Федеральное агентство по образованию Российской федерации
Филиал СЕВМАШВТУЗ государственного образовательного
Учреждения высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный морской
Технический университет в г. Северодвинске
А.И. ЛЫЧАКОВ
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ.
Паротурбинные установки
Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию
Северодвинск
УДК 621.01.001:65.011.56(075.8)
Лычаков А.И. СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ. Паротурбинные установки. Учебное пособие по курсовому и дипломному проектированию. - Северодвинск: Севмашвтуз, 2010. – 80 с.
Ответственный редактор: к.т.н., ст. преподаватель Пешков В.Г.
Рецензенты: д.т.н., профессор, Главный научный специалист ПКБ «СЕВМАШ» Альпин А.Я.;
д.т.н., профессор кафедры Океанотехника и энергетические установки Пшеницин А.А.
Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по специальности 180103– “Судовые энергетические установки”. В пособии рассмотрены тепловые схемы паротурбинных судов и кораблей, системы, обслуживающие ПТУ, методика расчета судового конденсатора, представлены основные требования, предъявляемые к оформлению пояснительной записки и графической части проекта.
| ISBN | © Севмашвтуз, 2010 г. |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение............................................................................................ 5
1 Тепловые схемы и циклы ПТУ..................................................... 6
1.1 Тепловая схема ПТУ ледокола……………………..……………...6
1.2 Тепловая схема нерегенеративной ПТУ………………................11
1.3 Тепловая схема ПТУ лихтеровоза………………………………..15
1.4 Принципиальные схемы ПТУ зарубежных кораблей…………..18
2 Краткое описание систем ПТУ.. 22
2.1 Система главного пара. 22
2.2 Система вспомогательного пара. 24
2.3. Конденсатно-питательная система. 25
2.4 Система регулирования уровня конденсата
в конденсатосборнике…………………………………………………30
2.5 Циркуляционная система главного конденсатора. 32
2.6 Система укупорки и отсоса пара от концевых уплотнений
турбины………………………………………………………………...34
2.7 Система отсоса паровоздушной смеси из главного
конденсатора…………………………………………………………...36
2.8 Система продувания трубопроводов и арматуры. 37
2.9 Водоопреснительная установка. 38
2.10 Масляная система. 40
3 Расчет главного конденсатора. 44
3.1 Устройство главного конденсатора….…………………………..44
3.2 Тепловой и габаритный расчет конденсатора. 47
3.3 Определение количества и состава паровоздушной смеси. 53
3.4 Оценка усилий в трубках конденсатора. 55
3.5 Определение частоты колебаний трубок конденсатора. 59
4. Требования к оформлению курсового проекта. 63
4.1 Требования к оформлению пояснительной записки……………63
4.2 Написание формул. 66
4.3 Терминология. 69
4.4 Оформление иллюстраций. 69
4.5 Построение таблиц. 72
4.6 Сокращения. 74
4.7 Оформление приложений. 75
4.8 Оформление списка использованной литературы.. 76
4.9 Оформление графической части проекта. 77
Литература. 80
Приложение 1. Бланк задания на проект………………………….81
Введение
Курсовой проект по дисциплине «Судовые энергетические установки. Паротурбинные установки» – это вид самостоятельной работы студентов специальностей 180103, выполняемой под руководством преподавателя, которая содержит расчётно-пояснительную записку на 25-30 стр. и графическую часть - 3 листа формата А1.
Цель выполнения проекта:
- закрепление теоретических знаний;
- формирование навыков применения полученных знаний для решения прикладных задач проектирования ГК и её элементов;
- подготовка к выполнению дипломного проекта;
- подготовка к самостоятельной работе по избранной специальности;
- развитие творческих способностей студентов.
При выполнении курсового проекта по дисциплине «СЭУ: ПТУ» студенты применяют знания, полученные не только при изучении данного курса лекций, но и таких курсов, как «Теоретические основы судовой энергетики», «Теплообменное оборудование», «Теоретическая механика», «Сопротивление материалов» и др.
Проект выполняют в течение одного семестра в соответствии с графиком учебного процесса и защищают перед комиссией, назначенной кафедрой.
Тепловые схемы и циклы ПТУ
Тепловая схема ПТУ ледокола
Специфические условия работы ледокола (часто и резко меняющаяся мощность) определяют для установки электрическую передачу на движитель. Также в связи с этими условиями отсутствует регенеративный отбор пара Тепловая схема ПТУ ледокола представлена на рис. 1.
Паротурбинная установка атомного ледокола включает в себя главный турбогенератор и вспомогательный турбогенератор.
Главный турбогенератор состоит из турбины, главного конденсатора с навешенным дроссельно - увлажнительным устройством (ДУУ) и обслуживающих вспомогательных механизмов: главного турбоциркуляционного насоса, главного электроконденсатного насоса, главного (ГЭЖ) и вспомогательного (ВЭЖ) эжекторов. Пар к турбине подается через маневровое устройство (МУ), состоящее из ходового клапана (ХК) и клапана травления (КТ).
Турбина вращает синхронный генератор переменного электрического тока. Соединение турбины с генератором – безредукторное.
Электроэнергия передается от генераторов к главным гребным электродвигателям постоянного тока через выпрямительные устройства.
При открытом ХК свежий пар поступает в турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется в механическую энергию, передаваемую электрогенераторам. Отработавший в турбине пар поступает в главный конденсатор (ГК), где охлаждается и превращается в конденсат. Скапливающийся в конденсатосборнике конденсат забирается главным электроконденсатным насосом (ГЭКН), проходит через холодильники ГЭЖ и ВЭЖ, где охлаждает паровую часть отсасываемой паровздушной смеси и подогретый подается в деаэратор.
Клапан травления предназначен для перепуска избытков свежего пара через ДУУ в конденсатор на режимах частичной нагрузки, когда реакторная установка имеет избыточную мощность.
ДУУ служит для снижения давления и температуры пара, поступающего через КТ в главный конденсатор. Давление снижается до 0,098МПа последовательным дросселированием пара в нескольких плоских решётках с отверстиями (дроссельные решётки.). Температура пара снижается до 1000С за счёт впрыска в пар через форсунки питательной воды или конденсата, подаваемого через регулирующий клапан. Согласование расходов пара и конденсата происходит за счёт связанного регулирования КТ и регулирующего клапана.
Турбина ГТГ – однокорпусная, двухпроточная с расходящимися потоками пара.
Главный конденсатор выполнен двухходовым, двухпоточным по охлаждающей воде. Для обеспечения необходимой плотности, конденсатор снабжён двойными трубными досками, в которых развальцованы утолщённые мельхиоровые трубки. В горловину конденсатора встроено ДУУ. Конструкция конденсатора позволяет осуществить быстрый прием через ДУУ до 150% номинального расхода пара.
Ледоколу приходится часто стоять в ожидании сопровождаемого судна и поэтому у него имеется стояночный конденсатор для сброса на него пара во время стоянки с введенной реакторной установкой (ППУ).
Турбоциркуляционные насосы – вертикальные, осевого типа. Насос приводится в действие через двухступенчатый редуктор от собственной противодавленческой турбины.
Главные электроконденсатные насосы – вертикальные, центробежные.
В установке применена конденсатно-питательная система (КПС) закрытого типа с деаэратором. Конденсат из ГК подаётся в деаэратор термомеханического типа, который одновременно служит устройством для снижения кислородосодержания питательной воды и удаления растворенных в ней газов, а также является ступенью подогрева питательной воды. Вода в деаэраторе подогревается до температуры кипения паром, отработавшим в трубопроводах главного циркуляционного насоса и главного питательного насоса.
Для снижения солености и содержания продуктов коррозии и эрозии в питательной воде весь поток конденсатора пропускается через механические и ионообменные фильтры.
Подача воды из деаэратора в ПГ на основных режимах работы установки осуществляется главными питательными насосами. В режимах выведения установки на мощность или остановки ЯЭУ может использоваться резервный питательный электронасос, который включен в питательную магистраль параллельно основному.
Между ПН и парогенератором (ПГ) в трубопроводе установлена клапанная сборка из трех клапанов –питательного, дроссельного и байпасного. Необходимый расход воды, подаваемой в ПГ поддерживается питательным клапаном (ПК).
Линейная зависимость расхода воды от проходного сечения ПК обеспечивается за счет поддержания на нем постоянного перепада давлений дроссельным клапаном (ДК). Для снижения термических напряжений в конструкциях ПГ и реакторе скорость изменения расхода питательной воды ограничивается.
Конденсат из конденсатора автономного турбогенератора (АТГ) подается ЭКН или в конденсатную систему или в ГК.
Уровень воды в конденсатосборниках поддерживается с помощью регуляторов уровня конденсата (РУК).
Для обеспечения общесудовых потребителей влажным паром, имеется парогенератор низкого давления.
На ледоколе применена многоступенчатая, работающая по принципу самоиспарения водоопреснительная установка (ВОУ) с испарителем – конденсатором, имеющем несколько камер. Камеры сообщаются между собой через гидравлические запоры по дистилляту и рассолу. Кроме того, в состав ВОУ входят паровой подогреватель питательной воды и насосы забортной воды, рассола, а также дистиллята со сборником дистиллята.
1- главный турбогенератор (ГТГ); 2- вспомогательный турбогенератор (ВТГ);
3- главный конденсатор (ГК); 4- дроссельно-увлажнительное устройство (ДУУ); 5- стояночный конденсатор; 6- ходовой клапан ГТГ; 7- клапан травления ГТГ; 8- главный электроконденсатный насос (ГЭКН); 9- главный эжектор ГТГ (ГЭЖ); 10- вспомогательный эжектор ГТГ (ВЭЖ); 11- главный турбоциркуляционный насос (ГТЦН); 12- конденсатор ВТГ; 13- ходовой клапан ВТГ; 14- электроконденсатный насос ВТГ; 15- главный эжектор ВТГ;
16- вспомогательный эжектор ВТГ; 17- электроциркуляционный насос ВТГ;
18- ледовый ящик; 19- теплый ящик; 20- аварийный питательный насос;
21- дроссельный клапан; 22- байпасный клапан; 23- питательный клапан;
24- фильтр тонкой очистки питательной воды; 25- деаэратор;
26- турбопитательный насос; 27- резервный питательный насос;
28- парогенератор низкого давления (ПГНД); 29- подогреватель питательной воды; 30- конденсатоотводчик; 31- воздухоотделитель; 32- питательный насос ПГНД; 33- теплый ящик ПГНД; 34- электроконденсатный насос стояночного конденсатора; 35- водоопреснительная установка (ВОУ); 36- эжектор ВОУ;
37- подогреватель забортной воды ВОУ; 38- насос забортной воды; 39- насос откачки рассола; 40- сборник дистиллята; 41- насос откачки дистиллята;
42- сточно-циркуляционная цистерна; 43- масляный фильтр низкого давления; 44- главный масляный насос; 45- масляный фильтр высокого давления;
46- маслоохладитель; 47- аварийный масляный насос; 48- напорная масляная цистерна; 49- маслоподогреватель; 50- маслоперекачивающий насос;
51- сепаратор масла; 52- цистерна грязного масла; 53- цистерна судового запаса масла; 54- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ГТГ;
55- регулятор системы укупорки концевых уплотнений ВТГ.
.
Рис. 1. Тепловая схема ПТУ ледокола.