42 ∙ ∙ корп ∙2 ∙ σ 0,42 ∙корпз.пр,(5.32)где p – расчетное давление, МПа;σ – допустимое напряжение, МПа;Kз.пр – коэффициент запаса прочности.Подставив в формулу (5.31) выражение для определения толщины стенки корпуса (5.32) иучитывая, что Dкорп = 2·sкорп + dкорп, получим выражение (5.33).корп ρст ∙ π ∙1 ∙ корп0,42 ∙ ∙ корп 0,42 ∙ ∙ корпρст ∙ π ∙∙2 ∙ σ 0,42 ∙2 ∙ σ 0,42 ∙корп∙корп1 ∙корп .(5.33)Зависимости внешнего диаметра корпуса, а также его длины от расхода, определяющегомощность турбины, получены путем статистической обработки соответствующих конструктивных характеристик, приведенных в таблице 5.8.Так, зависимость внешнего диаметра корпуса цилиндра высокого давления DЦВДкорп.внеш отрасхода пара на турбину имеет вид (5.34).ЦВДкорп.внеш0,4586 ∙ ln1,2333.(5.34)Стоит отметить, что длина корпуса цилиндра зависит не только от расхода, но и от начальных параметров, определяющих количество ступеней в цилиндре, что учитывается введениемсоответствующей поправки.

Зависимость длины внешнего корпуса цилиндра высокого давления lЦВДкорп.внеш от расхода пара и количества ступеней имеет вид (5.35).ЦВДкорп.внеш1,6453 ∙ ln4,45990,2 ∙ЦВДст ,(5.35)где nЦВДст – количество ступеней в цилиндре высокого давления, шт.Интегрировав полученные зависимости в единое выражение (5.36), получим модель оценкимассы внешнего корпуса цилиндра высокого давления MЦВДкорп.внеш, позволяющую определитьего массу при различных значения начального давления, температуры и расхода пара.288ЦВДкорп.внешρст ∙ 1,6453 ∙ ln4,45990,4586 ∙ ln0,4586 ∙ ln0,2 ∙ЦВДст2 ∙з.пр1,23331,233∙∙π40,42 ∙∙ 0,4586 ∙ ln2 ∙ σ 0,42 ∙1,2333(5.36)∙ 10 .Используя предложенный подход, могут быть получены параметрические модели оценкимассы внутреннего корпуса ЦВД и корпуса ЦСД.Выражения для оценки массы внутреннего корпуса ЦВД MЦВДкорп.внутр имеет вид (5.37).ЦВДкорп.внутрρст ∙ 2,6344 ∙ ln14,58660,48 ∙ЦВДст0,4035 ∙ ln1,32892∙∙0,4035 ∙1,3289з.пр∙π4∙ 0,4035 ∙ ln2∙σ1,3289(5.37)∙ 10 .К точности оценки массы внутреннего корпуса, работающего при высокой температуре,предъявляются повышенные требования, которые объясняются тем, что одинаковая абсолютнаяошибка, допущенная при оценке массы узлов, работающих в условиях высоких и низких температур, в разной мере вносит искажения в конечную стоимость паротурбинной установки, чтообъясняется значительной разницей в ценах сталей различных классов.Поскольку внутренний корпус ЦВД конструктивно отличается от его упрощенного представления, с применением методов статистического анализа разработано выражение (5.38) дляопределения корректирующей поправки в зависимости от расхода пара.ЦВДкорп.внутр0,0051 ∙(5.38)10,03.С учетом поправки масса внутреннего корпуса может быть определена по формуле (5.39).ЦВДкорп.внутр.общЦВДкорп.внутрЦВДкорп.внутр.(5.39)Масса корпуса цилиндра среднего давления MЦСДкорп определяется из выражения (5.40).289ЦСДкорпρст ∙ 2,6344 ∙ ln9,58660,0009 ∙0,0009 ∙1,96581,9658ЦСДст0,48 ∙2 ∙з.пр∙ 10∙π4пп∙∙ 0,0009 ∙2∙σ1,9658пп(5.40).Масса других статорных элементов, включая диафрагмы и обоймы диафрагм, участвующихв формировании проточной части, также претерпевают изменения при варьировании расходапара и начальных параметров и, соответственно, требуют создания зависимостей для определения их массы.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6439
Авторов
на СтудИзбе
306
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее