Ремонт ротора и его расчет на критическое число оборотов паровой турбины Р-50-130

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и молодежной политики Свердловской области Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области «КРАСНОТУРЬИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИКУМ»

Курсовая работа

Ремонт ротора и его расчет на критическое число оборотов паровой турбины Р-50-130

Студент Потанина Е.В.

Группа ЗТЭС-316

Краснотурьинск, 2022

СОДЕРЖАНИЕ

конденсационная турбина паровая ремонт

ВВЕДЕНИЕ

1.ПРИНЦИП РАБОТЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ P-50-130

1.1 Принцин работы конденсационной турбины

1.2 Технические характеристики турбины P-50-130

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

2.1 Дефектовка и ремонт роторатурбины P-50-130

2.2 Расчет ротора на критическое число оборотов по упрощенной методике

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В данной курсовой работе рассмотрена паровая турбина P-50-130, которая предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока, монтируемого на общем фундаменте с турбиной и отпуска пара для производственных нужд.

Целью данной курсовой работы является:

- рассмотреть технологический процесс работы парового котла P-50-130;

- выполнить расчет ротора на критическое число оборотов по упрощенной методике парового котла P-50-130.

Основными задачами работы является:

- поиск необходимой информации;

- анализ и обобщение необходимой информации;

- выполнение курсовой работы;

-оформление курсовой работы в соответствии с заданными требованиями.

1.ПРИНЦИП РАБОТЫ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА P-50-130

1.1 Принцип работы конденсаторной турбины

Состояние водяного пара, участвующего в каком либо техническом процессе, непрерывно изменяется в течение этого процесса.

Изохорический процесс - изменение состояния пара при постоянном объеме (х = const). Это происходит при подводе или отводе тепла к пару, находящемуся в герметично закрытом сосуде. При подводе тепла давление и

температура пара увеличиваются, при отводе - уменьшаются. Никакой работы пар при этом не совершает.

Изотермический процесс - изменение состояния пара при постоянной температуре (t = const). Этот процесс для влажного насыщенного пара возможен только при неизменном давлении, т.к. определенной температуре насыщенного пара всегда соответствует строго определенное давление. При этом изменяются степень сухости, плотность, энтальпия. Сухой насыщенный пар при изотермическом расширении становится перегретым; изотермический процесс связан с изменением давления и объема: при расширении увеличивается объем и давление, при сжатии наоборот.

Изобарический процесс - это изменение состояния пара при постоянном давлении (р = const). Этот процесс происходит при подводе тепла к пару, находящемуся в цилиндре с подвижным поршнем, на который действует нагрузка. При этом пар расширяется и совершает работу по перемещению поршня, занимая больший объем в цилиндре. Температура перегретого пара при этом повышается, а температура насыщенного пара не меняется.

Адиабатический процесс - изменение состояния пара без подвода и отвода теплоты. Этот процесс возможен только теоретически, если изменение состояния пара происходит в сосуде с теплонепроницаемыми стенками.

При адиабатическом расширении насыщенного пара происходит его увлажнение, при адиабатическом сжатии подсушивание. У перегретого пара при адиабатическом расширении температура падает, при сжатии повышается. Практически осуществить адиабатический процесс нельзя, т.к. от трения и теплообмена в реальных машинах избавиться не удается. При изучении рабочего процесса турбин часто принимают, что процесс происходит в идеальной турбине, без вышеупомянутых потерь, а потом в расчеты вводят поправки.

Политропический процесс - изменение состояния пара при изменяющихся давлении, температуре, объеме и при подводе или отводе тепла. Этот процесс имеет место в существующих паровых машинах и турбинах, работа пара в которых всегда сопровождается потерями тепла в окружающую среду через металлические стенки трубопроводов, каналов и корпусов и притоком тепла за счет преобразующейся в теплоту работы трения, ударов и вихреобразования в паровой струе.

Процесс дросселирования. Этот процесс имеет место, например, при протекании пара через неполностью открытый вентиль. Во время прохода через узкую щель пар при падении давления приобретает большую скорость, которая затем тратится на завихривание в выпускном патрубке вентиля. Энтальпия пара более низкого давления, полученного в результате дросселирования, равна энтальпии пара, подводимого к вентилю.

Процесс в соплах

Процесс расширения пара связан с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую: энтальпия пара понижается - скорость течения возрастает.

В паровых турбинах широко используют кольцевые турбинные решетки - систему каналов, образованную установленными по кольцу профилями специальной -формы. Все профили в решетке одинаковы, их устанавливают на равном расстоянии друг от друга и одинаковым образом. В результате между профилями образуются каналы, через которые протекает пар (рис. 1).

Входная часть профиля называется входной кромкой, выходная - выходной кромкой; выпуклая часть спинкой или стороной разрежения, вогнутая - стороной давления; выходная часть канала - косым срезом.

Путем изменения формы профилей и расположения их в решетке можно получить необходимую форму каналов.

В паротурбостроении находят преимущественное применение суживающиеся сопла с косым срезом и в редких случаях расширяющиеся с косым срезом (рис. 1,в и г). Суживающиеся и расширяющиеся сопла без косого среза (рис. 1, а и б) применяются в водо- и пароструйных эжекторах.

Подвод пара к соплам турбины называется полным, если сопла расположены по всей окружности цилиндра и пар поступает сразу на все рабочие лопатки. Если же сопла расположены на части окружности, то такой подвод пара к ступени называется парциальным (применяется у турбин небольшой мощности).

а - суживающееся сопло без косого среза; б - расширяющееся сопло без косого среза; в - суживающееся сопло с косым срезом; г - расширяющееся сопло с косым срезом; контуры 1, 2, 3 - косые срезы сопл.

Рисунок 1 - Эскизы сопловых каналов.

Процесс на лопатках, треугольники скоростей

Во всех современных турбинах, за исключением нескольких специальных конструкций, струя пара, вытекающего из сопел, направлена под некоторым углом к плоскости, в которой вращается диск с рабочими лопатками. На рабочие лопатки пар должен вступать по возможности без удара во избежание потерь кинетической энергии. Безударный вход на рабочие лопатки определяется тем, что относительная скорость пара при входе на рабочую лопатку направлена по касательной к профилю лопатки на входе(рис. 2).

Рисунок 2 - Треугольники скоростей одноступенчатой активной турбины.

На рис. 2 изображены треугольники скоростей для ступени активной турбины при нормальных условиях ее работы. Эти треугольники представляют собой графики векторов скорости при входе пара на рабочие лопатки и при выходе с них.

Допустим, что ось сопла расположена под углом б1 к плоскости АВ вращения диска и что струя пара подойдет к рабочим лопаткам под этим углом б1. Абсолютная скорость пара при входе на лопатку изобразится при этом вектором с1. Однако лопатки движутся со скоростью и (слева направо по рисунку 2), которую принимают равной окружной скорости на среднем диаметре ступени. Следовательно, струя пара вступит на лопатки с некоторой относительной скоростью w1. Величина этой скорости является геометрической разностью скоростей с1 и и1.

Техническая характеристика турбины P-50-130

Паровая турбина с противодавлением Р-50-130 представляет собой одноцилиндровый агрегат.

- номинальная мощность, МВт - 50;

- частота вращения, с-1 (об/мин) - 50 (3000);

- давление острого пара перед стопорным клапаном, МПа (кгс/см2) - 12,8 (130);

- температура острого пара перед стопорным клапаном, °С - 555;

- абсолютное давление в выхлопном патрубке турбины(противодавление), МПа (кгс/см2) - 0,7-2,1 (7-21);

Пар в турбину подводится от клапана автоматического затвора к четырем регулирующим клапанам и от них в турбину. Цилиндр имеет одновенечную регулирующую ступень и 16 ступеней давления.

Ротор турбины цельнокованый.

Цилиндр имеет систему обогрева фланцев и шпилек.

Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим ротор турбины с частотой 3,4 об/мин.

Фикспунт турбины расположен на раме заднего подшипника.

Турбина типа Р-50-130 ЛМЗ снабжена гидравлической системой регулирования, которая обеспечивает необходимое воздействие на парораспределительные органы турбины при изменении нагрузки (тепловой или электрической).

Свежий пар подводится к отдельно стоящей паровой коробке, в которой расположен клапан автоматического затвора, откуда пар по перепускным трубам поступает к четырем регулирующим клапанам турбины.

Четвертый регулирующий клапан открывается одновременно с пятым перегрузочным клапаном, перепускающим пар из камеры регулирующего колеса в камеру за четвертой ступенью.

Перестановка регулирующих клапанов свежего пара производится поршневым сервомотором, который управляется регулятором противодавления и регулятором скорости или только последним.

При выключенном регуляторе противодавления регулятор частоты вращения поддерживает постоянство числа оборотов агрегата с неравномерностью около 5%. Регулятор частоты вращения снабжен механизмом управления, который может приводиться в действие как вручную непосредственно у турбины, так и дистанционно - с центрального щита управления.

Регулятор противодавления предназначен для поддержания постоянного давления пара в выхлопном патрубке турбины. Регулятор противодавления снабжен электродвигателем для регулирования давления и может включаться и работать только при параллельной работе генератора.

При мгновенном сбросе нагрузки с генератора, система регулирования быстрым закрытием клапанов турбины ограничивает возрастание частоты вращения ротора независимо от того, включен или выключен регулятор противодавления.

Для защиты от недопустимого возрастания частоты вращения после сброса нагрузки, турбина снабжена регулятором (автоматом) безопасности, два центробежных бойка которого мгновенно срабатывают при достижении частоты вращения в пределах от 10 до 12% сверх номинальной, что вызывает закрытие автоматического затвора свежего пара и регулирующих клапанов турбины.

Турбина снабжена электромагнитным выключателем, при срабатывании которого закрываются автоматический затвор и регулирующие клапаны турбины. Воздействие на ЭМВ осуществляют защиты от осевого сдвига, по поддержанию температуры свежего пара, давления масла в системе смазки, перепада давления на последней ступени и прочего, а также дистанционное отключение турбины.

1. Передний подшипник; 2. Вкладыш опорно-упорный № 1;3. Цилиндр турбины; 4. Ротор турбины; 5. Задний подшипник;6. Вкладыш опорный № 2; 7. ВПУ; 8. Вкладыш опорный № 3 (генератора)

Рисунок 3- Турбина паровая Р-50-130

2.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ НА ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ

2.1 Дефектовка и ремонт ротора турбины P-50-130

Рисунок 4 - Ротор турбины

Таблица 1

Обозначе ние	Возможный дефект	Метод установ- ления дефекта	Заключение и рекомеду- емые методы ремонта	Технические требования после ремонта
А Б	Износ, риски, задиры. Изменение формы поверхнос-тей.	Визуальный контроль. Измерительный контроль.	1.Точение и шлифовка. 2.Притирка шейки цилиндрическим притиром.	1.Параметр шероховатости поверхностей - 0,8. 2.Допуск профиля продольного сечения не более 0,09 мм. 3.Допуск груглости не более 0,02 мм. 4.Допускаемое уменьшение диаметра не более 1% от размера по чертежу. 5.Допускаются отдельные повреждения глубиной до 0,5 мм не более, чем на 10% поверхности, по длине образующей не более 15%, кольцевые риски глубиной до - 0,2 мм.
В В Д И	Задиры, риски. Увеличенное торцовое биение.	Визуальный контроль. Измерительный контроль. Измерительный контроль.	Шабрение. Шабрение.	1.Допуск биения поверхностей Д - 0,02 мм. 2.Допуск суммарного биения одноименных точек поверхностей в сопрягаемых с ней поверхности смежного ротора не более - 0,02 мм.
Е Ж Р	Увеличен-ное радиальное биение.	Измери- тельный контроль.	1.Балансировка ротора на низкочастотном балансировочном станке для устранения дисбаланса. 2.Правка ротора на заводе. 3.Замена ротора.	1.Допуск радиального биения - 0,15 мм. 2.Корректирующая масса должна компенсировать главный момент дисбалансов участков ротора между плоскостями коррекции (число корректирующих масс 4-6).
В Д Г	Риски, задиры, забоины, отклонение отплос-костностиповерхнос-ти муфт и упорного гребня. Натиры, забоины, трещены в местах натиров, изменения твердости на торцевых поверхностях дисков ротора.	Визуальный контроль. Измерительный контроль. Визуальный контроль. Травление. Цветная дефектоскопия. УЗК.	1.Зачистка, шабрение. 2.Точение и притирка. 1.Зачистка, проверка на отсутствие трещин травлением. 2.Проверка на твердость при наличии цветов побежалости в местах натиров.	1.Параметр шероховатости поверхностей - 0,8. 2.Допуск плоскостности - 0,02 мм. 3.Допускаются кольцевые риски глубиной до 0,1 мм, шириной до 1 мм не более двух на поверхности. 4.Допускаемое уменьшение толщины гребней от размера по чертежу не более 2 мм. 1.Допускаются заоваленные следы натиров глубиной до - 2 мм. 2.Изменение твердости в местах натиров с цветом побежалости не допускаются. 3.Натиры на щечках дисков не допускаются.
К Л М	Истирание осевых и радиальных уплотнительных гребней на ленточных бандажах и у корня рабочих лопаток.	Визуальный контроль. Измерительный контроль.	1.Заострение гребней проточкой. 2.Наплавка и проточка радиальных уплотнительных гребней бандажей по технологии, согласованной с ЛМЗ.	1.Допускаемая ширина вершин уплотнительных гребней не более 0,7 мм. 2.Допускаемая высота радиальных и осевых уплотнительных гребней бандажа не менее h1=3,5 мм, h2=2 мм.
Н	Истирание, трещины шипов рабочих лопаток.	Визуальный контроль. Измерительный контроль.	1.Зачистка, проверка на отсутствие трещин. 2.Наплавка кромок шипов аустенитными электродами.	1.Наплавку кромок выполнить, если высота шипов лопаток над бандажом не менее 0,5 мм или шипы стерты заподлицо с бандажом, но сам бандаж не имеет заметного утончения. 2.Отсутствие трещин.
Т Ф	Отклонение от перпендикулярности оси отверстий под соединительные болты полумуфт, плоскости Т, Ф.	Измерительный контроль.	1.Подрезка отверстий по плоскости Т, Ф. 2.Установка специальных конусных шайб на поверхность Т.	Допуск перпендикулярности - 0,05 мм на длине отверстия.
Т Ф	Риски, задиры в отверстиях полумуфт на пригнанной поверхности С соединительных болтов, а также на поверхностях Т, Ф и соответствующей пов-ти болтов.	Визуальный контроль. Измери- тельный контроль.	1.Зачистка. 2.Хронирование отверстий.	1.Параметр шероховатости поверхностей С - 1,6, поверхностей Т, Ф - 3,2. 2.Общая площадь рисок, задиров не должна превышать 25% пов-ти С отверстия. 3.На пригнанной пов-ти болтов круговые риски не допустимы.
С	Отклонение от круглости и цилиндричности отверстий и пригнанной пов-ти соединительных болтов муфт.	Измерительный контроль.	1.Развертывание отверстий в муфтах. 2.Заменя соединительных болтов.	1.Допуск круглости - 0,02 мм. 2.Допуск цилиндричности - 0,02 мм. 3.При увеличении диаметра отверстий более 5 мм от размера по чертежу, устанавливать в отверстия втулки.
-	Трещины на соедини-тельных болтах муфт.	Визуальный контроль.	Замена соединительных болтов муфт.	Кольцевые риски и трещины на пригнанной поверхности болтов не допускаются.
-	Повышен-ная твердость болтов муфты.	Измерительный контроль.	1.Термообработка болтов по технологии. 2.Замена болтов.	Твердость болтов должна соответствовать значению по чертежу.
-	Увеличенный зазор «б» по соединительным болтам муфты.	Измерительный контроль.	Замена болтов.	Допускаемый зазор «б» - 0,02 - 0,03 мм.
-	Деформация ленточных бандажей.	Визуальный контроль.	1.Правка бандажей, подчеканка шипов, полировка и проверка на отсутствие трещин. 2.Замена бандажей.	Деформация бандажей в сторону уменьшения радиальных и осевых зазоров не допускается, в сторону их увеличения не более 0,5 мм.
- -	Эрозионный износ рабочих лопаток реглирующей ступени. Деформация трещины, вырывы на кромках лопаток.	Визуальный контроль. Измерительный контроль. Визуальный контроль. Измерительный контроль. Вихретоовая дефектоскопия.	Замена лопаток. 1.Правка кромок, выборка трещин, опиловка, полировка мест дефектов на отсутствие трещин. 2.Замена лопаток и бандажей.	Допускается износ выходных кромок лопаток не более 2,0 - 3,0 мм. 1.Кромки в местах выборок должны быть заовалены радиусом не менее 1,5 глубины трещин. 2.Допускается уменьшение сечения лопаток после выборки трещин не более 5%.
-	Солевые отложения на пов-ти Р, Л и на внутренней пов-ти ленточных бандажей.	Визуальный контроль.	Снятие солевых отложений: 1)вручную; 2)высоконапорной установкой давлением воды 29,5 МПа (300 ата); 3)пескоструйной установкой.	Параметр шероховатости пов-ти лопаток - 1,6.
-	Ослабление посадки лопаток.	Визуальный контроль. Измерение частот пакетов лопаток.	Перелопачивание и виброиспытание пакетов лопаток.	Посадка лопаток в соответствии с требованиями чертежа.
-	Ослабление посадки балансировочных грузов.	Визуальный контроль.	Зачеканка грузов, стопорение.	Зачеканка грузов должна обеспечивать неизменность положения в пазах дисков ротора.
-	Отгибание свисающих кромок ленточных бандажей со стороны паров пуска.	Визуальный контроль. Измерительный контроль.	Удаление погнутых свисающих кромок, скругление выборок.	Зазор между лопаткой и бандажом, в месте его прилегания не более 0,1 мм. Не удаленные участки бандажа должны обеспечивать требуемые минимальные радиальные зазоры по надбандажным уплотнениям.
-	Отгибание, трещины консолей ленточных бандажей.	-	Выправление консолей, проверка на отсутствие трещин.	-
-	Трещины на заклепках замковых лопаток.	Ультразвуковой контроль.	Замена заклепок.	Увеличение отверстий в диске под заклепки более 1,0 мм от чертежного значения не допускается.
-	Неплотная посадка пробки центрального отверстия ротора.	Визуальный контроль. Измериельный контроль.	1.Хромирова-ние пробки по посадочному диаметру. 2.Наплавка и точение пробки с последующей пригонкой.	-

2.2 Расчет ротора на критическое число оборотов по упрощенной методике

1. Если диаметр вала не постоянен по длине, то критическое число оборотов определяется по формуле:

где d - максимальный диаметр вала в мм;

l - расстояние между опорами, м;

G - сила тяжести ротора, Н.

G=mg где m - масса ротора;

G - ускорение свободного падения.

m=Vс где с=7860 м³/кг - плотность ротора;

V - объем ротора.

V=рl(R²-r²) где l - длина участка постоянного диаметра;

R - большой радиус ротора;

r - малый радиус ротора.

2. Разобьем вал на участки и определим объем для каждого участка.

Участок 1:

l=0,6 м; R=0,14 м; r=0,05 м

V₁=3,140,6(0,14²-0,05²) =0,032 м³

Участок 2:

l=1,3 м; R=0,16 м; r=0,05 м

V₂=3,141,3(0,16²-0,05²)=0,094 м³

Участок 3:

l=0,2 м; R=0,48 м; r=0,05 м

V₃=3,140,2(0,48²-0,05²)=0,143 м³

Участок 4:

l=0,07 м; R=0,15 м; r=0,05 м

V=3,140,07(0,15²-0,05²)=0,004 м³

Участок 5:

l=2 м; R=0,45 м; r=0,05 м

V₅=3,142(0,45²-0,05²)=1,3 м³

Участок 6:

l=0,82 м; R=0,15 м; r=0,05 м

V₆=3,140,82(0,15²-0,05²)=0,051 м³

Участок 7:

l=0,24 м; R=0,14 м; r=0,05 м

V₇=3,140,24(0,14²-0,05²)=0,013 м³

Участок 8:

l=0,12 м; R=0,16 м; r=0,05 м

V₈=3,140,12(0,16²-0,05²)=0,009 м³

Участок 9:

l=0,31 м; R=0,12 м; r=0,05 м

V₉=3,140,31(0,12²-0,05²)=0,012 м³

Участок 10:

l=0,3 м; R=0,06 м; r=0,05 м

V₁₀=3,140,3(0,06²-0,05²)=0,001 м³

Общий объем ротора:

m=1,6597860=13039,7 кг

G=13039,79,81=127919,5 Н

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе были выполнены следующие цели:

- были рассмотрены принцип работы и техническая характеристика парового котла P-50-130;

- был выполнен расчет ротора на критическое число оборотов по упрощенной методике парового котла P-50-130.

Также в курсовой работе выполнены основные задачи:

- была найдена, проанализирована и обобщена необходимая информация;

- курсовая работа была выполнена и оформлена в соответствии с заданными требованиями.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Щегляев А.В. Паровые турбины. М. Энергия. 1976 г.

2. Вукалович М.П Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М. Издательство стандартов. 1969 г.

3. Дойч М.Е Атлас профилей решеток осевых турбин. М. Машиностроение. 1964 г.

4. Жирицкий Г.С, Стрункин В.А. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин. М. Машиностроение. 1968 г.

5. Турбины тепловых и атомных электрических станций. Под ред. А.Г. Костюка, В.В. Фролова. М. Издательство МЭИ. 2001 г.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Чертеж паровой турбины

Размещено на Allbest.ru

...