Турбины Харьковского турбинного завода

На отечественных электростанциях в большом числе находятся в эксплуатации турбины К-300-23,5 ХТЗ, а также несколько турбин К-500-23,5 ХТЗ. Кроме того, работают турбины К-100-8,8 ХТЗ и К-160-12,8 ХТЗ [53]. На Каширской ГРЭС установлена единственная энергетическая паровая турбина реактивного типа Р-100-30/3,2 ХТЗ [53]

Турбина К-300-23,5 ХТЗ спроектирована на 27,5 МПа, 560: С и параметры промежуточного перегрева 4,05 МПа, 565° С. Однако, как и другие турбины сверхкритического давления, турбина эксплуатируется при пониженных температурах свежего пара и промежуточного перегрева, равных 540 С. Расчетное давление в конденсаторе 3,43 кПа. Частота вращения 50 1/с.

Модификация турбины К-300-23,5-2 представлена на рис. 10.19. Турбина состоит из грех цилиндров— одноноточного ЦВД; комбинированного из части среднего и одного потока низкого давления; двухпоточного ЦНД.

В ЦВД расположены одновенечная регулирующая и 10 нерегулируемых ступеней. Рабочие лопасти регулирующей ступени имеют цельнофрезерованный бандаж, поверх которого на шипах устанавливаются ленточные бандажи, связывающие по четыре лопатки в пакеты. Остальные лопатки ЦВД имеют ленточные, приклепанные бандажи, соединяющие пакеты по шесть и семь лопаток. Хвостовики лопаток грибовидные. Все диски в ЦВД имеют по семь разгрузочных отверстий диаметром 40 мм. Небольшая реактивность ступеней и разгрузочные отверстия позволили отказаться в роторе высокого давления от разгрузочного диска.

В части среднего давления 12 ступеней с рабочими лопатками переменного но высоте профиля, первые 9 ступеней выполнены с лет очными бандажами, последние три --не обандажены. Многие из ступеней имеют проволочные демпферные связи. Хвостовики грибовидного типа. Разгрузочные отверстия предусмотрены в первых одиннадцати ступенях. Как и в ЦВД, во втором цилиндре нет разгрузочного диска.

После ЧСД пар разделяется на три потока. Один из них является продолжением ЧСД, остальные два создают новый ЦНД. Особенностью проточной части ЧНД, присущей многим турбинам ХТЗ, является уменьшающийся по потоку корневой диаметр. Это позволяет уменьшить наклон периферийного меридионального обвода, улучшает обтекание корневой зоны ряда ступеней, где скорости пара сверхзвуковые. Первые две ступени ЧНД имеют обандаженные лопатки, остальные — без бандажа. Последняя лопатка длиной 1050 мм при среднем диаметре 2,550 мм. В двух последних ступенях применены торцевые елочные хвостовики. Ступени ЦВД и ЧСД с дисками, откованными заодно с ротором; в ЧНД насадные диски с передачей окружного момента через радиальные шпонки.

Поток пара в ЦВД направляется от генератора к переднему подшипнику. Регулирующая одновенечная ступень и следующие четыре ступени расположены во внутреннем корпусе. Дальше следуют ступени, диафрагмы которых размещены в обоймах, причем из полости между первой и второй обоймами (за девятой ступенью) производится нерегулируемый отбор пара для подогрева питательной воды.

Регулирующие и стопорные клапаны располагаются по бокам ЦВД и с помощью двенадцати гибких паропроводов соединяются с сопловыми сегментами регулирующей ступени. Пар при этом вначале подается одновременно к левому верхнему и правому нижнему сегментам, что обеспечивает 70% полной мощности.

После промперегрева пар поступает в ЦСД, проходя через два блока клапанов. Каждый блок имеет отсечный клапан, управляемый независимо системой регулирования и системой защиты. Направление потока в ЦСД противоположно направлению пара в ЦВД. При установившемся режиме это позволяет в значительной степени уравновесить осевые усилия во всей турбине.

В части среднего давления ступени объединены в группы с помощью обойм, что облегчает организацию отборов пара для регенерации.

Разрез по паровпуску в ЦСД с регулирующими клапанами после промежуточного перегрева см. на рис. 10.21.

Питательный насос полной производительности приводится самостоятельно паровой турбиной с противодавлением, которая питается из паропровода после промежуточного перегревателя.

Отработавший в приводной турбине пар направляется в ЦНД главной турбины.

Для пуска турбинной установки предусмотрен электропитательный насос половинной производительности.

Для замены турбин К-300-23,5, отработавших свой ресурс, ХТЗ создана турбина К-310-23,5-3, продольный разрез которой показан на рис. 10.20. Сложность разработки такой турбины заключается в том, что, с одной стороны, требовалось сохранить фундаменты агрегата и практически без изменений тепловую схему с установкой вспомогательного оборудования, с другой стороны, ХТЗ стремился использовать современные воззрения на проектирование турбин, учесть опыт эксплуатации исходного варианта и других агрегатов завода.

Не рассматривая детально конструкции новой турбины, отметим, что вместо трех потоков ЧНД, как показал опыт, обладающих рядом недостатков (неуравновешенность осевых усилий, не очень благоприятные условия входа в ЧНД, расположенную непосредственно за ЧСД, трудности модернизаций, весьма длинный ротор второго цилиндра), имеется только два потока. Паровпуск в ЦСД показан на рис. 10.21.

В ЦНД использована другая (по сравнению с исходной турбиной) последняя ступень с лопаткой длиной 1030 мм и кольцевой площадью 8,19 м2 (см. рис. 4.44,в) с бандажом, апробированная в ряде турбин ХТЗ. В зоне паровпуска применена трехстенная конструкция, имеющая существенно лучшие показатели маневренности, широко применяется цель-нофрезерованное бандажирование лопаток.

В тепловой схеме используются смешивающего типа ПНД, имеется возможность подключения теплофикационных отборов нерегулируемого давления. Однако в связи с уменьшением

суммарной кольцевой площади последних ступеней неизбежно возросли выходные потери, ухудшились условия на входе в выходной патрубок. В какой-то мере этого можно было бы избежать, применив вместо турбины с противодавлением конденсационный привод питательного насоса. Тогда количество пара, проходящего через последние ступени, уменьшилось бы. Однако этого сделать не удалось в связи с трудностями установки нового турбопигательного агрегата со своим конденсатором в заданных габаритах и на фундаментах машинного зала электростанции.

Отметим, что, не будучи связанными ни с имеющимися фундаментами, ни с габаритами машинного зала, ХТЗ спроектировал для новых и экспортных поставок турбоустановку К-320-23,5-4. Поперечный разрез по иаровпуску ЦВД показан на рис. 4.33.

  Турбина (рис. 10.22) состоит из четырех корпусов — однопоточных ЦВД и ЦСД и двухпоточных ЦНД. Поперечные разрезы по паровпускам в ЦВД, ЦСД и ЦНД показаны на рис. 10.23.

  пар направляется в котел, где осуществляется промперегрев. Далее, пройдя отсечные и регулирующие клапаны, пар поступает в цилиндр среднего давления (рис. 10.23,6).

  двумя ресиверными трубами, проходящими ниже плоскости горизонтального разъема, подается в два двухпоточных ЦНД.

Из ЦНД пар направляется в два конденсатора. Роторы низкого давления жесткие, сварно-ковапые, с шейками под подшипники диаметром 520 мм. В каждом потоке ЦНД по пять ступеней. Последние ступени выполнены, как и в турбине К-300-23,5, с лопатками длиной 1050 мм. В последней ступени организована внутриканальиая сепарация влаги из сопловых лопаток. Некоторая разгрузка ступеней низкого давления достигается применением конденсационной турбины для привода питательного насоса. Эта турбина питается паром из промежуточного

отбора главной турбины, и отбираемый пар не возвращается в основной агрегат, а конденсируется в отдельном конденсаторе.

Все четыре ротора турбины соединены между собой жесткими муфтами. Каждый из роторов опирается на два опорных подшипника, выполненных самоустанавливающимися. Некоторые из них — сегментные. Упорный подшипник сегментного типа с одним упорным гребнем располагается между цилиндрами высокого и среднего давления.

Несмотря на противоположное направление потоков пара в ЦВД и ЦСД и двухпоточные конструкции ЦНД, в турбине предусмотрены разгрузочные диски, необходимые для уравновешивания осевых усилий во время переходных процессов. В крышках корпусов подшипников имеются масляные бачки, емкость которых рассчитана на обеспечение маслом подшипников при остановке турбоагрегата с отключенными масляными насосами. В турбине предусмотрено валоповоротное устройство, находящееся между двумя ЦНД.

Турбина имеет два фикс-пункта в точках пересечения вертикальной плоскости турбины, проходящей через продольные шпонки под осью агрегата, с линиями поперечных шпонок под боковыми опорами первого и третьего выходных патрубков ЦНД (под осями левых опорных подшипников ЦНД).

Общая длина турбины 29,5 м, а всего турбоагрегата с генератором и возбудителем 46,3 м. Агрегат размещается поперек машинного зала. Экономичность установки характеризуется удельным расходом теплоты, равным 7640 кДж/кг. ХТЗ разработана новая, более совершенная модификация этой турбины — К-500-23,5-3, где применена улучшенная проточная часть низкого давления с последними лопатками длиной 1030 мм. Реконструирована регулирующая ступень и система паровпуска в ЦВД. Сокращены паровые объемы между регулирующими клапанами ЦВД и соплами регулирующей ступени, между клапанами ЦСД и соплами первой ступени ЦСД. Вместо восьми регулирующих клапанов ЦВД предусматривается четыре, при этом каждый из паровпускных патрубков ЦВД соединяется с одним клапаном. Увеличена степень парциальности регулирующей ступени. Имеются некоторые изменения в тепловой схеме: увеличен отпуск теплоты до 293 ГДж/ч, деаэратор переведен на работу при скользящем давлении, два находящихся под вакуумом ПНД заменяются с поверхностных на смешивающие. По оценкам завода новая модификация турбоустановки рассчитана на удельный расход теплоты брутто, равный 7620 кДж/(кВт-ч).