Principio de funcionamiento
Una turbina de vapor es una máquina rotativa alimentada externamente que puede convertir la energía térmica del vapor en trabajo mecánico. Después de que el vapor de la caldera ingresa a la turbina de vapor, pasa a través de una. serie de boquillas dispuestas anularmente y la pala móvil convierte la energía térmica del vapor en energía mecánica de la rotación del rotor de la turbina. El vapor convierte la energía de diferentes maneras en la turbina de vapor, formando turbinas de vapor con diferentes principios de funcionamiento.
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Instalaciones de apoyo
Las turbinas de vapor suelen trabajar en condiciones de alta temperatura, alta presión y alta velocidad. Son una maquinaria pesada y relativamente sofisticada. generalmente requiere que funcione en coordinación con calderas (u otros generadores de vapor), generadores (u otra maquinaria impulsada), condensadores, calentadores, bombas, etc. para formar un conjunto completo de equipos.
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Componentes estructurales
Consta de dos aspectos: la parte giratoria y la parte estacionaria. El rotor incluye eje principal, impulsor, palas móviles y acoplamientos, etc. El estator incluye la parte de entrada de vapor, el cilindro de la turbina de vapor, la partición y la rejilla de las palas del estator, el sello de vapor y los cojinetes, etc.
Cilindro
El cilindro es la carcasa de la turbina de vapor. Su función es aislar la parte de flujo de la turbina de vapor de la atmósfera para formar una cámara de vapor cerrada para garantizar que el. el vapor completa la conversión de energía dentro de la turbina de vapor. Durante el proceso, componentes como la cámara de la boquilla, la partición y el manguito de partición se instalan dentro del cilindro y se conectan a tuberías como la entrada, el escape y la extracción de vapor; .
Las secciones de alta y media presión del cilindro generalmente adoptan estructuras fundidas de acero aleado o acero al carbono. La sección de baja presión puede adoptar estructuras fundidas o estructuras soldadas hechas de piezas fundidas simples, acero conformado y placas de acero. según capacidad y requerimientos estructurales.
Los cilindros de alta presión se presentan en dos formas: cilindros de una sola capa y cilindros de doble capa. Los cilindros de una sola capa se utilizan principalmente en turbinas de vapor con parámetros medios y bajos. Los cilindros de doble capa son adecuados para turbinas de vapor con parámetros relativamente altos. Se divide en cilindro interior de alta presión y cilindro exterior de alta presión. El cilindro interior de alta presión está separado por un plano medio horizontal para formar cilindros superior e inferior, y el cilindro interior se apoya en el plano medio horizontal del cilindro exterior. El cilindro exterior de alta presión se apoya en la caja de cojinetes delantera mediante cuatro garras de gato en la parte delantera y trasera. La uña de gato se moldea a partir del cilindro inferior y se sitúa en la parte superior del cilindro inferior, de modo que el punto de apoyo se mantiene en la línea central horizontal.
El cilindro de media presión consta de un cilindro interior de media presión y un cilindro exterior de media presión. El cilindro interior de presión media está separado en el plano medio horizontal para formar un cilindro superior e inferior. El cilindro interior está soportado en el plano medio horizontal del cilindro exterior. Se utiliza una protuberancia exterior mecanizada en el cilindro exterior. Ranura anular en el cilindro interior, mantenga el cilindro interior en la posición axial. El cilindro exterior de media presión está separado por un plano central horizontal para formar un cilindro superior e inferior. El cilindro exterior de presión media también está sostenido por dos pares de garras de gato en la parte delantera y trasera, respectivamente, en la caja de cojinetes intermedia y la caja de cojinetes delantera del cilindro de baja presión n.° 1.
El cilindro de baja presión es del tipo de flujo dividido inverso. Cada cilindro de baja presión consta de un cilindro exterior y dos cilindros interiores, todos ellos soldados a partir de placas. Las mitades superior e inferior del cilindro están divididas en tres partes en dirección vertical, pero durante la instalación, las superficies de unión verticales del cilindro superior se atornillan entre sí, de modo que la mitad superior del cilindro se puede levantar como una sola parte. El cilindro exterior de baja presión está soportado por una placa de faldón, que está integrada con la mitad inferior del cilindro y se extiende hasta ambos extremos a lo largo de la mitad inferior del cilindro. El cilindro interior de baja presión se apoya en el cilindro exterior. Cada plataforma de faldón se instala sobre una plataforma de cimientos que se fija a los cimientos con lechada. La posición del cilindro de baja presión se fija mediante un pasador deslizante entre la placa de faldón y la placa base.
Rotor
El rotor está mecanizado integralmente a partir de piezas forjadas de acero de aleación. El extremo del regulador de velocidad del rotor de alta presión está conectado a un eje largo con un acoplamiento rígido. El eje superior de esta sección está equipado con una bomba de aceite principal y un mecanismo de disparo por exceso de velocidad.
Todos los rotores están mecanizados con precisión y, después de ensamblar todas las palas, se realizan pruebas de rotación a máxima velocidad y un equilibrio dinámico preciso.
Rotor de ajuste: el impulsor, la camisa del eje, el acoplamiento y otros componentes se procesan por separado y luego se ajustan térmicamente en el husillo escalonado. Se utiliza un ajuste de interferencia entre cada componente y el eje principal para evitar que el impulsor se afloje debido a la fuerza centrífuga y la diferencia de temperatura, y se utiliza una llave para transmitir el par. Los rotores de las turbinas de vapor de media y baja presión y los rotores de baja presión de las turbinas de vapor de alta presión suelen adoptar una estructura de paquete. Cuando el rotor ajustado se expone a altas temperaturas, el impulsor y el eje principal son propensos a aflojarse. Por lo tanto, no es adecuado para su uso como rotor de alta presión para turbinas de vapor de alta temperatura.
Rotor sólidamente forjado: el impulsor, el manguito del eje, el acoplamiento y otros componentes, así como el eje principal, están cortados de una sola pieza forjada sin piezas de manguito caliente, lo que resuelve el problema del fácil aflojamiento de la conexión. entre el impulsor y el eje a altas temperaturas. Este tipo de rotor se utiliza a menudo en rotores de alta y media presión de grandes turbinas de vapor. Tiene una estructura compacta, gran adaptabilidad al arranque y condiciones de trabajo cambiantes, es adecuado para operar a altas temperaturas y tiene buena rigidez del rotor. Sin embargo, las piezas forjadas son grandes, requieren alta tecnología de procesamiento y tienen un ciclo de procesamiento largo. Es difícil garantizar la calidad de las piezas forjadas de gran tamaño.
Rotor soldado: el rotor de baja presión de una turbina de vapor tiene una gran masa y soporta una gran fuerza centrífuga. Cuando se utiliza un rotor fijo, el orificio interior del impulsor sufrirá una mayor deformación elástica durante el funcionamiento. , por lo que es necesario diseñar una interferencia de ensamblaje mayor. Sin embargo, esto causará una gran tensión de ensamblaje. Si se usa un rotor forjado sólido, la calidad es difícil de garantizar, por lo que se usa un rotor forjado y soldado segmentado. Se compone principalmente de varios impulsores y ejes terminales soldados entre sí. El rotor soldado tiene peso liviano, piezas forjadas pequeñas, estructura compacta y alta capacidad de carga. En comparación con el rotor forjado sólido con el mismo tamaño y un orificio central, el rotor soldado tiene alta resistencia, buena rigidez y peso liviano, pero tiene un alto nivel. requisitos sobre el rendimiento de la soldadura. Este tipo de rotor La aplicación está limitada por el proceso de soldadura y los métodos de inspección y los tipos de materiales.
Rotor combinado: Está compuesto por una estructura entera forjada y una estructura fija, y tiene las ventajas de ambos rotores.
Acoplamiento
El acoplamiento se utiliza para conectar cada rotor de la turbina de vapor y el rotor del generador, y transmitir el par de la turbina de vapor al generador. Hay tres formas comunes de acoplamientos que se utilizan comúnmente en las turbinas de vapor modernas: acoplamientos rígidos, acoplamientos semiflexibles y acoplamientos flexibles.
Acoplamiento rígido:
Este tipo de acoplamiento tiene una estructura simple y de pequeño tamaño; no requiere lubricación y no tiene ruido pero transmite vibraciones y desplazamiento axial y es neutro exigente; .
Acoplamiento semiflexible
El acoplamiento derecho se forja en un solo cuerpo con el eje principal, mientras que el acoplamiento izquierdo se fija en el extremo opuesto del eje con un manguito caliente y una doble chaveta. Los dos pares de ruedas están conectados con un manguito ondulado semiflexible y asegurados con dos pernos. El manguito corrugado es rígido en la dirección de torsión y flexible en la dirección de flexión. Este tipo de acoplamiento se utiliza principalmente entre turbinas de vapor y generadores para compensar las diferencias de elevación causadas por el vacío, las diferencias de temperatura y la carga de hidrógeno entre los cojinetes. Puede reducir la interferencia mutua de las vibraciones, tiene bajos requisitos de alineación y se utiliza a menudo en condiciones medias. unidades de capacidad
Los acoplamientos flexibles generalmente vienen en dos formas, tipo engranaje y tipo resorte serpiente.
Este tipo de acoplamiento puede debilitar o eliminar la transmisión de vibraciones. Los requisitos de neutralidad no son altos, pero se requiere lubricación durante la operación, la producción es complicada y el costo es alto.
Palas del estator
El tabique se utiliza para fijar las palas del estator y dividir el cilindro en varias cámaras de vapor.
Aspas móviles
Las aspas móviles se instalan en el impulsor o tambor del rotor, reciben el flujo de aire a alta velocidad expulsado de la cascada de boquillas y convierten la energía cinética del vapor en energía mecánica. , y hacer girar el rotor
La turbina gira.
Las hojas se componen generalmente de tres partes: forma de la hoja, raíz de la hoja y parte superior de la hoja.
La forma de la pala es la parte de trabajo de la pala. Las partes con forma de pala de las palas adyacentes forman un canal de flujo de vapor. Cuando el vapor fluye a través, la energía cinética se convierte en energía mecánica. Según el patrón de cambio de la sección transversal de la parte de la pala, las palas se pueden dividir en palas rectas con sección transversal igual, palas rectas con sección transversal variable, palas torcidas y palas torcidas curvas.
Cuchillas rectas con igual sección transversal: el perfil de la sección transversal y el área son iguales a lo largo de la altura de la cuchilla, son fáciles de procesar y tienen un bajo costo de fabricación, lo que favorece la realización de formas de cuchilla universales. a nivel parcial. Sin embargo, el rendimiento aerodinámico es pobre y se utiliza principalmente para palas cortas.
Hoja torcida: la línea que conecta los núcleos de la sección transversal se tuerce continuamente, lo que puede reducir eficazmente la pérdida de forma de las hojas largas. Tiene buenas características de onda y resistencia, pero el proceso de fabricación es complicado. Se utiliza principalmente para hojas largas.
La raíz de la pala es la pieza de conexión que fija la pala al impulsor o tambor. Debe garantizar una conexión firme en cualquier condición de funcionamiento, procurando al mismo tiempo ser sencillo de fabricar y fácil de montar.
Raíz de pala en forma de T: fácil de procesar y montar, utilizada principalmente para palas de longitud media-larga.
Raíz de hoja fungiforme: de gran resistencia, muy utilizada en ordenadores mainframe.
Raíz de la hoja en forma de horquilla: procesamiento sencillo, montaje cómodo, alta resistencia y buena adaptabilidad.
Raíz de pala tipo abeto: la raíz de la pala tiene una gran capacidad de carga, buena adaptabilidad de resistencia y es fácil de desmontar y montar. Sin embargo, el procesamiento es complejo y los requisitos de precisión son altos. Se utiliza principalmente para palas con cargas más grandes.
Las palas cortas y las palas de longitud media de las turbinas de vapor suelen estar conectadas entre sí con protectores en las puntas de las palas para formar un grupo de palas. Las hojas largas están conectadas en grupos con ataduras en el medio del cuerpo de la hoja, o en hojas libres.
La función de la cubierta: aumentar la rigidez de la hoja y cambiar la frecuencia de vibración natural de la hoja para evitar vibraciones extremas, mejorando así la seguridad de vibración de la hoja y reduciendo la tensión de flexión generada por el aire; lata de flujo Las aspas forman un canal cerrado y se puede instalar un sello de vapor con cubierta para reducir la pérdida de aire en la parte superior de las aspas.
Barras extensibles: La función de las barras de tracción es aumentar la rigidez de la pala para mejorar sus características de vibración. Sin embargo, las barras de unión aumentan la pérdida de flujo de vapor y las barras de unión también debilitan la resistencia de la pala. Por lo tanto, cuando se cumplen los requisitos de vibración de la pala, se deben evitar las barras de unión tanto como sea posible. Algunas palas largas están diseñadas como palas libres.
Sello de vapor
El espacio entre el rotor y el cuerpo estático provocará una fuga de vapor, lo que no solo reducirá la eficiencia de la unidad, sino que también afectará el funcionamiento seguro de la unidad. . Para evitar fugas de vapor y de aire, se requiere un dispositivo de sellado, generalmente llamado sello de vapor.
Turbina de vapor
Los sellos de vapor se dividen en sellos de vapor de paso, sellos de vapor de partición y sellos de vapor de extremo de eje según las diferentes posiciones de instalación.
Cojinetes
Los cojinetes son una parte importante de las turbinas de vapor. Se dividen en dos tipos: cojinetes de soporte radial y cojinetes de empuje. Se utilizan para soportar todo el peso del rotor. /p>
Fuerza de la turbina y determina la posición correcta del rotor en el cilindro.
1． Hay muchos cojinetes de cuña (tres cuñas de aceite, cuatro cuñas de aceite): carga ligera, alto consumo de energía, alta velocidad y máquina pequeña
2. Rodamientos redondos: pueden soportar cargas pesadas y tener altas temperaturas de baldosa
3. Rodamientos elípticos: pueden soportar cargas pesadas
4. Cojinetes de pastillas basculantes: 2, 4, 5 y 6 cojinetes de pastillas, con buena estabilidad, amplio rango de carga y gran consumo de aceite
5. Cojinetes de empuje: 1) Tipo de almohadilla fija: pequeña capacidad de carga, utilizada para unidades pequeñas
2) Tipo de almohadilla inclinable:
①Tipo cerrado: contacto lineal en la parte posterior de las almohadillas
②Tipo Kingsbury: punto de contacto en la parte posterior de las baldosas
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Tipos
Hay muchos tipos de turbinas de vapor, y Diferentes métodos de clasificación.
Según la estructura
Existen turbinas de vapor de una sola etapa y turbinas de vapor de múltiples etapas; turbinas de vapor de un solo cilindro con cada etapa instalada en un cilindro, y turbinas de vapor de múltiples cilindros; con cada etapa instalada en varios cilindros; turbina de vapor de un solo eje con cada etapa montada en un eje, y turbina de vapor de doble eje con cada etapa montada en dos ejes paralelos, etc.
Según el principio de funcionamiento
Existen turbinas de impulso en las que el vapor se expande principalmente en toberas (o álabes del estator) en todos los niveles; turbinas de vapor de reacción en las que el vapor se expande en ambos álabes del estator; y paletas móviles; y una turbina de vapor de etapa de velocidad en la que la energía cinética del vapor expandido en la boquilla se utiliza en varias filas de paletas móviles.
Según las características térmicas
Existen tipos como turbina de vapor de condensación, turbina de vapor de contrapresión, turbina de vapor de extracción y turbina de vapor saturado. El vapor descargado de la turbina de vapor de condensación fluye hacia el condensador. La presión del vapor de escape es menor que la presión atmosférica, por lo que tiene un buen rendimiento térmico y es la turbina de vapor más utilizada. La turbina de vapor de calefacción no solo proporciona energía para impulsar los generadores. u otra maquinaria, pero también proporciona calor para producción o uso doméstico y tiene una alta tasa de utilización de energía térmica; la turbina de vapor de contrapresión es una turbina de vapor cuya presión de vapor de escape es mayor que la presión atmosférica; turbina de vapor que puede extraer vapor de la etapa intermedia para suministro de calor; la turbina de vapor saturado es una turbina de vapor con vapor saturado que se utiliza como vapor fresco en la turbina.
Según su uso
Se puede dividir en turbinas de vapor de centrales eléctricas, turbinas de vapor industriales, turbinas de vapor marinas, etc.
Según el número de cilindros
Se puede dividir en turbina de vapor monocilíndrica, turbina de vapor bicilíndrica y turbina de vapor multicilíndrica.
Otros
Además, la presión inicial del vapor (baja presión, media presión, alta presión, ultraalta presión, subcrítica, supercrítica), modo de disposición (uniaxial, biaxial) , etc. Clasificar.
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Turbina de vapor marina
La turbina de vapor es un dispositivo de energía importante en los barcos modernos, incluidas las turbinas de vapor y las turbinas de gas. La turbina de vapor utiliza el vapor quemado de la caldera para pasar a través de la boquilla y precipitarse hacia el rodete equipado con palas. El impulsor gira y acciona la hélice para propulsar el barco. Las turbinas de vapor tienen alta potencia y eficiencia y son adecuadas para su uso como motores principales en barcos grandes.
La turbina de gas calienta el aire a través del compresor y luego lo pasa a la cámara de combustión. El combustible se quema en la cámara de combustión para producir gas a alta temperatura, que luego ingresa a la turbina e impacta las palas de la turbina, lo que hace que la turbina gire a alta velocidad y hace que la hélice funcione. Las turbinas de gas no requieren caldera, son ligeras, pequeñas y de gran potencia, y pueden utilizarse como motor principal de grandes barcos.
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Ventajas
En comparación con las máquinas de vapor alternativas, el flujo de vapor en la turbina de vapor es continuo y de alta velocidad, y puede pasar a través de El caudal es grande, por lo que puede emitir mayor potencia. Las turbinas de vapor de alta potencia pueden utilizar mayor presión y temperatura del vapor, por lo que la eficiencia térmica es mayor. Desde el siglo XIX, el desarrollo de las turbinas de vapor ha tenido como objetivo aumentar la potencia unitaria y mejorar la economía térmica del dispositivo sobre la base de mejorar continuamente la seguridad, confiabilidad, durabilidad y garantizar un funcionamiento conveniente.
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Perspectivas de desarrollo
La aparición de las turbinas de vapor impulsó el desarrollo de la industria de la energía eléctrica. A principios del siglo XX, la energía. de una sola turbina de vapor en una central eléctrica había alcanzado los 10 megavatios. Con el uso cada vez más generalizado de la electricidad, la carga máxima de las centrales eléctricas en grandes ciudades como Nueva York en Estados Unidos se acercaba a los 1.000 megavatios en la década de 1920. Si la potencia de una sola máquina era de sólo 10 megavatios, casi cien unidades. Por lo tanto, la potencia de una sola máquina había aumentado en la década de 1920 hasta 60 MW, y a principios de la década de 1930 aparecieron turbinas de vapor de 165 MW y 208 MW.
La posterior recesión económica y el estallido de la Segunda Guerra Mundial paralizaron el aumento de la potencia unitaria de las turbinas de vapor. En los años 50, con el desarrollo económico de la posguerra, la demanda de electricidad aumentó a pasos agigantados, y en los años 60 aparecieron una tras otra grandes turbinas de vapor de 325 a 600 MW; , se fabricaron turbinas de vapor de 1.000 MW; en la década de 1970, turbinas de vapor de 1.300 MW. Hoy en día, la potencia unitaria que se utiliza habitualmente en muchos países es de 300 a 600 megavatios.
Las turbinas de vapor son ampliamente utilizadas en diversos sectores de la economía social. Existen muchos tipos de turbinas de vapor y se clasifican de diferentes formas. El vapor de la turbina de vapor se expande desde la entrada hasta la salida, y el volumen de vapor por unidad de masa aumenta cientos o incluso miles de veces, por lo que la altura de las palas en cada nivel debe alargarse paso a paso. Las turbinas de vapor de condensación de alta potencia requieren una gran superficie de escape y las palas finales deben ser muy largas.
La economía térmica del dispositivo de turbina de vapor se expresa mediante la tasa de calor de la turbina de vapor o eficiencia térmica. La tasa de calor de una turbina de vapor es el calor del vapor consumido por unidad de potencia mecánica producida, y la eficiencia térmica es la relación entre la potencia mecánica producida y el calor del vapor consumido. Para toda la central eléctrica, también es necesario considerar la eficiencia de la caldera y el consumo de energía en el sitio. Por lo tanto, la tasa de calor de la central eléctrica es mayor que la de una sola turbina de vapor, y la eficiencia térmica de la central eléctrica es menor que la de una sola turbina de vapor.
Una central eléctrica con una potencia total de turbina y generador de 1.000 MW consume aproximadamente 2,3 millones de toneladas de carbón estándar cada año. Si el valor absoluto de la eficiencia térmica se pudiera aumentar en 1, se podrían ahorrar 60.000 toneladas de carbón estándar cada año. Por lo tanto, siempre se ha prestado atención a la eficiencia térmica de las turbinas de vapor. Con el fin de mejorar la eficiencia térmica de la turbina de vapor, además de mejorar continuamente la eficiencia de la propia turbina de vapor, se incluye mejorar el diseño de las palas en todos los niveles (para reducir las pérdidas de flujo) y reducir las pérdidas en las válvulas y en la entrada y el escape. tuberías, también se pueden tomar medidas desde el punto de vista termodinámico.
Según el principio de la termodinámica, cuanto mayores sean los parámetros del vapor fresco, mayor será la eficiencia térmica del ciclo termodinámico. La presión y la temperatura del vapor fresco utilizado en las primeras turbinas de vapor eran bajas y la eficiencia térmica era inferior a 20. Con el aumento de la potencia unitaria, la nueva presión del vapor aumentó de 3 a 4 MPa y la temperatura de 400 a 450 °C a principios de los años treinta. Con la mejora continua de los materiales de alta temperatura, la temperatura del vapor ha aumentado gradualmente a 535 °C, la presión también ha aumentado de 6 a 12,5 MPa, y algunos han alcanzado los 16 MPa, y la eficiencia térmica ha alcanzado más de 30. A principios de los años 50 ya se utilizaban turbinas de vapor con una temperatura de vapor fresco de 600°C. Posteriormente aparecieron turbinas de vapor con una temperatura de vapor fresco de 650°C.
La presión del vapor fresco utilizada en las grandes turbinas de vapor modernas se puede dividir en varios niveles de presión según sus diferentes potencias de salida. Por lo general, la presión del vapor fresco es de 24,5 a 26 MPa, y la temperatura del vapor fresco y la temperatura de recalentamiento. son 535 parámetros supercríticos de ~578°C, o parámetros subcríticos de presión de vapor vivo de 16,5 MPa, temperatura del vapor vivo y temperatura de recalentamiento de 535°C. La eficiencia térmica que utilizan estas turbinas es de aproximadamente 40.
Además, cuanto menor sea la presión de escape de la turbina de vapor, mayor será la eficiencia térmica del ciclo de vapor. Sin embargo, la presión de escape depende principalmente del grado de vacío del condensador, que a su vez depende de la temperatura del agua de refrigeración y del equipo de vacío (generalmente llamado bomba de vacío). Si la presión de escape es demasiado baja, el flujo de agua de refrigeración. Es necesario aumentar la velocidad, aumentar la superficie de intercambio de calor del agua de refrigeración del condensador y el medio de refrigeración, reducir la temperatura del agua de refrigeración usada y el equipo de vacío, palas finales más largas, pero al mismo tiempo, un vacío demasiado bajo provocará la turbina. cilindro (cilindro de baja presión), el caudal de vapor se acelera, lo que intensifica la expansión diferencial del cilindro de la turbina de vapor (cilindro de baja presión), poniendo en peligro el funcionamiento seguro de la turbina de vapor. La presión de escape comúnmente utilizada en las turbinas de vapor de condensación es de 5 a 10 kPa (la presión atmosférica estándar es 101325 Pascal). Para reducir el peso y el tamaño de las unidades de turbinas de vapor marinas, comúnmente se utilizan presiones de vapor de escape de 0,006 a 0,01 MPa.
Además, las medidas para mejorar la eficiencia térmica de las turbinas de vapor incluyen el uso de ciclos de recuperación de calor, ciclos de recalentamiento y turbinas de vapor de calentamiento. Mejorar la eficiencia térmica de las turbinas de vapor es de gran importancia para ahorrar energía.
El desarrollo de grandes turbinas de vapor es una dirección importante para el desarrollo futuro de las turbinas de vapor. Entre ellas, el desarrollo de palas finales más largas es clave para el desarrollo futuro de las grandes turbinas de vapor. La eficiencia térmica es otra dirección del desarrollo de las turbinas de vapor, la adopción de parámetros de vapor más altos y el recalentamiento secundario, el desarrollo de unidades de pico y la promoción de la aplicación de turbinas de vapor de calefacción son tendencias importantes en esta área de desarrollo.
El número de turbinas de vapor en las centrales nucleares modernas está aumentando rápidamente, por lo que es de especial importancia estudiar turbinas de vapor con buen rendimiento adecuadas para diferentes tipos de reactores.
La capacidad instalada de turbinas de vapor que utilizan energía geotérmica en el mundo era de 3.190 megavatios en 1983. Sin embargo, el uso de recursos geotérmicos profundos y de mayor temperatura, como la lava, aún no se ha explorado; También se están estudiando proyectos de generación de energía mediante energía solar mediante la diferencia de temperatura del océano. Todas estas turbinas de vapor de nueva energía aún deben continuar con la investigación experimental.
Además, en el proceso de diseño, fabricación y operación de turbinas de vapor, el uso de nuevas teorías y tecnologías para mejorar el rendimiento de las turbinas de vapor también es un contenido importante de la futura investigación sobre turbinas de vapor. Por ejemplo: teoría del flujo tridimensional en dinámica de gases, teoría del flujo de dos fases de vapor húmedo; método de elementos finitos y análisis de mecánica de fracturas en resistencia; transformada rápida de Fourier, análisis modal y tecnología láser en diseño de vibración, proceso de fabricación, tecnología informática en; medición de pruebas y monitoreo de operación; inspección ultrasónica y cálculo de pérdidas en el monitoreo de vida. Además, también se desarrollará la aplicación de nuevos fluidos de trabajo como el Freón, así como nuevas estructuras, nuevos procesos y nuevos materiales.
El cuello de botella actual en el desarrollo está principalmente en los materiales. Una vez solucionado el problema del material, la potencia de un solo chip puede ser mayor.
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Problemas comunes con las turbinas de vapor
Durante el funcionamiento de la turbina de vapor, las fugas de la turbina de vapor y la deformación del cilindro son los problemas más comunes del equipo. La estanqueidad afecta directamente el funcionamiento seguro y económico de la unidad. El mantenimiento y raspado de la superficie de la junta del cilindro para lograr la estanqueidad es una tarea importante en el mantenimiento del cilindro. En el proceso de tratar las fugas de vapor en la superficie de la junta, se deben identificar las causas. Analizado cuidadosamente y basado en la deformación Dependiendo del grado y tamaño del espacio, se pueden utilizar varios métodos de manera integral para lograr los estrictos requisitos de la superficie de la junta.
Causas de las fugas de aire en los cilindros de las turbinas de vapor
1. El cilindro se funde una vez que el cilindro sale de fábrica, debe someterse a un tratamiento de envejecimiento, lo que significa que debe almacenarse durante un tiempo para eliminar por completo la tensión interna generada durante el proceso de fundición del cilindro. Si el tiempo de envejecimiento es corto, el cilindro procesado aún se deformará en operaciones posteriores. Es por eso que algunos cilindros aún perderán vapor en operaciones posteriores después del primer tratamiento de fugas. Porque el cilindro todavía se está deformando.
2． La fuerza que recibe el cilindro durante el funcionamiento es muy compleja. Además de la carga estática, como la diferencia de presión entre el gas dentro y fuera del cilindro y el peso de los componentes instalados en él, también tiene que soportar la fuerza de reacción sobre el cilindro. parte estacionaria cuando el vapor sale de la paleta del estator, así como varias fuerzas ejercidas sobre el cilindro por un tubo de conexión en condiciones de frío y calor. Bajo la interacción de estas fuerzas, el cilindro sufre una deformación plástica y provoca fugas.
3. La carga del cilindro aumenta o disminuye demasiado rápido, especialmente cuando la temperatura cambia mucho durante el arranque y parada rápidos y cambios en las condiciones de trabajo, métodos incorrectos para calentar el cilindro, apertura de la capa de aislamiento demasiado pronto durante el apagado y el mantenimiento, etc. ., lo que causará muchos daños al cilindro y a la brida. Gran tensión térmica y deformación térmica.
4. El cilindro generó tensión durante el proceso de mecanizado o después de la soldadura de reparación, pero el cilindro no fue templado para eliminarla, lo que resultó en una gran tensión residual en el cilindro y una deformación permanente durante la operación.
5. Durante el proceso de instalación o mantenimiento, debido al proceso de mantenimiento y la tecnología de mantenimiento, los espacios de expansión del cilindro interior, la partición del cilindro, el manguito de partición y el manguito del sello de vapor son inadecuados, o el espacio de expansión de la placa de presión de la orejeta de montaje es inadecuado. Durante la operación, se genera una enorme fuerza de expansión para deformar el cilindro.
6. El sellador de cilindros utilizado es de mala calidad, tiene demasiadas impurezas o es del modelo incorrecto. Si hay partículas de impurezas duras en el sellador de cilindros, será difícil que la superficie de sellado se una firmemente. El sellador de alta temperatura BOCUS es el último material de sellado de cilindros de turbinas de vapor. Puede usarse universalmente para cilindros de alta, media y baja presión, evitando fugas en los cilindros causadas por una selección inadecuada del modelo.
7. La fuerza de apriete de los pernos del cilindro es insuficiente o el material de los pernos no es estándar. La estanqueidad de la superficie de la junta del cilindro se logra principalmente mediante la fuerza de apriete de los pernos. La tensión térmica y la alta temperatura generadas cuando la unidad arranca y se detiene o cuando la carga aumenta o disminuye harán que la tensión de los pernos se relaje. Si la tensión es insuficiente, la fuerza de preapriete de los pernos disminuirá gradualmente. Si el material de los pernos del cilindro no es bueno, los pernos se estirarán bajo la acción de la tensión térmica y la fuerza de expansión del cilindro durante el funcionamiento a largo plazo, y se producirá deformación plástica o fractura. La fuerza de apriete será insuficiente, lo que provocará que el cilindro. tener fugas.
8. La secuencia de apriete de los pernos del cilindro es incorrecta. Al apretar los pernos del cilindro general, se aprietan desde el centro hacia ambos lados al mismo tiempo, es decir, se aprietan desde el arco vertical máximo o el lugar donde la fuerza de deformación es mayor. Esto moverá el espacio al máximo. La deformación al espacio libre en la parte delantera y trasera del cilindro se transfiere al final y el espacio final desaparece gradualmente. Si se aprieta desde ambos lados hacia el centro, los espacios se concentrarán en el medio y la superficie de la junta del cilindro formará un espacio en forma de arco, provocando fugas de vapor. [1]
Fugas de aceite de turbinas de vapor
En la producción continua de la industria moderna, debido a la influencia de la corrosión de los medios, la erosión, la temperatura, la presión, la vibración y otros factores, los equipos, Las tuberías, válvulas, contenedores y otros contenedores inevitablemente tendrán problemas de fugas. La tecnología de taponamiento por presión es un medio técnico especial para reparar piezas con fugas con temperatura y presión para lograr un nuevo sellado sin afectar la producción normal. Dado que esta tecnología se implementa cuando el medio del proceso, la presión y el caudal no disminuyen y hay una fuga del medio, es esencialmente diferente de la obturación por parada tradicional y su valor económico es más significativo.
Utilizar los productos de tecnología Megawa para implementar el taponamiento de fugas en sitio es un método ideal, especialmente en el mantenimiento de equipos en situaciones inflamables y explosivas y el taponamiento de fugas bajo presión sin detener el sexo. Especialmente para la gestión in situ de tuberías de equipos de baja temperatura y baja presión, como "goteo, subida, fuga y filtración" en las industrias química y eléctrica, es seguro, conveniente, ahorra tiempo y es confiable. No solo se puede detener para tapar y sellar fugas, sino que también puede estar en espera para tratar piezas con fugas en línea sin afectar la producción para lograr el propósito de volver a sellar, con importantes beneficios económicos.