DIJELOVI PARNE TURBINE

Transcript

1 DIJELOVI PARNE TURBINE Parna turbina toplini je troj jednotavnim i malobrojnim dijelovima i utavima. Da bi parna turbina mogla ipravno i igurno raditi, vi onovni i dodatni dijelovi turbine ao i utavi turbinog potrojenja moraju biti ipravno dimenzionirani i udovoljavati zahtjevima toplinog troja vrlo veliim brzinama vrtnje. Onovni dijelovi brode parne turbine rotor lopaticama ućište a apnicama brtvenice ležaji Dodatni dijelovi brode parne turbine razdjelni ventil za manevriranje pretrujni parovod ondenzator pare elatične poje zupčati prijeno uređaj za preretanje rotora turbine Sutavi parnoturbinog potrojenja Oim generatora pare pripadajućom opremom i uređajima, u utave parnoturbinog potrojenja padaju: zagrijavanja i otplinjavanja napojne vode podmazivanja turbine zaštite od preoračenja brzine vrtnje turbine zaštite od preomjernih vibracija rotora turbine zaštite od neravnomjernog itezanja učišta i rotora turbine mjerenja i regulacije tanja pare, nage i brzine vrtnje rotora turbine 1E. Tireli; brode topline turbine, 013.

2 ROTOR S LOPATICAMA Lopatice rade u vrlo tešim uvjetima i najopterećeniji u dio turbine. Na lopatice djeluje znatna centrifugalna ila, mlaz pare i vioa temperatura. Na lici 3.i 4. priazan je rotor viootlačne turbine Kawaai nage W. Slia 3. Izgled rotora viootlačne turbine E. Tireli; brode topline turbine, 013.

3 ROTOR S LOPATICAMA Slia 5. Uzdužni preje viootlačnog rotora i ućišta turbine ( međupregrijavanjem pare) 3E. Tireli; brode topline turbine, 013. Slia 4.Uzdužni preje viootlačnog rotora i ućišta turbine (bez međupregrijavanja pare)

4 LOPATICE PARNIH TURBINA Tipični primjeri izvedbe lopatica parnih turbina 4E. Tireli; brode topline turbine, 013.

5 IZRAČUN DUŽINE LOPATICA I SAPNICA Dužina odnono viina lopatice H (m), a time i apnice u promatranom tupnju, određuju e prema jednadžbi ontinuiteta. Jedinični volumen pare v (m3/g). Drugim riječima, maeni proto pare D (g/) prolazi aijalno roz površinu trujnog anala ( D H ) (m ) na dijelu opega (bez dimenzije) brzinom trujanja c m (m/). Dužina (viina) apnica i lopatica povećava e poratom jediničnog volumena, što znači da u najmanje dužine apnica i lopatica na ulazu u turbinu te e njihova dužina povećava prema zadnjem tupnju turbine. Veličina maenog protoa D pare iznoi: D D Hc H Dv m c m D DHc v m 5E. Tireli; brode topline turbine, 013.

6 IZRAČUN DUŽINE LOPATICA I SAPNICA Najčešće e za pojedini tupanj turbine viina apnice i lopatice odabiru jednaih viina i to ovino o vrti turbine (lia 6.). Kod acijih tupnjeva gdje e epanzija pare završava pred ulazom u lopatice uvrštavaju e vrijednoti u jednadžbu za tanje pare pred ulazom u lopatice. Kod reacijih tupnjeva gdje e epanzija natavlja ve do izlaza iz lopatica uvrštavaju e vrijednoti u jednadžbu za tanje pare na izlazu iz lopatica. Gornje pravilo vrijedi i za trujanje a i bez trenja. Udio opega na ojem e dovodi para odnoi e amo na prvi tupanj jer e već u drugom tupnju para dovodi po cijelom opega ( 1) od vih vrta turbina. 6E. Tireli; brode topline turbine, 013.

7 ODREĐIVANJE KRITIČNIH BRZINA VRTNJE ROTORA Svai materijal rotora turbine u horizontalnom položaju bez vrtnje, zbog voje elatičnoti, upotavlja progib (y 0 ). Za orugli preje rotora (D π/4) i oncentriranu ilu mae rotora F R = gm R na redini dužine rotora između noivih ležaja (L) progib iznoi 3 y 0 = F L R 6E e I p Označi li e oznaom arateritia proporcionalnoti ile progibom (Hooov zaon) naziva rutot rotora može e za rotor turbine piati = F R = 6E ei p y 3 0 L Pri upotavi utne brzine vrtnje ω, a zbog pomaa težišta mae od ihodišnog utava, upotavlja e centrifugalna ila F c : za lučaj b) za lučaj c) F c = m R y 0 + y K + y T ω F c = m R y 0 + y K y T ω 7E. Tireli; brode topline turbine, 013.

8 ODREĐIVANJE KRITIČNIH BRZINA VRTNJE ROTORA Z vrijeme vrtnje rotora turbine upotavlja e oim progiba y 0 i progib zbog odtupanja težišta mae rotora od geometrijog težišta rotora y. Centrifugalnoj ili F c drži ravnotežu ila rutoti rotora F R oja iznoi: za lučaj b) F R = (y K +y 0 ) (y K +y 0 ) = m R y 0 + y K + y T ω y K + y 0 = m R y 0 ω + m R y K ω + m R y T ω y K m R ω = m R y 0 ω + m R y T ω y 0 y K = m Rω y 0 + y T y 0 m R ω Iz prethodne jednadžbe lijedi da bi progib rotora y K pri utnoj brzini vrtnje ω < ω r poprimio beonačnu vrijednot (y K = ) ao je m R ω =0, bez obzira na progib rotora y 0 zbog djelovanja ile teže vlatite mae. Pri tom uvjetu utna brzina vrtnje poprima vrijednot ritične utne brzine vrtnje ω = ω. ω = m R 8E. Tireli; brode topline turbine, 013.

9 ODREĐIVANJE KRITIČNIH BRZINA VRTNJE ROTORA za lučaj c) F R = (y K +y 0 ) (y K +y 0 ) = m R y 0 + y K y T ω y K + y 0 = m R y 0 ω + m R y K ω m R y T ω y K m R ω = m R y 0 ω m R y T ω y 0 y K = m Rω y 0 y T y 0 m R ω Dijeljem brojnia i nazivnia gornje jednadžbe a (m R ω ) dobiva e izraz: y K = m R ω y 0 y T m R ω y 0 m R ω m R ω = m R ω y 0 m R ω y 0 + y T 1 m R ω 9E. Tireli; brode topline turbine, 013.

10 E. Tireli; brode topline turbine, 013. ODREĐIVANJE KRITIČNIH BRZINA VRTNJE ROTORA za lučaj c) Natava Iz prethodne jednadžbe lijedi da bi progib rotora y K poprimio beonačnu vrijednot (y K = ) ao je m R ω =0, bez obzira na progib rotora y 0 zbog djelovanja ile teže vlatite mae. Pri tom uvjetu utna brzina vrtnje poprima vrijednot ritične utne brzine vrtnje ω = ω. Iz prethodne jednadžbe ito tao lijedi da za beonačnu utnu brzinu vrtnje ω= progib rotora y K poprima vrijednot (y T y 0 ), i rotor bi rotirao oo vog težišta T. Za brode e turbine ritična e brzina vrtnje preračunava na brzinu vrtnje propelera uzimajući u obzir prijenoni omjer zupčatog prijenoa. Rotori viootlačnih brodih turbina, preračunato na brzinu vrtnje propelera, imaju jednu ritičnu brzinu vrtnje oja je manja od radne brzine vrtnje propelera (dale, između 0 i 70 min -1 ) a rotori niotlačnih turbina jednu oja je veća od radne brzine vrtnje propelera za približno 0 % (dale između 10 i 130 min -1 ). Preračunavanje na brzinu vrtnje propelera n p izvodi e dijeljenjem brzine vrtnje rotora turbine n T prijenonim omjerom zupčatog prijenoa iz izraza i = n T n p 10

11 IZRAČUN PROMJERA KOLA ROTORA PARNE TURBINE E. Tireli; brode topline turbine, 013. U lučajevima ada e prethodno ne može odrediti rednji promjer ola rotora D za izračun obodne brzine u, a da bi pritom termodinamiči tupanj djelovanja turbine bio čim veći, oriti e Baljeov dijagram. Baljeov dijagram omogućava odabir optimalnog bezdimenzionalnog promjera D za izračunatu pecifičnu utnu brzinu vrtnje. Izračunom određuje e optimalni D a iz njegove vrijednoti izračunava e D i natavlja izračun otalih brzina u troutima brzina. Kao što potoji termodinamiči tupanj djelovanja ao bezdimenzionalna veličina, tao potoje i druge bezdimenzionalne veličine oje definiraju omjere u mehanici fluida. Radi e o bezdimenzionalnim oeficijentima oji zamjenjuju vrijednoti u ličnom trujanju fluida proto volumena V oeficijentom protoa volumena potoji proporcionalnot (oznaa ) između protoa volumena i lijedećih veličina V c m A ud nd D nd 3 V cmd 3 nd ud c u m toplini pad ili dobiveni rad l T oeficijentom dobivenog rada ili oeficijentom tlaa potoji proporcionalnot (oznaa ) između dobivenog rada i lijedećih veličina l n T D l u T l T u n D 11

12 E. Tireli; brode topline turbine, 013. IZRAČUN PROMJERA KOLA ROTORA PARNE TURBINE Da bi e izračun mogao proveti bez poznatog rednjeg promjera ola rotora D potavlja e omjer za bezdimenzionalnu ili pecifičnu utnu brzinu : 1/ 3/ 4 1/ V n n 3/ 4 nd 3 1/ n D lt 3/ 4 n 4 3 lt V Da bi e izračun mogao proveti poznatim rednjim promjero ola rotora D ali bez poznate brzine vrtnje n izračunava e bezdimenzionalni ili pecifični rednji promjera ola rotora D : D 1/ 4 1/ l n T D 1/ 4 nd V 3 1/ D D 4 V l T 1

13 E. Tireli; brode topline turbine, 013. IZRAČUN PROMJERA KOLA ROTORA PARNE TURBINE U Baljeovu dijagramu na lici 8. priazana je optimalna ovinot između pecifičnog promjera ola rotora turbine D i pecifične utne brzine vrtnje ada e potiže maimalni termodinamiči tupanj djelovanja turbine. U dijagramu je ucrtana rivulja optimalnoga pecifičnog promjera maimalni termodinamiči tupnjevi djelovanja turbine. D pri ojemu e potižu Izborom manjega ili većeg pecifičnog rednjeg promjera D od optimalnog za određenu pecifičnu utnu brzinu manjuje e termodinamiči tupanj djelovanja turbine T. S povećanjem pecifične utne brzine povećava e omjer dužine lopatice prema rednjem promjeru ola rotora H i obrnuto. D 13

14 BALJE-OV DIJAGRAM E. Tireli; brode topline turbine, Slia 8. Dijagram pecifičnog promjera i pecifične brzine prema Baljeu