Poglavlje 4 VIŠESTEPENE PARNE TURBINE

Transcript

1 Pglavlje 4 VIŠESTEPENE PARNE TURBINE 4.1. KARAKTERISTIKE VIŠESTEPENIH TURBINA Vema čest se prces u tpltnm turbmašnama vde u vše stupnjeva. Kd všestepenh turbnskh pstrjenja, fludna energja sa stg fluda se sukcesvn prens na lpatce uastpn pređanh kla, kja čne turbnske stupnjeve. Prces kj se stvaruje je adjabatsk sa trenjem, be dvđenja tplte radnm fludu u tku prcesa be, praktčn, većeg dvđenja tplte u klnu. Čest se prmjenjuju tehnčka rješenja pmću kjh se vrš dgrjevanje radng fluda nakn prlaska kr dređen brj stupnjeva. Všestepene parne turbne vde se akcng reakcng tpa l kmbnvang tpa, a prema namjen ka kndenacne ka tplfkacne sa regulsanm neregulsanm dumanjem pare. Ove turbne, a ralku d jednstepenh, mgu bt vedene a velke jednčne snage vske parametre pare. Brj stupnjeva u všestepenm turbnama kreće se u dsta velkm grancama: d 3 5 d 3 vše. Ovaj brj avs d parametara svježe rađene pare, njeng prtka kr turbnu, d tpa regulacnh stupnjeva, ahtjevane eknmčnst slčn. Savremene parne turbne čest se vde sa akcnm stupnjevma u blast pvšeng prtska pare sa reaktvnm stupnjevma u TNP. Jednstepene parne turbne su karakterstčne a pčetak njhve prmjene, a najmanje jednčne snage a pgn reervnh l pmćnh mašna, a služle su a pgn u akcdentnm stuacjama. Savremene parne Parne turbne 4.1

2 turbne u termelektranama nuklearnm elektranama sada maju rasplžve tpltne padve kje nse d kj/kg, kj se ne mže skrstt u jednm stupnju turbne. U jednm akcnm stupnju turbne mže da se skrst tpltn pad d 11 kj/kg. Mgu se učt druga grančenja pr kršćenju (transfrmacj) energje u parnj turbn. Tak je bmna brna u D n 6, grančena prečnkm D brjem brtaja turbne n. Brj brtaja je defnsan tehnlškm ahtjevma, ka na prmjer knstrukcjm elektrčng generatra (brj plva) frekvencjm, H. Prečnk je grančen sa bmnm brnm radnh lpatca dnsn centrfugalnm slm, P cf u / R. Ralg tg grančenja je čvrstća savremenh knstrukcjskh materjala, kja b mgla držat tak velka tpltna mehančka napreanja. Zbg tga se turbnska pstrjenja grade sa većm brjem stupnjeva, u pstepenu ekspanju pare, pr čemu bmna brna lpatca u kndenacnm parnm turbnama sa vše stupnjeva ns 1 15 m/s, a vsk srednje prtsne stupnjeve, dnsn m/s, a nskprtsne stupnjeve. U snv valja mat u vdu da se bg pmenuth grančenja bmna brna u uma manja d 6 m/s, a najčešće d 4 m/s. Pr tme je u većn slučajeva Mahv brj manj d jedan. Kak je vrjednst bmne brne u grančena na snvu bra karakterstke u / c1 ptmum, prla da brna c 1 mra bt grančena, pa rad ekvvalentan knetčkj energj c 1 /, kj mže da se stvar u jednm stupnju turbmašne. T je snvn ralg a prmjenu všestupnh turbmašna, psebn parnh gasnh, a takđe turbkmpresra. Kd akcnh turbna prmjenjuje se prncp stepenvanja brne (slke 1.45.a 1.5.a) stepenvanja prtska (slka 1.41.a), dk se reakcne turbne vde uvjek u všestepenm vedbama (slka 1.7). Prmjenjuju se vedbe turbna sa kmbnvanm stupnjevma brna prtska u jednj turbn, slka Udužn presjek kndenacne parne turbne snage 1 MW (3 /mn), sa parametrma svježe pare 3,43 MPa 435 C, prkaan je na slc 4.1. Prtčn d turbne sastj se dvvjenčang regulacng stepena brne (Kerts) 17 (7+1) stepen prtska. Turbna ma mlančku 4. Parne turbne

3 raspdjelu pare sa 4 regulacna ventla, kje pgn glavn servmtr. U turbn su predvđena 4 neregulsana dumanja pare a agrjavanje napjne vde. Sv dskv rtra su navučen na vratl u vrućem stanju učvešćen udužnm klnvma. Prednj ležaj turbne je radjaln-aksjaln, pr čemu radjaln d ležaja ma sferčan blk (sampdesv ležaj). Rtr turbne generatra su spjen pmću elastčne spjnce. U kućštu adnjeg radjalng klng ležaja ugrađen je specjaln pkaatelj prmjena relatvng šrenja rtra u dnsu na kućšte. Slka 4.1. Udužn presjek kndenacne všestepene parne turbne snage 1 MW Legenda u slku 4.1: 1 - regulacn stupanj (Kertsv kl); - prv tsjek turbne sa sedam stupnjeva prtska; 3 - drug (psljednj) tsjek turbne sa deset stupnjeva prtska; 4 - regulacn ventl, 4 km.; 5 - lan kućšte prema kndenatru; 6 - glavna uljna pumpa; 7 - prednj radjaln-aksjaln ležaj; 8 - adnj radjaln kln ležaj; 9 - pkavač relatvng šrenja rtra u dnsu na kućšte; 1 - pluelestčna spjnca; 11 - prekretn uređaj Parne turbne 4.3

4 U kućštu prednjeg ležaja pstavljen je rele aksjalng pmaka, kj autmatsk sključuje turbnu rada u slučaju nedvljeng aksjalng teanja rtra turbne. Turbna (slka 4.1) rasplaže sa prekretnm uređajem, kj se autmatsk sključuje kd ubranja rtra turbne. Slka 4.. Udužn presjek kndenacne parne turbne K nmnalne snage 16 MW parametara pare 1,8 MPa/565 C 4.4 Parne turbne

5 Ramtrm truglve brna na najprstjem prmjeru turbne sa stepenvanjem brne u dvredm Kertsvm klu (slka 1.45.a), a prkaane na slc 4.3. Kd všestepenh turbna, Kertsv kl se čest pstavlja na pčetku ka prv stupanj - regulacn. Tme se pstže: - veća ekspanja pare (baranje prtska) u prvm (regulacnm) stupnju, tak da su naredn stupnjev (pa prestal d turbne) pd nžm prtskm, št dalje pjednstavljuje knstruktvne blke dmenje; - snžavanje temperature pare, tak da je materjal turbne pd manjm temperaturnm napreanjem; - mgućnst da se para uvd parcjaln u segmente mlanca prek vše pjednačnh regulacnh ventla (a svak segment-kmru mlanca), kjm se regulše prtk snaga, kak Kertsvg stupnja, tak turbne u cjeln; - već tpltn pad, št mgućava veću prmjenu režma rada. c1 c 1 u w 1 w u 1 c u c w u c w u c 1u c u c 1u Slka 4.3. Truglv brna Kertsvg kla sa dva vjenca radnh lpatca (stepenvanje brna) Jednčn rad na bmu kla sa dva stupnja brne prema slc 4.3 kd u cnst, dbja se prema jednačn: l c u c u c u c u u 1u 1 u 1u 1 u dnsn, a u1 u u 1 u cnst sljed Parne turbne 4.5

6 Energetske mašne 1 1 l uc u c c c c. (4.1) u u u u u u 1 Na slčan načn pstupa se sa slženjm vedbama všestepenh turbna, a u tm pstupku se računavaju tpltn padv, brne uglv brna, št je na kraju snva a dređvanje dmenja lpatčnh rešetk pjednh stupnjeva. Kd praktčnh prračuna, ubčajen je da se desna strana trugla brna (slka 4.3) preslka na ljevu stranu, tak da se lakše učavaju međusbn dns brna njhvh uglva. 4.. TOPLOTNI PROCES U VIŠESTUPNOJ PARNOJ TURBINI Ramtrm tpltn prces na prmjeru turbne sa stupnjevma prtska, kj je u s djagramu prkaan na slc 4.4. Stanje svježe pare pred ventlma turbne dređuje se tačkm A sa parametrma p t. Ekspanja pare u turbn se vrš d prtska u kndenatru p k, dnsn, na lau pslednjeg stupnja turbne, p k. Rasplžv tpltn pad d prtska u kndenatru ns H, a rasplžv tpltn pad u prtčnm djelu turbne je H. Brjčana vrjednst H a cjelu turbne jednaka je H gdje su: H H pv H k, (4.) H pv - tpltn gubc usljed prgušenja ventlma na ulau u turbnu (GZV, BZV- stp ventl, regulacn ventl); H k - tpltn gubc u lanm kućštu turbne pred kndenatrm. Stanje pare pred mlancama prvg stupnja turbne, defnsan je tačkm A dnsn prtskm p temperaturm t. Tačke a 1, a, a3, td., načavaju stanje pare pred drugm, trećm, četvrtm stalm stupnjevma turbne, pr čemu su uete u br energje pare sa lanm brnm 4.6 Parne turbne

7 Energetske mašne pjednh stupnjeva turbne. Ekspanje pare u pjednm stupnjevma vrše se d prtsaka p d p x 1 x. p = tt A t p A A p t t (h), kj/kg h h h a 1 a p 1 p p h h 1 h a 3 p 3 p 3 h H H H h 1 h1 v h v h v a 4 a 5 p 4 p 4 p 5 p 5 v v h h H v h 1 a 6 k p 6 k k H p 6 v h 1 A pk p k A v h1 H h v h v h v h v Hpv t A t t A t Hk s, kj/kgk Slka 4.4. Tpltn prces všestupne akcne parne turbne u s djagramu Parne turbne 4.7

8 U dealnm slučaju, ekspanja pare b se avršla u tačk rasplžvm tpltnm padm A t, sa H t, (4.3) dnsn u tačk A t, sa rasplžvm padm u prtčnm djelu turbne H. (4.4) t Prces ekspanje u stvarnj turbn teče p lmljenj lnj A A, a avršava se, takđe, kd prtska u kndenatru p k sa entalpjm k suvćm pare x k. Stanje pare na lau radnh lpatca pslednjeg stupnja defnsan je tačkm A, a na lau kućšta turbne u tačk A. D ptencjalne energje rasplžvg tpltng pada transfrmše se, umjest u mehančku energju, u druge blke energje (uglavnm u tpltnu). T predstavlja gubtke energje. Iskršćen tpltn pad, d kga se dbja rad 1 kg pare, manj je d rasplžvg pada ns: H k h h h h. (4.5) Ttaln l austavn skrstv tpltn pad turbne dbja se pd pretpstavkm da se ekspanja pare vrš d tačke A sa entalpjm, pr čemu je ueta u br energja brne pare na ulau u turbnu. Pšt se ekspanja pare vrš d tačke A, tj. d prtska na lau psljednjeg stupnja turbne p, ukupn skrstv tpltn pad u turbn će bt: k H. (4.5.a) k Relatvn unutrašnj stepen krsnst turbne defnše se ka dns H. (4.6) H 4.8 Parne turbne

9 Prces ekspanje pare u stvarnj turbn stvaruje se sa dređenm gubcma energje, tj. sa prastm entrpje, slke T je uslvljen trenjem pare pvršne lpatca rtra kućšta turbne, usljed čega se d energje pnv transfrmše u tpltnu energju. H H c A p 1 H h 1 h h p p h 1 h 1 = h h A p A c A h p A h k p k k H H k k Hpv Hk t A t At t Slka 4.5. Detaljnj prka tpltng prcesa u trstepenj akcnj turbn sa stepenvanjem prtska Psmatrajuć s djagram, mže se apat da lnje bara nsu ekvdstantne, tj. pvećava se njhv međusbn rastjanje u smjeru pvećavanja entrpje, slka 4.5. Ist tak, sa rastm entrpje pvećava se njhv nagbn uga. T uslvljava da je adjabatsk tpltn pad među Parne turbne 4.9

10 jednh te sth bara ralčt avs d entrpje. Sa rastm entrpje, taj tpltn pad se u dređenj mjer pvećava. Tak su tpltn padv stupnjeva p snvnj entrp ( A At ) manj d stvarnh entrpskh tpltnh padva, tj. h h h h, td. 1, 1 Detaljnj prka radng prcesa u trstepenj akcnj turbn dat je na slc 4.5. Uslvn uevš, prv treć stepen maju ulan ddatak knetčke energje ( c / dnsn c /). Tpltn pad ΔH = c /, mže se psmatrat ka ulan ddatak energje a sve stupnjeve turbne. Ilana knetčka energja prvg stupnja gub se u ptpunst, tačnje rečen transfrmše se u tpltu. Ova tplta predaje se struj pare pr čemu pvećava njenu entalpju. Knetčka energja na lau drugg stupnja prens se u treć stupanj služ ka ddatak energje na ulau u stupanj na prtsku p, dakle se vrš ekspanja pare u tm stupnju. Pr anal stepena krsnst na bmu radng kla staknut je načaj skršćenja lane knetčke energje lvang stupnja. Anala se mže pršrt na vše stupnjeva u nu všestepene turbne. Kršćenje lane knetčke energje (ΔH = c /) ma dvjak karakter: - a psmatran stepen turbne t je bepvratn gubtak; - sa stanvšta turbne u cjeln ΔH nje gubtak, jer knetčka energja prela u naredn stupanj, gdje se transfrmše u mehančku energju u dgvarajuć SKD tg stupnja. Pr prjektvanju prtčng djela parne turbne nastj se prenjet u naredn stupanj št vše lane energje u blku knetčke energje, ne dvljavajuć prela te energje u tpltnu energju. Pstavlja se ptanje kj su t uslv a prens lane energje k - tg stupnja u (k + 1) - stupanj. U prvm redu ramatraju se uglv apslutnh brna pare na lau radng kla (c k ) na ulau u narednu mlančku rešetku (c (k+1) ). Uma se uga apslutne brne (α ) jer je mlančka rešetka nepkretna. Ulan uga α mlančke rešetke (k + 1) - stepena treba da je jednak uglu lane struje α k - tg stepena (α (k+1) = α k ). Srednj prečnc ba stupnja treba da budu prblžn jednak, tj. D mk D m(k+1). Imeđu radne rešetke k - tg 4.1 Parne turbne

11 stupnja (k + 1) - stupnja ne treba da bude velk aksjaln ramak (ar). Naravn, pstje jš nek uslv kj utču na skršćenje knetčke energje na lau stupnja, al se u vm bmu ne mgu ramatrat. Na slc 4.5, prv stupanj je predstavljen ka regulacn stupanj sa parcjalnm uvđenjem pare kr mlance 1, pr čemu se energja lane brne ne krst u mlancama drugg stupnja sa 1. U tm slučaju je tpltn pad h1 h. Uevš u br prethdna bralženja, mže se knstatvat da je rasplžv tpltn pad turbne p snvnj entrp A A t manj d sume stvarnh rasplžvh tpltnh padva a stupnjeva, dnsn d H h h 1 h 1 h 1 h h h h, l H h. (4.7) 1 Nejednačna (4.7) psuje takv termdnamčk stanje u kme se d tpltnh gubtaka prethdng stupnja vraća u tpltn prces krst u narednm stupnjevma. Na račun tpltnh gubtaka pvećava se temperatura pare. Vea među 1 gdje je H h 1 H R H 1 p p mže da se predstav na sljedeć načn h, (4.8) h h R p, p, h H 1 1 Parne turbne 4.11

12 nava se kefcjent pvraćene tplte. I jednačne (4.8) računava se kefcjent pvraćaja tplte α p < 1 ns: h H h 1 p p, (4.9) H H gdje je sa hp h H - predstavljena ukupna klčna ddatne tplte, 1 ka reultat djelmčng skršćenja gubtaka. Za všestepenu turbnu prema slc 4.5, takđe se mže napsat ra a skršćen tpltn pad u turbn H k h h h h, l pršren u blku H h h h... h. Pretpstavljajuć da su relatvn unutrašnj stepen krsnst pjednh stupnjeva međusbn jednak, dbja se st H h 1, st dakle se računava relatvn unutrašnj stepen krsnst turbne u blku: h 1 st 1 H st p. (4.1) 4.1 Parne turbne

13 Kefcjent pvraćaja tplte mže da se računa: na snvu prethdnh raa u blcma h 1 1 (4.11) H p l gdje su: p st 1; (4.1) na ba prblžne prcjene kefcjenta p, prema frmul Flugela st H 1 p 1, (4.13) 1 - brj stupnjeva turbne; H - entrpsk tpltn pad turbne, kj/kg; st - srednj relatvn SKD stupnja; - ekspnent adjabate ( =, a pregrjanu paru,,14,18 u slučaju ak prces pare u turbn prtče djelmčn u blast asćene djelmčn pregrjane pare). Prema jednačn (4.1) sljed aključak da je stepen krsnst prtčng djela všestepene turbne u cjeln već d srednje vrjednst st stepena krsnst njenh stupnjeva. Kefcjent pvraćaja tplte kreće se u psegu,4, 1 a parne turbne, dnsn,,4 a gasne turbne. p p Parne turbne 4.13

14 Kd ramatranja transfrmacje energje u stupnju turbne, uvedena je knematska l radna karakterstka stupnja, u / c1. Slčan prncp mže da se prmjen a všestepenu turbnu, uvđenjem dnsa x u c 1t u u c1 /. c 1 Tpltn pad u mlancama jedng stupnja mže da se ra jednačnm h c1 t u, (4.14) x l x u h. (4.15) Ak se a všestepenu turbnu saberu ljeve desne starne jednačne (4.15), dbja se u x h. (4.16) Ak se pretpstav da je dns x u c 1 jednak a sve stupnjeve turbne, nda se n mže vuć spred naka sume. U tm slučaju, prethdna jednačna mže da se napše u blku x u h u 1 H p, (4.17) l ka knačan ra y x u u 1 p H H. (4.18) 4.14 Parne turbne

15 Kefcjent "y" nava se Parsns-v brj, kj karakterše eknmčnst turbne u cjeln predstavlja karakterstku dbrte turbne, jer avs d dnsa u / c1. Vea među karakterstčng kefcjenta "y" efektvng stepena krsnst turbne prkaana je na djagramu, slka 4.6. Vdljv je da e raste sa pvećanjem vrjednst "y". Brž rast relatvng efektvng SKD učava se pr pvećanju d 5. e,9,8,7 e,6 y Slka 4.6. Zavsnst SKD e turbne d karakterstčng kefcjenta "y" Za vrjednst y 5, e raste sprje ma maksmum kd y 7. U slučaju adang rasplžvg tpltng pada turbne, sa pvećanjem u raste karakterstčn kefcjent "y". Sa druge strane, rast u uslvljen je pvećanjem brja stupnjeva turbne, prečnka dskva rtra l brja brtaja, majuć u vdu da je D n u OSNOVNI POJMOVI O PRORAČUNU PROTOČNOG DIJELA TURBINE Prračun prtčng djela turbne u snv se svd na raspdjelu tpltnh padva p stupnjevma turbne dređvanje srednjh prečnka stupnjeva, atm na dređvanje dmenja mlanca radnh lpatca, te svh gubtaka energje stepen krsnst. Za vđenje vh prračuna, prethdn se defnšu plan pdac: Parne turbne 4.15

16 N e Energetske mašne - elektrčna snaga na stealjkama generatra; n - brj brtaja rtra turbne (a turbne srednjh velkh snaga, bčn je n 3 /mn); p, t - prtsak temperatura svježe pare pred turbnm; p - prtsak u kndenatru (bčn se uma da je k pk,35,4 MPa, a rjeđe,45,5 MPa) l temperaturu rashladne vde a kndenatr (adaje se prtsak u kndenatru l temperatura rashladne vde). Kada su pnat parametr svježe ađene pare, prepstavljen rasplžv tpltn pad turbne H nans se u s djagram, slka 4.4. Prcjenjuje se l računava dnsa unutrašnj stepen krsnst turbne dređuje / relatvn e m H. H Pr temperatur napjne vde t nv (kja je takđe pnata adatka a prjektvanje turbne), brju dumanja pare temperatur kndenata, dređuju se prtsc pare u dumanjma turbne. Kd savremenh všestupnh turbna sa mlančkm raspdjelm pare 1, prmjenjuje se prv regulacn stupanj, tj. akcn radn kl sa jednm l dva lpatčna vjenca (rešetke). Kada se raspdjela pare pr uvđenju u turbnu vrš prgušvanjem, nda se ne ugrađuje regulacn stupanj 1. U kndenacnm turbnama sa dubkm vakuumm, egstraju velk apremnsk prtc pare kr pslednj stupanj. U vm slučaju grančn dvljen prtc stale velčne dređuju se prema uslvma čvrstće lpatca, a psebn dužne lpatca. Rad tga se pr vđenju tpltng prračuna všestupnh parnh turbna vd prethdn prblžn prračun prvg (regulacng), drugg pslednjeg stupnja. Tek nakn 4.16 Parne turbne

17 dgvarajućeg bra snvnh dmenja navedenh stupnjeva, prla se dređvanju brja stupnjeva turbne detaljnm tpltnm prračunu Predhdn prračun prvg regulacng stupnja Dmenje prvg stupnja treba dabrat tak da je l 1 1mm,. Kd savremenh turbna većh snaga uma se l1 3 4mm,6. Pr dređvanju dmenja regulacng stupnja uma se ptmalna vrjednst u / c1 dnsn u / c1 t, na snvu tga da l je abrana rešetka radng kla sa jednm l dva lpatčna vjenca. Dalje, pretpstavlja se srednj prečnk regulacng stupnja D l se uma prema prečnku slčne turbne. Na snvu dabrang prečnka adang brja brtaja, dređuje se rasplžv tpltn pad h regulacng stupnja prema frmul (4.14), gdje je 1 u h, x D n u - srednja bmna brna. 6 Ist tak mže se adat rasplžv tpltn pad h, pa atm računat srednju bmnu brnu u p frmul u x, (4.19) h a ptm računat srednj prečnk 6 u D. (4.) n Parne turbne 4.17

18 Kada se dabere stepen reakcje prcjen (pretpstav) brnsk kefcjent, računavaju se: rasplžv tpltn pad mlance, h 1 h ; (4.1) 1 lana brna pare, c h ; (4.) 1 1 gubc energje u mlancama, 1 h1 h ; (4.3) specfčna apremna pare v 1 na lau mlanca dređuje se s djagrama. Usvajanjem ugla 1, dređuje se relacja l 1 prema jednačn kntnuteta, u blku: G v 1 l1, (4.4) Dc 1 sn1 gdje je G - prtk pare kr regulacn stupanj turbne. Regulacn stupanj ne mže se prjektvat a vrjednst l 1 mm, pa je ptrebn uet manje vrjednst a D l h, (dnsn c 1 ), te prethdn prračun pnvt Parne turbne

19 Prema brjnm prračunma ptnm pdacma, umaju se vrjednst a l 1, kak sljed: l a turbne malh snaga; l a turbne srednjh snaga; l a savremene velke turbne. Nakn defntvng bra velčna x, D, h, ρ, φ, α 1, ε l 1 vrš se kmpletan prračun regulacng stupnja, dređuju gubc utvrđuje stanje pare u kmr pred drugm stupnjem Predhdn prračun drugg stupnja Dvđenje pare u mlance (usmjeravajuće lpatce) drugg stupnja, uglavnm se stvaruje p cjelm bmu stupnja 1. Sam u nekm slučajevma kd turbna malh snaga sa manjm prtcma pare, prmjenjuje se parcjaln uvđenje pare u neklk prvh stupnjeva. T se mže prmjent a neku drugu grupu stupnjeva, gdje se ugrađuje dpunsk regulacn stupanj kd turbna sa regulsanm dumanjem pare. Ocjena dmenja drugg stupnja vd se p stm pstupku ka a regulacn stupanj, al na snvu parametra pare a regulacng stupnja, dnsn, u kmr spred drugg stupnja. Vsna mlanca l 1 ne smje da bude manja d 1 15 mm. Rad tga vrjednst l 1 računata p frmul (4.4) treba da bude l 1 1 da b se mga prjektvat drug stupanj sa punm uvđenjem pare (parcjalnst 1). U suprtnm slučaju u prvj grup stupnjeva prtsaka treba prmjent parcjaln uvđenje pare. Parne turbne 4.19

20 Predhdn prračun pslednjeg stupnja kndenacne turbne Određvanje srednjeg prečnka pslednjeg stupnja vd se jednačne kntnuteta a lan presjek međulpatčnh kanala radnh lpatca, kja se mže napsat u blku: f w G v Dl w sn, (4.5) gdje je v - specfčna apremna pare na lau radnh lpatca pslednjeg stupnja. Pšt je tuglva brna w sn c sn, jednačna (4.5) glas Gv Dl c sn. (4.6) Srednj prečnk stupnja jednačne (4.6) dređuje se ram D Gv l c sn, u kme je jš uvjek nepnata vrjednst l. Ak se prema preprukama dabere vrjednst dnsa nda se jednačna (4.6) mže napsat u blku: D /l, D G v c sn, (4.7) dakle se mže računat prečnk stupnja 4. Parne turbne

21 D G v c sn. (4.8) Gubtak energje sa lanm brnm pare c mže da se ra ka c gdje je h H, (4.9) ζ - kefcjent gubtaka tplte sa lanm brnm pare, kja napušta psljednj stupanj rtra turbne. I jednačne (4.9) dbja se lana brna pare u blku c H. (4.3) Brna pare c na lau međulpatčnh kanala radnh lpatca pslednjeg stupnja, gub se u ptpunst. Št je veća brna c, tm su već gubc energje sa lanm brnm manj SKD turbne. Gubtak energje sa lanm brnm u pslednjem stupnju kndenacne turbne dstže 1 3% rasplžvg tpltng pada turbne H, a u nekm slučajevma vaj gubtak ns d 4%. U prethdnm (prblžnm) prračunu pslednjeg stupnja, velčna se prblžn cjenjuje. Uvršćavajuć u jednačnu (4.8) vrjednst brne c jednačne (4.3), mže se računat prečnk stupnja D Gv. (4.31) H sn Parne turbne 4.1

22 Odns srednjeg prečnka dužne radne lpatce D / l pslednjeg stupnja kndenacne turbne, uma se: D 5 6 l,8 3 - a male srednje turbne; - a savremene turbne velkh snaga snžava se d navedene vrjednst, pa čak p ptreb nešt nže. Kada je dns 8 1, bmne brne na vrhu lpatce u njenm krjenu natn dstupaju d računske bmne brne na srednjem prečnku stupnja. Da b se bjega udarn ula pare u kanale dugh radnh lpatca, ste se vde sa prmjenljvm ulanm uglm 1, tj. akrenut (vtperen) blk lpatca, dnsn lpatce se vde sa prmjenljvm prflm p dužn lpatce. T pvećava cjenu rade lpatca, al at mgućuje da se natn pveća stepen krsnst. Lpatce sa dnsm > 11 vde se sa neprmjenljvm prflm p njenj dužn. Pželjn je da lan uga apslutne brne c pslednjeg stupnja turbne bude 9 C, pšt se u tm slučaju dbjaju mnmaln gubc sa lanm brnm. Rad tga se kd prblžng računavanja prečnka D prema jednačn (4.31) mže uet sn 1. Kada se računa srednj prečnk D, dređuje se bmna brna D n u. 6 Ak vrjednst u prekrač dvljenu velčnu, treba smanjt dns l pvećat. Dsta turbnskh fabrka dpušta bmnu brnu na srednjem prečnku d 38 m/s. Kd turbna sa vskm nadkrtčnm parametrma pare, bmna brna se kreće u m/s. 4. Parne turbne

23 Kada se dbje prekmjerna bmna brna pred umanja krajnje dvljenh vrjednst, mra se prbjeć dublranju strujanja pare u psljednjm stupnjevma kndenacne turbne, a u clju bebjeđenja nrmalng adang prtka pare kr psljednj stupanj turbne. Tpltn pad u psljednjem stupnju, dređuje se prema jednačn u h, (4.3) x gdje je u D n 6, a dns brna x mže da se ume u grancama d,6 d,65 (veće vrjednst se dnse na stupnjeve sa, 5 ). Psljednj stupanj prtvprtsne turbne računa se ka regulacn stupanj, s tm da se uma Raspdjela tpltnh padva knačn prračun stupnjeva parne turbne Kada su dređene knstruktvne dmenje prva dva psljednjeg stupnja turbne, vd se knačn detaljan tpltn prračun prvg regulacng stupnja. Tpltn pad prvg stupnja ( h 1 ) sv tpltn gubc u tm stupnju ( h, h, h, h tv, h pr ) nanse se u s djagram dređuje stanje pare pred mlancama drugg stupnja, tačka a 1 na slc 4.7. Ramatra se ubčajen slučaj kada turbna ma jedn l vše regulsanh l neregulsanh dumanja pare a ptrebe tehnlške ptršnje, tplfkacje l a regeneracju napjne vde. Od tačke a 1 (slka 4.7) pvlač se entrpa ( s ) d prtska u I prvm dumanju p d, tačka a 1 t. Odreak a1 a1 t predstavlja rasplžv tpltn pad d kmre regulacng stupnja d prvg dumanja. Ovaj Parne turbne 4.3

24 II d tpltng pada h treba pdjelt sa tpltnm padm h, kj treba da se stvar u drugm stupnju prema prethdnm (prblžnm) prračunu. p A t p A 1 h h h E h 1 h a 1 a h a 3 1 a I p d h V a 5 5 II p d h a 6 6 a 1t a 7 H H h V h V H x 1 h a p p x=1 h t Em h1 h kr h h At K a A1 p p hw1 = p kr.m A p kr. p pk A Ekr x kr Er.l. = p = p k At t A t Slka 4.7. Tpltn prces pr raspdjel tpltnh padva u parnj turbn 4.4 Parne turbne

25 II Ak se ka reultat djeljenja h / h dbje c brj, nda taj brj dgvara brju stupnjeva turbne d kmre regulacng stupnja d prvg dumanja. Kada se u predhdnm djeljenju ne dbje c brj, ptrebn je pnvt prračun u drugm l čak trećem prblžavanju (metda teracje) dbt advljavajuć reultat. Ak se tpltn padv u II stupnjevma d prvg dumanja umu ka jednake velčne h, nda se njhvm nanšenjem na snvnu entrpu a1 a1 t mgu nać prtsc pred III IV mlancama trećeg p 1 četvrtg p 1 stupnja. Ov prtsc se uvršćavaju u tpltn prračun stupnjeva navedeng djela turbne. Tak vršena raspdjela tpltnh padva na stupnjeve pretpstavlja njhve jednake srednje prečnke. Specfčna apremna pare u prvm stupnjevma turbne nenatn se pvećava. Rad tga se prepručuje da se a vu grupu stupnjeva umu jednak uglv nagba mlančkh lpatca 1 radnh lpatca. Takđe se prepručuje da se kd th stupnjeva pvećavaju srednj prečnc d stupnja d stupnja a 4 mm. Ka reultat knačng detaljng tehnčkg prračuna drugg stupnja, uređvanja njegvh dmenja ucrtavanja tpltng prcesa u s djagramu, dređen je stanje pare pred mlancama trećeg stupnja tačka a na slc 4.7. Od trećeg stupnja pčnje da se krst energja lanh brna pare prethdnh stupnjeva pr njenj ekspanj u narednm stupnjevma. U clju državanja ptmalng dnsa u / c1 a sve stupnjeve kj ulae u sastav ramatrang dsjeka turbne, treba vršt preraspdjelu tpltnh padva među stupnjeva, tak da je II III h h (1 1,5 kj / kg). U blast nskh prtsaka pare, gdje specfčna apremna pare nagl raste, treba pvećat tpltne padve prečnke d jedng d drugg stupnja. Da b se bebjed kntnutet pstepen prela u prtčnm Parne turbne 4.5

26 djelu adnjh stupnjeva kndenacne turbne, ptrebn je pvećavat lane uglve mlanca 1 radnh lpatca, a takđe umat veću reaktvnst, kja u psljednjem stupnju dstže, 5 vše. Pr vđenju tpltng prračuna turbne treba vest detaljan prračun svakg stupnja. Pčetna entalpja pare pred mlancama sljedećeg stupnja dbja se ka reultat prračuna prethdng stupnja, umajuć u br sve njegve gubtke. Entalpja pare pred mlancama prvg stupnja dređuje se tačkm A ns, slka 4.7. Entalpja pred mlancama drugg stupnja (tačka a 1 ) bće jednaka: h h h h h h, (4.33) I I I I I I 1 1 t. v gdje su: I h h1 1 - tpltn pad u mlancama prvg (regulacng) stupnja; - tpltn gubtak u mlancama; I h I h I h I h I h t. v - tpltn pad u radnm lpatcama, ak pstj dređen stepen reakcje ( ); - tpltn gubtak radnh lpatca; - tpltn gubtak sa lanm brnm; - tpltn gubtak na trenje ventlacju. Entalpja pare pred mlancama trećeg stupnja (tačka II I II II II II II II tv. pr a ) ns: h h h h h h, (4.34) gdje je II pr h - gubtak bg prmcanja pare kr are prcjepe, a stale nake date su u jednačn (4.33). 4.6 Parne turbne

27 Pr prračunu brne stjecanja pare mlanca trećeg stupnja treba uet u br energju lane brne drugg stupnja c /, kja se već krst u trećem stupnju (načen sa h c / na slc 4.7). Krsteć pstupak pr pstavljanju jednačna (4.33) (4.34) vrš se pstepen tpltn prračun stalh stupnjeva turbne, pr čemu se dređuju entalpje pare pred mlancama svakg naredng stupnja. Tak se nala tačka a, kja defnše stanje pare pred mlancama psljednjeg stupnja. U psljednjm stupnjevma kndenacnh turbna velkh snaga u mlancama u međulpatčnm kanalma radnh lpatca pjavljuju se krtčne nadkrtčne brne pare. Ak psmatram tpltn prces prkaan na slc 4.7, krtčna brna pare će se pjavt u mlancama ( c1 ckr ), a na radnm lpatcama brna pare w wkr. Psljednj stupanj turbne rad u pdručju vlažne pare, pa se u tm slučaju mže napsat da je dns p1 kr,577. (4.35) p Ramtrm redsljed tpltng prračuna psljednjeg stupnja kd krtčng dnsa, jednačna (4.35). Pla se d pretpstavke da su nephdn (prethdn dređen) sljedeć parametr: p - prtsak pare pred mlancama; - entalpja pare pred mlancama; p - prtsak pare a radnh lpatca; h - rasplžv tpltn pad u stupnju; D - srednj prečnk radnh lpatca adnjeg stupnja (uma se prethdng prblžng prračuna pslednjeg stupnja turbne); Parne turbne 4.7

28 p - austavn (kčn) l ttaln prtsak pred mlancama pslednjeg stupnja. Za prračun umam da se ekspanja pare u mlancama dvja d krtčng prtska p kr. m, št je ubčajen kd turbna većh snaga. Vrjednst tg prtska računava se uslva (4.35) pkr m p1 kr p.. Zadavanjem stepena reaktvnst stupnja mže se računat rasplžv tpltn pad mlanca: h h. 1 1 Brna pare na lau mlanca data je u blku: c c h c, 1 kr 1 gdje se cjenjuje da je φ =,98. Teretska brna pare na lau mlance je c1 t c 1 /. Nagbn uga mlanca psljednjeg stupnja uma se 1 6. Obmna brna na srednjem prečnku stupnja računava se prema jednačn u m. D,1 n, 6 gdje je srednj prečnk mlanca uet a 1 mm manj d srednjeg prečnka radnh lpatca na lanj stran pare, D. Brna w 1 uga 1 dređuju se knstrusanjem truglva brna l analtčkm putem rješavajuć ksugl truga. Pnavajuć elemente lang trugla brna mgu se računat gubc tpltne energje u 4.8 Parne turbne

29 mlancama, h. Relatvna teretska brna pare na lau kanala ranh lpatca je w h w. t 1 Relatvna stvarna brna pare je w w t, gdje se brnsk kefcjent radnh lpatca uma, a stupnjeve sa stepenm reakcje,4, 6, u vrjednst,95, 97. Uputn je dređvat lan uga radnh lpatca na njhvm srednjem prečnku, uvažavajuć uslv najmanjh tpltnh gubtaka sa lanm brnm, kja treba da bude kd 9. Ovm uslvu knstruktr turbna teže u nastjanju da se bebjed vsk stepen krsnst turbne. Na snvu prethdng prračuna defnsan su sljedeć parametr: w, u D n / 6, 9 w wkr, kj se krste u daljem prračunu stupnja. Osta je nedređen lan uga struje pare sa radnh lpatca. Umajuć u br ekspanju pare u ksm areu, lan uga će bt (slka 3.15) gdje su:, - lan uga radnh lpatca; - uga skretanja struje pare u ksm areu lpatca. Parne turbne 4.9

30 Uga mže da se dred prmjenm pmćng trugla brna, slka 4.8. U krdnatnm sstemu u, upsuje se luk shdšta sa radjusm w u dgvarajućj ramjer. Na su - nans se u stj ramjer velčna apslutne brne c. Pvlač se paralela s - u d vrha brne c. U presjeku pvučene paralele sa radjusm w dbja se tačka a kr kju se pvlač pravac - a, a tme tražen uga. u =9 a w u c Slka 4.8. Pmćn truga brna a dređvanje ugla Uga mže da se računa uslva sn w v sn sn. (4.36) kr w vkr Prethdna jednačna sastavljena je p analgj sa jednačnm (3.16) a dređvanje ugla skretanja struje pare u ksm areu mlance. Za dređvanje ugla prema jednačn (4.36) treba dpunsk nać specfčnu apremnu v kr (tačka K ) v (tačka A 1 ), kje defnšu stanje pare u grlu lanm presjeku kanala radnh lpatca, slka 4.7. Da b se našla vrjednst v (dnsn tačka A 1 ) ptrebn je računat tpltne gubtke na radnm lpatcama 4.3 Parne turbne

31 w t w, h te ste nanjet u s djagram. Jednačna (4.36) mže da se napše u pgdnjem blku w v sn sn. (4.37) kr wkr v Uvrštavajuć računate vrjednst kje ulae u jednačnu (4.37), dređuje se sn, a atm, ka. Prračun pslednjeg stupnja avršava se dređvanjem dmenja mlanca radnh lpatca stalh tpltnh gubtaka, a među njma gubtaka usljed vlažnst. Takđe je ptrebn dredt entalpju (tačka A ) na lau pare kanala radnh lpatca Knačn dređvanje unutrašnjeg relatvng stepena krsnst prvjera snage turbne Ka št je ranje naveden, unutrašnj SKD turbne defnsan je ka pr dns H / H. Na pčetku vg prračuna pretpstavljen je n se mže ralkvat d stalng, kj se dbje na kraju prračuna. Da b se defntvn knstrusa tpltn prces, nephdn je dredt stvarnu elektrčnu snagu na stealjakama generatra N. uvest dređena precranja u prračun regeneratvng sstema kndenata dnsn napjne vde. Jednačna a računsku elektrčnu snagu pr bl kjem brju dumanja, ma blk e r N 1 G h e. r m g, (4.38) Parne turbne 4.31

32 gdje su: - brj tsjeka turbne u kjma je prtk G cnst ; G - prtk pare kr psmatran dsjek turbne; h - skršten tpltn pad u tsjeku turbne; - m stepen krsnst mehančk; - stepen krsnst generatra. g Predlžen metd raspdjele tpltnh padva p tsjecma turbne defnsanh među pjednh dumanja pare, ne mra se prmjenjvat ka strg bavean pstupak. Mže se prmjent upršćen metd a cjelu turbnu. Prv se dred entrpsk tpltn pad jedng stupnja h x, a atm brj stupnjeva H h. x Najčešće se dred srednj tpltn pad stupnja h.sr brj stupnjeva, pa nda ukupan H H 1 p. (4.39) h. sr h I u vm slučaju treba psebn ramatrat prračunat prv regulacn stupanj psljednj stupanj, bg rada u uslvma vlažne pare grančavajućh uslva a dužne lpatca. Kada se drede tpltn padv a pmenuta dva stupnja, nda se prema jednačn (4.39) vrš raspdjela prestalg djela skrstvg tpltng pada na stupnjeve. Knačn defnsanje prtčng djela turbne ptčnjava se ahtjevu vske eknmčnst turbne, tj. knstrusanju stupnjeva sa vskm stepenma krsnst. 4.3 Parne turbne

33 Ka št je već pnat, taj uslv mže da se stvar kd ptmalnh dnsa u / c1 a svak stupanj, št se pstže: - prmjenm vsk-eknmčnh prfla mlančkh radnh lpatca; - dbrm vedbm rganacjm pstupnst u prtčnm djelu turbne; - pravlnm brm dbrm radm radjalnh aksjalnh aptvača; - brm pravlnh prekrvanja a radne laptce. Pvećanje prečnka narednh stupnjeva treba da je u ptpunj saglasnst sa prrastm vsne usmjeravajućh radnh lpatca. U slučaju da se u pstupku raspdjele tpltnh padva na stupnjeve ne uspje bebjedt ptmalan dns u / c1 pstupnst u prtčnm djelu turbne, treba vršt prmjenu prtska u dumanjma pare. Znač, daje se prednst advljenju uslva a veću eknmčnst turbne. P avršetku tpltng prračuna turbne, nephdn je unjet ptrebne mjene precranja u njenu tpltnu šemu u cjeln Stepen krsng djelvanja turbne, snaga prtk pare Stepen krsnst Tpltn prces u všestupnj parnj turbn u s djagramu, šematsk je prkaan na slc 4.9. Prces je dat a računske parametre pare ( p, t - prtsak temperatura pred turbnm; p k - prtsak a turbne) buhvat je sve unutrašnje gubtke tpltne energje. I tpltng prcesa, prema nakama na slc 4.9, mgu se defnsat: H, kt k - entalpja pare pred turbnm na kraju samg prcesa entrpske ekspanje; - entalpja rađene pare; kt - rasplžv tpltn pad turbne; Parne turbne 4.33

34 H - rasplžv tpltn pad prtčng djela turbne; kt H H H - tpltn gubc bg prgušvanja u ventlma, lanm kućštu prema kndenatru H H pv H k ; - skršćen tpltn pad u turbn. k Krsn skršćen tpltn pad u turbn H predstavlja unutrašnj rad 1 kg pare u turbn. Ovaj pad je dbjen kada se d entrpskg (adjabatskg) tpltng pada H dumu sv gubc tpltne energje, pa se nava unutrašnj tpltn pad u turbn. Odns tplte H, transfrmsane u mehančk rad unutar turbne, prema tplt Q, predatj radnm fludu u ktlu, nava se apslutn unutrašnj stepen krsnst H Q. (4.4) Ak je pnat knstantan prtk pare G, kg/s, kr turbnu, mguće je dredt unutrašnje snage stvarene: kd dealne turbne teretska snaga, N, kw N G ; (4.41) H kd realne turbne unutrašnja snaga, N, kw N G. (4.4) H Odns unutrašnje teretske snage l dns unutrašnjeg tpltng pada H prema rasplžvm entrpskm padu H, predstavlja relatvn unutrašnj stepen krsng djelvanja (SKD) turbne 4.34 Parne turbne

35 N G H H. (4.43) N G H H p t p A A H H H h pk Ak p k k Ak kt kt H Akt Akt Hk Hpv Slka 4.9. Upršćena šema tpltng prcesa ekspanje pare u všestupnj turbn, prkaana u s djagramu S druge strane mže se napsat da je: H h 1. (4.44) H H Parne turbne 4.35

36 Ist tak, relatvn unutrašnj SKD turbne mže da se ra ka: H k, (4.45) H kt gdje je - austavna l ttalna entalpja pare na ulau u turbnu. Kad je pnata vrjednst unutrašnjeg SKD mže da se ra na sljedeć načn:, unutrašnja snaga N G H G H N. (4.46) Unutrašnja snaga N ne krst se u ptpunst, na je veća d efektvne snage N e na spjnc sa elektrčnm generatrm (l druge radne mašne). Efektvna snaga je manja a mehančke gubtke energje (savladavanje tpra trenja u ležajevma, pgn uljne pumpe, sstema regulsanja drugh uređaja na turbn), kj nse N N N. m e Efektvna snaga turbne (na spjnc), dakle, ns N e N N. (4.47) m Mehančk SKD dređuje se dnsm efektvne unutrašnje snage turbne N e m, (4.48) N 4.36 Parne turbne

37 dakle je efektvna snaga na spjnc turbne N e N m G H m N m. (4.49) Kefcjent kreće se u dsta šrkm grancama d,76, 78 d,83,86. Zavs d knstrukcje turbne, njene snage parametara svježe rađene pare. Savremene všestepene parne turbne maju,87,88,97,98. m Odns efektvne snage N e prema sna dealne turbne N nava se relatvn efektvn stepen krsnst N N N. (4.5) e e e m N N N Ak turbna nepsredn pgn elektrčn generatr, nda je njegva elektrčna snaga N manja d efektvne snage na spjnc turbne a gubtke elektrčng generatra, pa je g N g N N. e g Odns snage na stealjkama elektrčng generatra N g prema efektvnj sna N e, nava se stepen krsnst elektrčng generatra N g g, (4.51) N e Parne turbne 4.37

38 dakle je snaga generatra: N g N el N e g G H m g N m g. (4.5) Relatvn elektrčn stepen krsnst je N N N N. (4.53) g g e. el. e g m g N N N Ne Na snvu dređenh relatvnh SKD mže da se aključ da n karakteršu mjeru savršenstva transfrmacje energje u turbmašn predstavljaju dns skršćene snage prema mgućj teretskj sna. Ka št je d ranje pnat, termčk stepen krsng djelvanja t, karakterše termdnamčku valjanst cklusa. Kada se t prmjen na energetsk pstrjenje "kta-turbna", nda će termčk SKD predstavljat dns rasplžve tpltne energje pred turbnm H prema tplt kja je predata radnm fludu u ktlu, Q, tj. vrjed: H t. (4.54) Q Prema jednačn (4.4) defnsan je apslutn unutrašnj stepen krsnst, pa se prethdn ra mže napsat u drugm blku: H H t. (4.55) Q Q Ivd se aključak da prvd termčkg SKD relatvng unutrašnjeg SKD predstavlja apslutn SKD. Apslutn SKD karakterše eknmčnst transfrmacje energje u parnturbnskm pstrjenju u cjeln. Na taj načn mgu da se vedu drug blc apslutnh stepena krsnst Parne turbne

39 Parne turbne 4.39 Odns efektvne snage turbne prema utršenj tplt Q u ktlu u 1 s, nava se apslutn efektvn SKD: e t m t m e e e N N Q N Q N. (4.56) Odns elektrčne snage prema utršenj tplt u ktlu u jednc vremena, nava se apslutn elektrčn SKD: g m g m t el t g el Q N. (4.57) Na snvu prethdnh prračuna mže da se defnše: efektvna snaga turbne e N, kw e e H G N ; (4.58) unutrašnja (ndcrana) snaga turbne N, kw m e N N. (4.59) Prtk (ptršnja) pare Prtk pare kr turbnu dređuje se stvremenm rješavanjem jednačma (4.41) (4.5): g m g H N G, kg/s. (4.6)

40 Pr dređvanju čekvang prtka pare kr turbnu, kefcjent, m g su nepnate velčne, pa h treba uet na snvu skustvenh pdataka l pretpstavt. Prblžna vrjednst relatvng unutrašnjeg stepena krsnst turbne dređuje se dnsa, e m pr čemu se a rjentacne prračune mgu uet pdac tabele 4.1. Očgledn je da stepen krsnst avse d snage mašne. Za savremene turbne većh snaga, u tabel 4.1 je dat m (turbne dbre vedbe dbrg stanja eksplatacje). Kefcjent g avse d snage generatra, brja brtaja načna hlađenja. U tabel 4.1 dat su pdac a g generatra manjh snaga sa vadušnm hlađenjem. Za generatre većh snaga d 5 kw sa vdnčnm hlađenjem mže se uet, 985. g Tabela 4.1. Orjentacne vrjednst a stepene krsnst Stepen Snaga u kw: e f 1 N e ; m f N e ; g f N g krsnst ,67,75,78,8,83,835,84 e,96,97,985,991,995,996,997 m,95,97,943,951,955,959,96 g Prtk pare G, kg/s, kr turbnu sa dumanjem pare mže da se ra sljedećm jednačnm: G N G, kg/s, (4.61) g d k d kmg k 4.4 Parne turbne

41 gdje su (slka 4.1): d d. a - entalpja duete pare; - entalpja pare u kndenatru; k d d ka G - klčna duete pare, kg/s; d d.a - entalpja pare pr adjabatskj ekspanj d pčetnh parametara stanja pare d prtska pr kme se vrš dumanje pare, kj/kg; - entalpja pare pr adjabatskj ekspanj pare d prtska ka dumanja p d d prtska u kndenatru p k, kj/kg; - relatvn unutrašnj SKD djela turbne vskg prtska d mjesta dumanja; - relatvn unutrašnj SKD djela turbne nskg prtska pslje dumanja d kndenatra. p t - d.a d.a A d p d d d k Ak k p k d - ka Akt Akt ka s a) šema kndenacne turbne sa dumanjem pare b) tpltn prces u s djagramu Slka 4.1. Šematsk prka kndenacne turbne sa dumanjem pare tpltng prcesa u s djagramu, u prračun prtka pare kr turbnu, jednačna (4.61) Parne turbne 4.41

42 Ocjena efkasnst rada kndenacnh turbna vd se prek specfčne ptršnje pare d e, ptrebne a prvdnju 1 kwh elektrčne energje d e G 36, kg/kwh, (4.6) N H g. el gdje je sa G data sekundarna ptršnja (prtk) pare u turbn, dk se velčna d e kreće se u djapanu d e = 3 4 kg/kwh. Eknmčnst kndenacng turbnskg pstjenja bčn se ražava specfčnm ptršnjm tplte q, kj/kwh. Klčna utršene tplte a prvdnju 1 kwh je Q 1 q, (4.63) N g el gdje je N g - snaga na stealjkama (vdma) generatra, data u kw (npr., turbna K-3-4, nstalsane snage 3 MW, ma q 774 kj/kwh) Grančna snaga turbne Grančna snaga kndenacne turbne be dumanja pare Grančnm snagm turbne nava se takva maksmalna snaga na kju se na mže knstrusat gradt, a da advlj uslve sgurnst kd adath parametara brja brtaja. Jednačna snage kndenacne turbne be dumanja defnsana je ram (4.5), N g G H m g. 4.4 Parne turbne

43 I prethdng raa vd se da snaga turbne uglavnm avs d prtka pare G, pšt je H grančen pčetnm knačnm parametrma pare, a vrjednst, m g mjenjaju se u sramjern malm grancama. Prtk pare grančen je kd kndenacnh turbna sa dmenjama radnh lpatca pslednjeg stupnja. Njhva dužna je uslvljena čvrstćm dvljena je d dređene grance. Ta čnjenca grančava lanu pvršnu pslednjeg stupnja lmtra prtk pare, a adekvatn tme snagu turbne sa jednm tkm pare. Slka Lpatce pslednjeg stupnja turbne nskg prtska sa nanačenm dmenjama Na taj načn, grančna snaga jednstrujne turbne avs d prpusne mgućnst lpatčne rešetke pslednjeg stupnja, slka Za radne lpatce pslednjeg stupnja mže da se napše jednačna kntnuteta G v f w D l w sn. (4.64) l Parne turbne 4.43

44 Prtk pare prethdne jednačne (4.64) je G Dlwsn D csn. (4.65) v D v l Kada se ume 9, mat blk: 6 u D D, jednačna (4.65) će n l G 36u c n v c = F v, (4.66) pr čemu je u D n 6, dakle je prstenasta pvršna lang presjeka pare u kndenatr, međena radnm lpatcama pslednjeg stupnja dužne l srednjeg prečnka D (slka 4.11): 36u n = D π l = F. Dakle, t je aksjalna pvršna pslednjeg stupnja, kr kju prtče para u kndenatr turbne. Prema jednačn (4.3), brna pare c je c h H, 4.44 Parne turbne

45 pa knačn ra a prtk pare kr rešetku pslednjeg stupnja glas: G H 36u n v F = H v. (4.67) Kada se vrjednst G uvrst u jednačnu (4.5), dbje se ra a grančnu snagu kndenacne turbne be dumanja pare u blku: N 36u H H m g ggr. n v, (4.68) dnsn F N H H. (4.68.a) g gr m g v Grančna snaga turbne dbja se kada se u jednačnu (4.68) uvrste dvljene vrjednst a u, ζ. Kd savremenh turbna umaju se sljedeće grančne vrjednst: u 38 4 m/s, kd n = 5 s -1 ;,6, 4 ; ζ =,5,3. Za turbne velkh snaga, kje pgne dvplne elektrčne generatre, uma se n 3 /mn (5 s -1 ). Specfčna apremna pare avs d vakuuma u kndenatru, te sa pvećanjem vakuuma raste v, a grančna snaga N. snžava se u dgvarajućj mjer. g gr Na snvu jednačne (4.68.a), čgledn je da grančna snaga turbne avs d pvršne prtčng presjeka F adnjeg stupnja kndenacne turbne, a va avs d brja brtaja, pjašnjenje u jednačnu (4.66). Kd adang brja brtaja n, maksmalna prpusna prstenasta pvršna adnjeg stupnja F grančena je čvrstćm materjala lpatca gustćm ρ mat tg materjala. Parne turbne 4.45

46 Napreanja na steanje (kdanje) lpatce nastaju usljed djelvanja centrfugalne sle, kja se dređuje p frmul: P cf = m ω R = ρ mat f pl l 4 π n gdje je: D = ρmat f pl F π n, (4.69) P cf f pl ω = π n ρ mat n - centrfugalna sla lpatca knstantng presjeka; - pvršna pprečng presjeka jedng prfla lpatce; - ugana brna rtra turbne; - gustća materjala lpatce; - brj brtaja rtra turbne. Napreanje na steanje u krjenu lpatce knstantng presjeka (slka 4.1) pd utjecajem centrfugalne sle dređuje se p frmul: P knst cf mat F n. (4.7) f pl Pslednj stupnjev turbne maju lpatce prmjenljvg presjeka p svjj dužn (slka 4.13), tak da je najveća pvršna presjeka u krjenu lpatce, a smanjuje se prema perferj l vrhu lpatce. Takva knstrukcja lpatca natn smanjuje napreanje u presjeku krjena lpatce u dnsu na lpatcu knstantng presjeka, slka 4.1. Pmenut snženje napreanja (rasterećenje) uma se pr prračunu u br prek kefcjenta k rs. Na taj načn, dvljen napreanje na steanje a materjal lpatce d djelvanja centrfugalnh sla lpatce prmjenljvg presjeka računa se p frmul: σ = k rs ρ mat F π n. (4.71) 4.46 Parne turbne

47 Kefcjent rasterećenja k rs avs d d dnsa pprečng presjeka na perferj u krjenu lpatce f p /f k računava se p emprjskj frmul 61,18 : 1 k rs f,35,65 p. f k Slka 4.1. Rtrske lpatce pslednjeg stupnja turbna nskg prtska, prblžn knstantng presjeka, 199 Slka Vtpere lpatce prmjenljvg presjeka p dužn Vrjednst dnsa f p /f k kreću se d,1 d,14, a maksmalna vrjednst kefcjenta rasterećenja uma se k rs,4. Parne turbne 4.47

48 Naravn, pr prračunu turbnskh lpatca uma se u račun dvljen napreanje na steanje dređeng materjala d kjeg je rađena lpatca,. Na snvu jednačne (4.71), vdljv je da d dvljen napreanje avs d pprečng prstenastg presjeka u psljednjem stupnju turbne nskg prtska (TNP), F (dmenje D l ), gustće materjala ρ mat brja brtaja n. Prek jednačne (4.71), mže se u ra a grančnu snagu turbne (4.68.a) uvest dvljen napreanje prek pvršne F jednačne (4.71): d krs F = n mat. (4.7) Ist tak, treba knstatvat da su jednačne a grančnu snagu turbne (4.68) dnsn (4.68.a) vedene pd pretpstavkm da nema dumanja pare prtčng djela turbne. Stvarna klčna pare kja struj kr prstenast presjek F u kndenatr, mže da se dred kada klčnu G (4.65) pmnžm sa kefcjentm m>1, kj uma u br stvarenu snagu dumnm tkvma pare usmjerenh na regeneratvn agrjavanje, c G k = m G = m F v = m F H, (4.73) v pr čemu je već uet da je α = 9 c = H. Kefcjent m avs d parametara svježe pare, nva agrjavanja napjne vde, brja dumanja pare njhvg plžaja u prtčnm djelu turbne, a kreće se d 1,1 d 1,5. Uvršćavajuć u jednačnu (4.68.a) kefcjent m, tj. G k umjest G F jednačne (4.7), dbja se knačn ra a grančnu snagu turbne sa jednm tkm pare u kndenatr kr psljednj stupanj TNP: N m k d rs g. gr H m g mat n v. (4.74) 4.48 Parne turbne

49 Zavsnst grančne snage turbagregata avs d brjnh faktra parametara, čj utcaj je vdljv dnsa velčna dath u predhdnj jednačn (4.74) Pvećanje grančne snage turbne Snaga turbne avs u prvm redu d prtka pare kr turbnu, a grančna snaga jš ddatn d maksmaln mgućeg prtka pare G k kr psljednj stupanj turbne u kndenatr. Maksmaln prtk pare u kndenatr avs d maksmaln mguće pvršne prstenastg prtčng presjeka pslednjeg stupnja turbne nskg prtska, F. Kd ptmalnh fksranh dmenja pslednjeg stupnja (D, l ), prtk pare avs d dnsa prtsaka pare spred a psljednjeg stupnja, s tm da se brna pare sam prtk pvećava d pstanja krtčnh parametara (p k, c k ). Znač, kd dvučnh brna pare, grančn prtk stvaruje se kada brna pare dstgne brnu vuka u tm uslvma. Daljm pvećanjem brne pare ne pvećava se prtk, pa je snaga turbne grančena na taj prtk pare. I jednačne (4.68.a) se vd da je grančna snaga turbne drektn prprcnalna pvršn lang presjeka F. U dnsu na nek ptmaln fksran prtčn prstenast presjek F (D, l ), snaga turbne mže da se pveća na tr snvna načna, kjma se d pare usmjerava nekm "blanm" putevma u dnsu na taj presjek: a) Prmjena regeneracjskh kgeneracjskh sstema, gdje a t pstje uslv (regeneracja napjne vde - neregulsana dumanja, tplfkacja ptršnja pare u prvdnm prcesma - regulsana dumanja pare) čme se pvećava kefcjent m u jednačnama (4.73) (4.74). Znač, d snage turbne stvaruje se na duetm tkvma pare, kj ne prlae ne pterećuju psljednje stupnjeve TNP. b) Ugradnja Baumanvg pretpslednjeg stupnja, kjm se d pare usmjerava blanm tkm u dnsu na pslednj stupanj TNP. Parne turbne 4.49

50 c) Prmjena radvjenh tkva pare, čme se ukupna klčna pare pslje TSP djel na vše tkva, tj. na vše kućšta TNP sa jednm l načešće dva laa pare u kndenatr (slke 4.14, ). S druge strane, prtk pare grančna snaga turbne mže da se pveća na prncpjeln drugačj načn: pvećanje pvršne lang presjeka F smanjvanjem brja brtaja turbne, te brm legranh čelka sa manjm gustćama materjala (npr. ttan) a radu lpatca turbne. Slčan utcaj na pvećanje grančne snage turbne maju tehnlške mjere, ka na prmjer pgršanje stepena krsnst turbne na račun pvećanja lanh gubtaka ζ (jednačna 4.74) pvećanjem prtska kndenacje p k (pgršavanje vakuuma), čme pada specfčna apremna pare v na lau psljednjeg stupnja, a tme pvećanje grančne snage turbne, jednačna (4.74). U narednm tekstu daju se nešt detaljnja bralženja a ralčte pstupke kj su naprjed naveden, a kjma se mgu pvećat grančna snaga turbne. 1. Radvajanje tkva pare je načajna mjera a pvećanje jednčne snage turbagregata. Ugrađuje se vše kućšta TNP sa jednm l dva laa pare u kndenatr, čme se všestruk pvećava ukupna prstenasta pvršna a la u kndenatr. Tak na prmjer, prmjenjujuć radvjene tkve pare u pslednjem djelu turbne, jednčna snaga turbne mže da se pveća a puta pr stm stalm uslvma. Djeleć tk strujanja pare na 3 djela, snaga se mže pvećat 3 puta, td. Takav slučaj je na turbnama snage 3 MW u termelektranama Gack Ugljevk, slka Stupnjev turbne nskg prtska (TNP) nastavljaju se dmah u prdužetku turbne srednjeg prtska (TSP) t d sa 5 stupnjeva, kr kje se usmjerava 1/3 pare, a stalh /3 pare prek prestrujnh cjev usmjerava se u dvstrujn d TNP (x5 stupnjeva). Najveća jednčna snaga turbne na svjetu je turbna frme "Semens" net snage 16 MW na asćenu paru, kja se grad u NE Olklut u Fnskj ma turbnsk d nskg prtska sa tr kućšta šest laa pare u 4.5 Parne turbne

51 kndenatr. Slčna turbna snage 14 MW na asćenu paru prvedena je d strane njemačke frme KWU ugrađena gdne u NE Bbls, slka Slka Radvjen strujanje pare na tr tka sa p pet stupnjeva u TNP u turbn K LMZ u termelektranama Gack Ugljevk Legenda u slku 4.14: snaga 3 MW; parametr svježe pare 3,5 MPa/545 C; parametr međupregrjane pare 3,9 MPa/545 C Turbnsk d nskg prtska sa tr kućšta šest laa pare u kndenatr maju turbne sa nadkrtčnm parametrma pare jednčnh snaga 8 MW 1 MW, slka Šeme strujanja pare u neklk velkh všekućšnh kndenacnh turbna prkaane su na slc Parne turbne 4.51

52 Slka Šema KWU turbne net snage14 MW na asćenu paru sa šest laa pare u kdenatr (slčna šema prmjenjena je u NE Olklut, Fnska net snage 16 MW) Grade se parne turbne na asćenu paru sa brjem brtaja d 5 s -1, al sa p četr kućšta TNP sam laa pare u kndenatr, slka 4.16.g. Već brj laa pare u kndenatr prmjenjen je bg nmnalng brja btraja d 3 /mn. Takve turbne ukrajnske frme HTZ predvđene su a rad u nuklearnm elektranama sa kanalnm reaktrma t: a) parna turbna K-5-65/3 sa RBMK-1, elektrčne snage 1 MW, b) parna turbna K-75-65/3 sa RBMK-15, elektrčne snage 15 MW.. Baumanv stupanj turbne je pretpsljednj dvpjasn stupanj ka jedna d mjera a pvećanje pvršne laa pare u kndenatr turbne, slka Kd vakve knstrucje pretpslednj stupanj ma skr ste dmenja ka psljednj, al vd se ka dvpjasn. D pare prla kr dnj pjas (pr krjenu lpatce) ula u pslednj stupanj, G. Drug d pare (k 1/3) prla kr perfern (grnj) pjas drektn se usmjerava u kndenatr, G g.p. Kd Baumanvg turbnskg stupnja (slka 4.17), pvršna lang presjeka u kndenatr sastj se pvršne pslednjeg stupnja perferng djela pretpslednjeg stupnja. Pšt kr pslednj stupanj ne prtče sva klčna pare G k, neg sam klčna G (slka 4.17), mguće je smanjt 4.5 Parne turbne

53 vsnu psljednje lpatce, njen dns l /D bmnu brnu na perferj l na vrhu lpatce, u p. U grnjem pjasu Baumanvg stupnja krst se tpltn pad jednak sum tpltnh padva dnjeg pjasa tg stupnja tpltng pada u pslednjem stupnju, tj. h g.p h + h d.p. Prmjena Baumanvg stupnja kd kndenacnh turbna mgućuje pvećanje grančne snage a k 1,5 puta, al je njegva prmjena mal astupljena bg snžavanja eknmčnst prtčng djela TNP, 6,181. a) K-1-9 LMZ; b) K HTZ; c) K--13 LMZ; d) K-3-4 LMZ; e) K-5-4 HTZ; f) K-8-4 LMZ K-1-4 LMZ; g) K-5-65/3 HTZ K-75-65/3 HTZ; h) T-5/3-4 TMZ Slka Šeme strujanja pare u neklk vedenh kndenacnh všekućšnh turbna Legenda u slku 4.16: 1 - međupregrjač pare; - separatr pregrjač pare; 3 - dumanje pare a tplfkacju Na našm prstrma prmjenjen je na turbnama snage MW (K--13 LMZ) u termelektranama "Tula", TENT A, "Ksv A" dr. Parne turbne 4.53

54 3. Smanjvanje brja brtaja sa 5 s -1 na 5 s -1 prelaak na četverpln elektrčn generatr utče na četverstruk smanjenje centrfugalne sle, kja djeluje na duge lpatce psljednjeg stupnja TNP (jednačna 4.69). Naravn, t mgućava prmjenu većh dužna lpatca adnjeg turbnskg stupnja, pvećanu lanu pvršnu F (jednačna 4.7) pvećanje grančne snage turbne a četr puta (jednačna 4.74). Treba stać, da u praks u slučaju smanjenja brja brtaja a puta, grančna snaga turbne se ne pvećava a 4 puta, kak b t sljedl jednačne (4.74). Ralg tme su nephdnst natng pvećanja dmenja rtra, kndenatra lanh djelva kučšta TNP, pa njhva tehnlgja rade pstaje natn težana. Zbg tga se dužne adnjh lpatca prečnk stupnja kd sprhdnh turbna pvećava a k 1,5 puta, tabela 4.. Slka Prtčn d turbne nskg prtska sa dvpjasnm pretpsljednjm stupnjem (stepen Baumana) Prmjena snženg brja brtaja na 15 /mn (5 s -1 ), uglavnm se dns na sprhdne turbne na asćenu paru u nuklearnm elektranama t a veće snage, a sada d 16 MW, tabela 4.. U emljama kje maju frekvencju u elektrmrež d 6 H, pmenut smanjvanje brja brtaja prmjenjuje se sa 6 s -1 na 3 s -1 (18 /mn), št se vd tabele Utcaj materjala lpatca na grančnu snagu turbne vdljv je jednačne (4.74). Određen pvećanje te snage stvaruje se pvećanjem dvljeng napreanja na steanje smanjenjem gustće materjala d 4.54 Parne turbne