Файл: азастан республикасыны білім жне ылым министрлігі семей аласыны ШКрім атындаы университеті.docx

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ және ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

«СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы УНИВЕРСИТЕТІ»

Инженерлік-технологиялық факультеті

(факультет атауы)
Техникалық физика және жылуэнергетика

(кафедраның атауы)

6В07103 - «Жылыуэнергетика»

(шифр, мамандықтың атауы)



Жылу және атом электростанцияларының турбиналары

(пәннің атауы)
Тақрыбы: Атомдық электрстанцияларының бу турбиналарының ерекшеліктері.
БӨЖ

Орындаған: Бейсембаев Ерасыл ТЭ-001 тобы

Тексерген: Алдажуманов Ж. К.

Семей

2022

Мазмұны

Кіріспе

Технологиялар дамыған сайын АЭС турбиналары үшін бу параметрлері біршама өсті. Сонымен, егер II буын қысымы бар орташа қуатты су реакторлары үшін турбинаға кіретін будың типтік параметрлері 255 - 280°C және 4,4 - 6,5 МПа диапазонына сәйкес келсе, онда соңғы онжылдықтарда жасалған құрылымдар үшін - 273 - 335°C және 5,7 - 7,1 МПа және одан жоғары. Қазіргі атом турбиналарының айрықша ерекшелігі олардың үлкен қуаты болып табылады, ол жаңа конструкциялардың бірқатар ядролық энергия блоктары жағдайында (APWR, EPR, ESBWR, ABWR) кез-келген органикалық отын жылу блоктарының өнімділігінен асып түседі. Мұның салдары-ең үлкен бу турбиналарын жобалау мен салудың нақты проблемалары, мысалы, төмен қысымды бөліктерде ультра ұзын турбиналық пышақтарды енгізу қажеттілігі, материалдардың беріктік сипаттамаларына, тербелістер мен тербелістерге төзімділікке қойылатын ерекше талаптар және басқалар. Қазіргі заманғы АЭС турбиналарының ерекшеліктеріне будың үлкен ағындары, турбинаның ішіндегі ылғалды жоюға, будың бөлінуі мен аралық қызып кетуіне, дымқыл будың қатысуымен материалдардың эрозияға төзімділігіне және қолайлы тиімділікті қамтамасыз етуге қойылатын талаптардың жоғарылауы жатады.

1 Бу турбинасы

Қазіргі заманғы атом электр станцияларында электр энергиясын өндірудің негізгі жолы – бу турбинасынан механикалық жетегі бар машина түріндегі электр генераторларын қолдану. Турбинаның ағынды бөлігінде кеңейген кезде будың жылу энергиясы электр генераторының турбиналық роторын айналдыру үшін қолданылатын бу ағынының кинетикалық энергиясына айналады. Турбинаға кіретін будың параметрлері ядролық реактордың белсенді аймағын салқындататын салқындатқыштың параметрлеріне тікелей байланысты. ВВЭР-1000 реакторы бар қос тізбекті АЭС үшін қуатты корпустарды дайындаудың техникалық мүмкіндіктерімен анықталатын жылу тасымалдағыштың ең жоғары ықтимал қысымы таңдалды. Әлемдік реактор жасау өнеркәсібінің қазіргі жағдайында мұндай қысым 16 МПа құрайды. Ядролық реактордың шығысындағы салқындатқыштың бір фазалы болуының шарты оны қайнағанға дейін қыздырмау болып табылады. Тиісінше, реактордың шығысындағы салқындатқыштың температурасы (325°C) ғана емес, сонымен қатар реакторға кіретін температура (бу генераторының шығысында) 290°C-қа тең болады. Ядролық реактордың жылу тасымалдағышы мен бу генераторындағы бу-су қоспасы арасындағы бу генераторындағы қажетті температура айырмашылығын ескере отырып, бу генераторы температурасы 278°C құрайды, бұл 6,4 МПа қысымына сәйкес келеді. Турбина алдындағы будың бастапқы параметрлері – қысым 6 МПа, температура 274°с.ВВЭР (PWR) реакторлары бар АЭС бу турбиналарының ерекшеліктері олардың салыстырмалы түрде аз жылу ауысуымен қаныққан будағы жұмысымен байланысты, бұл үлкен бу шығынын талап етеді және турбина сатыларының көп бөлігі ылғалды буда жұмыс істейді. Турбинадағы қаныққан будың кеңеюі кезінде оның ылғалдылығы үздіксіз артып, турбинаның ағынды бөлігінің эрозиялық тозуы пайда болатын мәндерге жетеді. Осыған байланысты су жылу тасымалдағышы бар АЭС үшін термодинамикалық цикл аралық сепарацияны қамтиды: турбинаның бас цилиндрінен кейін ылғалдылықтың шекті рұқсат етілген мәндеріне жеткен бу арнайы сепараторға шығарылады және онда тұрақты қысым (температура) кезінде кептіріледі.

---

Техникалық және экономикалық себептерге байланысты сепараторлар аралық бу қыздырғыштарымен біріктіріледі. Турбинаны таңдау арқылы будан ылғалды шығару тиімді, әсіресе таңдау саны оның сатыларының санына сәйкес келсе.

Үлкен бу турбиналары құрылымдық жағынан параллель ағындар мен шығарындылардың әртүрлі санына ие болуы мүмкін жоғары (ICD), орташа (жүрек соғу жиілігі) және төмен (CPD) қысым бөліктеріне бөлінеді. Турбинаның жалпы корпуспен біріктірілген бөлігі Цилиндр деп аталады. Турбиналар бір орташа қысымды цилиндр (CSD) түрінде жасалады, ал турбинаның HND әдетте бірнеше төмен қысымды цилиндрлерден (TSD) тұрады және олардың әрқайсысы екі бұрандалы. CSD және қыздырғыш сепаратордан кейін бу барлық орталық деректер орталығына параллель түседі.

Қаныққан бумен жұмыс істейтін АЭС турбиналарында қажетті бу шығынын қамтамасыз ету үшін көп мөлшерде шығару қажет, бұл турбинаның жалпы ұзындығының артуына әкеледі. Азаюымен турбина роторының айналу жиілігін (мысалы, 1500 об/мин) санын қысқартуға болады ЦНД. Сонымен қатар, турбинаның соңғы сатыларының пышақтарының ұзындығы мен орташа диаметрі артады, шығару аймағы артады, сондықтан цилиндрлер саны азаяды.

Қазіргі тұжырымдамаларға сәйкес, білік жетектерінің роторларының саны бестен аспауы керек, ал турбинаның шекті ұзындығы 55-65 М.ротордың айналу жиілігі 3000 айн/мин болатын қаныққан будағы турбинаның максималды қуаты 1000-1200 МВт құрайды, ал баяу жүретіндер үшін ол шамамен 4 есе артады. Қуаты 1000 МВт-қа дейінгі баяу жүретін турбиналардың массасы ротор айналымының жиілігі 3000 айн/мин болатын турбиналардың массасынан асып түседі және тек 1000 МВт-тан асатын қуатта олардың массалары бірдей болады. Сонымен, ровно АЭС-те орнатылған к-100060/3000 турбинасының меншікті салмағы Запорожье АЭС-те орнатылған К-1000-60/1500 турбиналарына қарағанда 1,3 есе аз. Жалпы ұзындығы 57,8 м және салмағы 3000 тонна болатын к-1000-60/1500 бу турбинасы-бұл көп сатылы турбина, ол бір жоғары қысымды екі ағынды цилиндрден (ЦВД) және үш төмен қысымды екі ағынды цилиндрден (ЦНД) тұрады. Турбина роторының айналу жылдамдығы 1500 айн/мин.

Қысымды ОӘД-ге түсіргеннен кейін бу қызып кететін сепараторларға түседі, онда ол ылғалдың бір бөлігін жоғалтады, содан кейін бу қызып кетеді және ОӘД-ге түседі. Қысымды төмендету процесінде будың бір бөлігі қоректік суды жылыту үшін алынады.

2 АЭС ылғалды бу турбиналарының ерекшеліктері

---

АЭС турбиналарының басым көпшілігі қаныққан бумен жұмыс істейді. АЭС турбиналарында ылғалды буды пайдалану ерекшеліктері оларды есептеу мен жобалауға айтарлықтай әсер етеді.

Шағын жылу ағыны. Қаныққан бу турбиналарының көпшілігінде жылу ағыны жоғары бастапқы бу параметрлері үшін турбиналарға қарағанда шамамен 2 есе аз. Мысалы, PQ = 6,0 МПа кезінде сыртқы сепарациясы бар қаныққан будың қазіргі заманғы турбиналарында орналасқан жылу с = = 23 МПа және 0 = = 550°С турбинасының орналасқан жылу перепадының 60% - дан азын құрайды. Мұның салдары:

1) көптеген дымқыл бу турбиналарында DSD болмауы

2) турбинаның барлық қуатының шамамен 50-60%-ын TSD-де өндіру, сондықтан TSD-нің үнемділікке әсері өте маңызды

3) АТ/д шығу жылдамдығымен ,құбырының тиімділігімен, бу шығаратын органдардағы, қабылдағыштардағы, сыртқы қыздырғыш сепаратордың трактісіндегі дроссельден болатын шығынның турбиналық тиімділігіне айтарлықтай әсер ету.

Будың ылғалдылығы. АЭС турбиналары үшін ылғалдылық мәселесі өте маңызды, өйткені мұндай турбиналардың барлық кезеңдері ылғалды бу аймағында жұмыс істейді. Шамамен будың орташа ылғалдылығының 1% - ға артуы турбинаның ішкі салыстырмалы тиімділігінің 1% - ға төмендеуіне әкеледі деп болжауға болады.

Оның кеңеюінің басында салыстырмалы түрде жоғары тығыздықтағы буда ылғалдың пайда болуы ағынды бөлік элементтерінің эрозиялық бұзылуына әкеледі. Ылғалды буда жұмыс істейтін турбиналарда ылғал реактивті әсер ететін қабылдағыштарда, сепараторларда және басқа бөліктерде кездесетін эрозияның әр түрлі түрлері бар.

Будың ылғалдылығынан шығынды азайтудың тиімді әдістерінің бірі ылғалды будың ағымының ерекшеліктерін ескере отырып, турбинаның сатылары мен торларын жобалау болып табылады. Атап айтқанда, саптама мен жұмыс торлары арасындағы алшақтықтың ұлғаюы доңғалаққа кірген кезде ағынның тегістелуіне және ылғал тамшыларының қосымша үдеуіне әкеледі. Алайда, осының арқасында жұмыс торына кіре берістегі ағынның кинетикалық энергиясы азаяды. Сондықтан, әр кезеңде оңтайлы Өлшем қатынасы және оңтайлы осьтік алшақтық бар. Тәжірибелер көрсеткендей, осьтік алшақтықтың артуы сатының тиімділігіне айтарлықтай әсер етпейді. Кейбір турбиналарда соңғы қадамдардың шеткі бөлігіндегі осьтік тазарту мөлшері 100 мм немесе одан да көпке жетеді. Кезеңді ұтымды жобалаудың басқа әдістері бар пышақтардың шетіндегі айналмалы жылдамдықты азайту, пышақтардың биіктігін азайту, төмен айналу жылдамдығына көшу, саптама пышақтарының санын азайту, соның арқасында саптама пышақтарының Шығыс жиектерінен үзіліп, жұмыс пышақтарына түсетін үлкен ылғал мөлшері азаяды.

---

Турбинадан будың ағып кетуін жоюға ерекше талаптар қойылады. Фланецті қосылыстар өте тығыз болуы керек, кейде көлденең фланецтер жұқа таспамен қайнатылады. Құбырларды дәнекерлеу кеңінен қолданылады. Арнайы қазандықтардан тығыздағыштарға радиоактивті емес бу шығаруды қамтамасыз етеді.

Қорытынды

Атом энергетикасы-белсенді дамып келе жатқан сала. Оның болашағы зор екені анық, өйткені мұнай, газ, көмір қоры біртіндеп құрғап, уран - жер бетінде өте кең таралған элемент. Бірақ атом энергетикасы адамдар үшін жоғары қауіптілікпен байланысты екенін есте ұстаған жөн, бұл, атап айтқанда, атом реакторларының бұзылуымен болатын апаттардың өте қолайсыз салдарларында көрінеді. Осыған байланысты қауіпсіздік проблемасын шешуді (атап айтқанда, реакторды үдету кезіндегі авариялардың алдын алуды, аварияны биоқорғаныс шегінде оқшаулауды, радиоактивті шығарындыларды азайтуды және т.б.) реактордың конструкциясына, оны жобалау сатысында салу қажет.

Қолданылған әдебиеттер тізімі

1. Щегляев А.В. Паровые турбины. (Теория теплового процесса и конструкция турбин) Изд. 4-е, переработ. М., «Энергия», 1967.

2. Кириллов И.И., Иванов В.А., Кириллов А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1978. – 276 с., ил.

3. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 540 с.: ил., вкладки

4. Иванов В.А. Стационарные и переходные режимы мощных паротурбинных Установок. – М., «Энергия», 1971.

5 Смоленский А.Н. Паровые и газовые турбины. Учебник для техникумов. М., «Машиностроение», 1977

6. Самойлович Г.С. Современные паровые турбины. – М., «Государственное энергетическое издательство», 1960

7. Бесчинский А.А., Доллежаль Н.А. Современные проблемы энергетики. – М., «Энергоатомиздат», 1984.

8. Теплоэнергетика №1, 1998

9. Тезисы докладов на Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы совершенствования современных паровых турбин». Выпуск 183 (дополнительный). Калуга, 1972

---