proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
PRo Выставки
Testing&Control
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[11/05/2010]     Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины

А.С. Лисянский, Н.А. Николаенков, В.В. Назаров, С.А. Иванов, Л.Я. Бальва, М.Г. Вишняков, В.В. Недавний. ОАО «Силовые машины», Санкт-Петербург.
Филиал ОАО«Силовые машины» «Ленинградский Металлический завод» (ЛМЗ) имеет более чем 100 летний опыт  создания и эксплуатации паровых турбин. ЛМЗ изготавливает также гидравлические и газовые турбины. На заводе изготовлено более 2300 турбин суммарной мощностью более 300 млн. кВт. Из них более 1750 паровых турбин суммарной мощностью свыше 230 млн. кВт в диапазоне мощностей от 25 до 1200 МВт.

ЛМЗ выпустил самые крупные в мире серии турбин типа К-200-130 мощностью 200 МВт – более 300 шт. и К-300-240 мощностью 300 МВт – более 120 машин. ЛМЗ обладает значительным опытом создания и эксплуатации мощных паровых турбин для атомных электростанций, не уступающих аналогам других производителей.

Всего для АЭС ЛМЗ изготовлено и поставлено15 турбин, из них 3 турбины мощностью 200 МВт для блока №3 Белоярской АЭС с реактором на быстрых нейтронах БН-600, 12 турбин мощностью 1000 МВт для блоков АЭС с ВВЭР-1000 типа К-1000-60/3000 с конструктивной схемой 2ЦНД+ЦВД+2ЦНД (9шт), К-1000-60/3000-2 (2шт) и К-1000-60/3000-3(1шт) с конструктивной схемой ЦВД+3ЦНД. Турбины типа К-1000-60/3000 установлены на блоках АЭС в Украине (6 шт), России (1 шт), Китае (2 шт); турбины К-1000-60/3000-2 отгружены и находятся в стадии пуско -наладочных работ на АЭС Куданкулам в Индии (2шт),  К-1000-60/3000-3 на блоке АЭС Бушер в Иране (1шт).

Наиболее длительный опыт эксплуатации турбин К-1000-60/3000 полученный на АЭС Украины: на блоках Ровенской АЭС – с 1986 г., Хмельницкой АЭС – с 1987 г., Ровенской АЭС – 1986 г. и Южно-Украинской АЭС – 1989 г., подтвердил высокие показатели экономичности и надежности.. Коэффициент готовности турбины К-1000-60/3000 превышает 99% (при нормативном – 98%), в отдельные годы достигая 100%.

При этом, быстроходный «миллионник» в ~1,5 раза легче тихоходной турбины-аналога.

Успешно работают турбины К-1000-60/3000 и на Калининской АЭС, ст.№3 и на Тяньваньской АЭС, ст.№№ 1 и 2 в Китае соответственно с 2005 и 2007 годов.

В настоящее время программа работ ЛМЗ по созданию турбин и другого

оборудования  для АЭС условно может быть разбита на следующие три группы.

Турбины для блоков АЭС с ВВЭР большой мощности – 1000…1200 МВт:

- разработка и изготовление модификаций турбины мощностью 1000 МВт типа К-1000-60/3000 с конструктивной схемой 2ЦНД+ЦВД+2ЦНД для Калининской  АЭС, ст.№4 (один блок) и  АЭС Белене, в Болгарии (два блока) с ВВЭР-1000;

- разработка и изготовление турбины мощностью 1200 МВт типа                    К-1200-6,8/50 с конструктивной схемой 2ЦНД+ЦВД+2ЦНД для НВАЭС-2 и ЛАЭС-2 с ВВЭР-1200 (по два блока);

- разработка и изготовление тихоходной турбины мощностью 1200 МВт типа К-1200-6,8/25 с конструктивной схемой ЦВСД+2ЦНД для блоков АЭС-2006 с ВВЭР-1200 (площадка АЭС не определена).

Турбины малой и средней мощности для блоков АЭС с реактором с водой под давлением типа ВБЭР:

- разработка и изготовление турбины мощностью 300 МВт с конструктивной схемой  ЦВД+ЦНД для АЭС с ВБЭР-300 в Казахстане (два блока);

- разработка турбины мощностью 600 МВт с конструктивной схемой ЦВД+2ЦНД(или 3ЦНД) для АЭС с ВБЭР-600.

Турбины мощностью 300-1200 МВт для блоков АЭС с реакторами на быстрых нейтронах:

- разработка и изготовление турбины мощностью 885 МВт с конструктивной схемой ЦВД+3ЦНД для АЭС с БН-800 для блока №4 Белоярской АЭС (один блок);

- разработка турбины мощностью 1200 МВт с конструктивной схемой ЦВД+3ЦНД для АЭС с БН-1200;

- разработка турбины мощностью 300 МВт с конструктивной схемой ЦВД+ЦНД для АЭС с реактором на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ-ОД-300).

Наряду с этим, рассматриваются программы по модернизации турбин АЭС, изготовленных ЛМЗ и другими заводами, в целях продления ресурса и повышения экономичности установок.

 Проектные разработки турбоустановок для АЭС осуществляются  в тесном сотрудничестве с ведущими отраслевыми российскими институтами: ВНИИАМ, МЭИ, ВТИ, СПб ГТУ, ЦКТИ, ЦНИИ КМ «Прометей», ЦНИИТМАШ и др.;

Разработки вышеприведенных типов турбин находятся на различных стадиях.

Турбины, конденсаторы и другое оборудование турбоустановок мощностью 1000 МВт для Калининской АЭС, блок 4 в стадии отгрузки; мощностью 1200 МВт типа К-1200-6,8/50 для НВАЭС-2 и ЛАЭС-2 и  мощностью 885 МВт типа К-800-130/3000 для блока №4 БАЭС находятся в изготовлении.

По остальным турбинам выполнены либо планируются  проектные работы на различных стадиях: предварительные проработки, техпредложение, технический проект.

Особое место в Программе работ ЛМЗ по созданию турбин и турбоустановок в целом для АЭС в настоящий момент занимают новые типоразмеры турбоустановок с быстроходными турбинами типа К-1200-6,8/50 и К-800-130/3000 и разрабатываемая впервые в практике ЛМЗ турбоустановка с тихоходной турбиной К-1200-6,8/25.

Турбоустановка К-1200-6,8/50 для работы в блоках НВАЭС-2 и ЛАЭС-2.

В настоящее время на филиале ОАО «Силовые машины» «Ленинградский металлический завод» практически завершены проектные работы и начато изготовление головных образцов турбины типа К-1200-6,8/50 для блоков второй очереди Нововоронежской АЭС-2 (НВАЭС-2) и Ленинградской АЭС-2 (ЛАЭС-2) с реактором ВВЭР-1200, строительство которых осуществляется в рамках федеральной целевой программы "Развитие атомного энергопромышленного комплекса России на 2007 - 2010 годы и на перспективу до 2015 года".

Генпроектировщики: НВАЭС-2 - АЭП (Москва), ЛАЭС-2 – СПБАЭП (Санкт-Петербург).

Проект АЭС-2006, несмотря на увеличение тепловой мощности и параметров свежего пара, обеспечиваемое реакторной установкой ВВЭР-1200 по сравнению с ВВЭР-1000, является эволюционным проектом, как в части реакторной установки, так и турбоустановки. В процессе усовершенствования референтных блоков ЛМЗ создал несколько модификаций турбины мощностью 1000 МВт для АЭС.

В турбине К-1200-6,8/50 применены  технические решения, повышающие экономичность, надежность и ремонтопригодность паровых турбин  К-1200-6,8/50, отработанные в проектах турбин мощностью 1000 МВт.

Решения, повышающие экономичность турбины:

- применение усиленной рабочей лопатки последней ступени ЦНД длиной 1200 мм на повышенный расход пара. В настоящее время - это максимальные по длине лопатки, используемые в мире для быстроходных турбин, изготавливаемые серийно из титанового сплава;

- применение направляющих лопаток  с тангенциальным навалом;

- применение бандажей рабочих лопаток ЦВД с наклонной внутренней поверхностью, стабилизирующей поток пленочной влаги и ее последующее удаление с отбираемым паром рабочих  лопаток.

Решения, повышающие надежность  турбины:

- использование цельнокованых роторов ВД и НД с полумуфтами;

- реализация, помимо промежуточных сепарации и перегрева пара, ряда пассивных и активных мероприятий для защиты деталей турбины против эрозии:

1) цилиндр высокого давления турбины, обоймы и диафрагмы выполнены из нержавеющей стали, что позволило полностью решить проблему щелевой эрозии, требующей значительных затрат для ремонтных работ во время эксплуатации;

2) в последней ступени ЦНД предусмотрены повышенный адиабатический тепло- перепад, повышенные осевые зазоры и внутриканальное удаление влаги (активные мероприятия); одновременно предусмотрены упрочнение входных и выходных кромок,  бандажей титановых рабочих лопаток методом ионной инплантации с осаждением нитрида титана ( пассивная защита).

- применение в системе смазки и регулирования огнестойкой жидкости ОМТИ, снижающее пожароопасность;

Решения, повышающие ремонтопригодность турбины:

- предусмотрена возможность снятия концевых уплотнений ЦНД без разборки цилиндров;

- предусмотрена возможность подбалансировки роторов без вскрытия цилиндров;

- выполнение подвода пара  в ЦВД и ЦНД в нижнюю половину корпуса;

Решения по применяемому термодинамическому циклу и тепловой схеме турбоустановки, обеспечивающие высокую экономичность  и конкурентоспособность турбоустановки, включают:

- применение конденсатора, секционированного по давлению;

- применение развитой системы регенерации (7 ступеней);

 - применение смешивающего ПНД-2 (не имеет аналогов);

- применение закачки конденсата греющего пара СПП в тракт питательной воды с применением насоса КГТН с гидроприводом (не имеет аналогов).

При разработке турбоустановки К-1200-6,8/50 в качестве базовой принята турбоустановка К-1000-60/3000, находящаяся в эксплуатации на блоках №1 и №2 АЭС «Тяньвань» (ТАЭС) в Китае.

Успешный опыт эксплуатации этой турбины с 2007 года, а также более чем 20 летний опыт эксплуатации серии турбин К-1000-60/3000 на Ровенской АЭС (РАЭС), Хмельницкой АЭС (ХмАЭС), Южно-Украинской АЭС (ЮУАЭС) обеспечили надежную  референтную базу для разработки проекта турбоустановки мощностью 1200 МВт, что позволило применить многие технические решения по турбине, конденсатору, тепловой схеме и вспомогательному оборудованию, принятые в турбоустановках мощностью 1000 МВт.

Описание турбоустановки К-1200-6,8/50.

Основные технические характеристики турбоустановки К-1200-6,8/50 приведены в таблице1. Здесь же приведены характеристики базовой турбоустановки К-1000-60/3000 для ТАЭС.

Таблица 1 Основные технические характеристики турбоустановок К-1000-0/3000,  К-1200-6,8/50 и К-1200-6,8/25 для АЭС с ВВЭР и К-800-130/3000 для АЭС с РУ типа БН

Наименование параметра

К-1000-60/3000 АЭС Тяньвань

К-1200-6,8/50 АЭС-2006

К-1200-6,8/25 АЭС-2006

К-800-30/3000

Белоярская АЭС

1

Тепловая мощность реактора/ЯППУ, МВт

3000/3000

3200/3212

3200/3212

2100/2100

2

Параметры свежего пара:

-       давление, кг/см2

-       температура, ˚С

-       влажность, %

 

 

60

274,3

0,5

 

 

69,34

283,8

0,5

 

 

69,34

283,8

0,5

 

 

130

485

-

3

Термодинамический цикл

С+ПП

С+ПП1+ПП2

С+ПП1+ПП2

С+ПП

4

Конструктивная схема

2ЦНД+ЦВД+2ЦНД

ЦВСД+2ЦНД

ЦВД+3ЦНД

5

Давление в конденсаторе, кг/см2

0,0473

0,053-0,049

0,05

0,031


 Как видно из таблицы 1, условия работы турбоустановки К-1200-6,8/50 и          К-1000-60/3000 близки: отличие массового расхода пара на турбоустановку ~ 10%, отличие объемного расхода свежего пара составляет ~ 5%, а расхода перед и за ЦНД – практически отсутствует; влажность пара за последней ступенью – практически одинакова.

Конструкция турбины

Турбина выполнена по конструктивной схеме 2ЦНД+ЦВД+2ЦНД («бабочка») на базе ЦНД с рабочей лопаткой последней ступени длиной 1200 мм, выполненной из титанового сплава. ЦВД и ЦНД – двухпоточной конструкции. Общий вид турбины К-1200-6,8/50 для АЭС-2006 приведён на рис 1.

 

 

Рис. 1 Продольный и поперечный разрезы турбины К-1200-6,8/50

 

Близкие условия работы турбин К-1000-60/3000 и К-1200-60/50 по параметрам и расходам свежего пара и давлению в конденсаторе позволили принять в последней решения по конструкции турбины, аналогичные принятым в базовой турбине.

Необходимо отметить, что еще при разработке турбины К-1000-60/3000 для блоков АЭС с ВВЭР-1000 был предусмотрен выпуск модификаций для работы в блоке с реактором тепловой мощностью 3000 и 3200 МВт, что отражено в технических условиях на турбину типа К-1000-60/3000 ТУ 108-1050-01, 1982 г. для РАЭС и ХмАЭС. Все отличия по отдельным элементам конструкции ЦВД и ЦНД в турбинах мощностью 1000 и 1200 МВт носят эволюционный характер и, как правило, направлены, в первую очередь, на повышение экономичности проточных частей. Основные из них: увеличение числа ступеней в ЦВД с 5-ти до 6-ти в каждом потоке; применение технологии 3D-проектирования проточной части ЦВД; оптимизация выхлопного патрубка ЦВД; отработка меридиональных обводов и каналов отборов пара в ЦВД;  применение более эффективных профилей НЛ 1-5 ступеней ЦНД, выполненных с тангенциальным навалом (при сохранении высот лопаток); применение конструкции корпуса ЦНД, обеспечивающей увеличение числа отборов пара из каждого ЦНД с 2-х до 3-х, что позволяет принять  оптимальные решения по организации отборов пара на регенеративные подогреватели; применение  более развитых надбандажных уплотнений в ЦВД и ЦНД. Рабочая лопатка 5-ой ступени ЦНД выполнена с усиленным профилем, что обеспечивает повышение надежности и расширяет диапазон ее применения для турбин мощностью до 1600 МВт. Такая конструкция выигрышна и в  плане эрозионного износа периферийной части пера лопатки, что обусловлено повышением требований по сроку службы турбины (60 лет, вместо 30 лет, предъявляемых к турбине К-1000-60/3000). Повышение надежности лопатки последней ступени обеспечивается как пассивными, так и активными методами защиты от эрозии – см. рис. 2.

 

Рис. 2. Защита рабочих лопаток последней ступени от эрозионного износа. а) Пассивная защита. Упрочнение входных и выходных кромок, бандажей титановых рабочих лопаток и методом ионной имплантации с осаждением нитрида титана б) Активная защита. Удаление до 25% пленочной влаги в диафрагме последней ступени

 

Конденсатор

Конденсационное устройство имеет конструкцию, аналогичную примененной в турбоустановке К-1000-60/3000 для АЭС «Тяньвань»: состоит из двух групп конденсаторов, поперечно расположенных под ЦНД и имеющих секционирование конденсатора по давлению.

Поверхность теплообмена образована трубками из титанового сплава, что имеет с точки зрения безопасности АЭС неоспоримые технические преимущества и экономически оправдано практически для любого качества охлаждающей воды. Близкие параметры работы конденсаторов турбин К-1000-60/3000 и К-1200-6,8/50 позволяют применять типовые конструктивные решения.

Тепловая схема и вспомогательное оборудование турбоустановки

В турбоустановке К-1200-6,8/50 принята тепловая схема (рис. 3), разработанная на базе тепловых схем, применяемых для новых блоков АЭС: АЭС «Тяньвань» и АЭС «Куданкулам».

Рис.3 Принципиальная тепловая схема турбоустановки К-1200-6,8/50. Система регенерации выполнена по схеме: 4ПНД+Д+2ПВД.

 

Тепловая схема имеет все характерные особенности тепловых схем, присущие турбоустановкам ЛМЗ для АЭС с ВВЭР большой мощности: развитая система регенерации (число ступеней регенерации – семь), наличие одного ПНД смешивающего типа, применение закачки конденсата греющего пара пароперегревателя СПП в тракт питательной воды перед парогенератором.

Отличительной особенностью тепловой схемы турбоустановки К-1200-6,8/50 является применение вместо одноступенчатого перегрева пара свежим паром, в схемах турбоустановок мощностью 1000 МВт, - двухступенчатого перегрева пара отборным паром из ЦВД и свежим паром. Такое решение в настоящее время принято в схемах турбоустановок АЭС большой мощности производства всех ведущих турбостроительных фирм, ввиду заметного повышения экономичности турбоустановки.

Конструктивное исполнение вспомогательного оборудования турбоустановки, включая ПНД, ПВД, деаэратор, конденсатные и питательные насосы, принято аналогичным применяемому в турбоустановках К-1000-60/3000 для новых АЭС. При этом массогабаритные характеристики оборудования будут незначительно увеличены по сравнению с характеристиками соответствующих видов оборудования к турбоустановкам мощностью 1000 МВт.

Конструкция СПП, несмотря на переход к двухступенчатому перегреву, базируется на референтных узлах сепаратора и пароперегревателя, конструкции ОАО ЗИО для турбоустановок ЛМЗ для АЭС мощностью 800-1000 МВт.

Закачка основного конденсата из конденсатора в деаэратор осуществляется конденсатными насосами в два подъема. Подача питательной воды из деаэратора через ПВД в парогенератор осуществляется питательными насосами с электроприводами (4 рабочих + 1 резервный).

Закачка конденсата греющего пара второй ступени пароперегревателя СПП осуществляется в основную линию питательной воды высокотемпературным насосом с гидроприводом, слив конденсата греющего пара первой ступени пароперегревателя СПП - в ПВД 5.

ПНД-1, 3 и 4 выполнены поверхностного типа, ПНД-2 – смешивающего типа. ПНД-1 выполнен в 4 корпусах, встроенных в переходные патрубки ЦНД, ПНД-2, 3 и 4 – в одну группу. ПВД-5 и 6 выполнены в две группы.

Все поверхностные ПНД выполнены без охладителей дренажа, ПВД – с охладителями дренажа.

Подогрев основного конденсата осуществляется последовательно: в конденсаторе пара уплотнений (КПУ), в ПНД-1 – ПНД-4; подогрев питательной воды осуществляется последовательно в деаэраторе, в ПВД-5 и 6 и далее - в смесителе, где питательная вода после ПВД-6 подогревается при смешивании с конденсатом греющего пара СПП.

Турбоустановка К-1200-6,8/50 предусматривает обеспечение теплофикационной нагрузки до 300 МВт (т) при максимальном температурном графике теплосети 150/70°С.

ЛМЗ имеет длительный опыт проектирования турбоустановок АЭС с теплофикационной нагрузкой от 200 до 800 МВт(т).

Обеспечение гарантийной электрической мощности.

На стадии технического проекта турбоустановки был намечен, а при разработке рабочего проекта реализован комплекс технических решений в обеспечение принятых гарантийных показателей по мощности турбоустановки    К-1200-6,8/50 -1195,4 - 1198,8 МВт (при температуре охлаждающей воды-20С0 и расходе охлаждающей воды, 143680-170000 м3 /ч ) .

Большая часть из рассматриваемых решений была выполнена на основе расчетно-конструкторских проработок по выбору оптимальных конфигураций конструктивных элементов турбины и оборудования турбоустановки на базе накопленного опыта и подготовленных в качестве научно-технического задела для последующей модернизации турбоустановок мощностью 1000 МВт для АЭС с ВВЭР-1000.

Выбор оптимальных геометрических и других характеристик отдельных узлов, таких как паровпуск и паровыпуск ЦВД и ЦНД, отработка меридиональных обводов и каналов отборов в ЦВД и ЦНД, блоков клапанов ВД, предполагают проведение НИОКР по их отработке, в том числе - с привлечением сторонних организаций. Независимо от этого, практически все мероприятия, запланированные на данном этапе работ в той или иной мере реализованы уже в головном образце турбоустановки К-1200-6,8/50. Завершение НИОКР с проведением необходимых опытно-конструкторских работ в подтверждение принятых конструкторских решений по отдельным позициям будет осуществлено уже во время или после изготовления оборудования головных образцов турбоустановки. Коррективы в конструктивные характеристики, в случае необходимости, будут внесены в последующие образцы турбины и оборудование ее систем. Это является общепринятой мировой практикой проектирования и изготовления нового оборудования при сжатых сроках ввода.

В целом, в части обеспечения гарантийной величины электрической мощности турбоустановки К-1200-6,8/50, следует отметить, что:

- гарантийная величина мощности турбоустановки 1195,4 – 1198,8 МВт достигается с учетом расчетного запаса – 0,5%;

- по сравнению с базовым уровнем мощности, соответствующим уровню экономичности базовой турбоустановки (для ТАЭС), за счет повышения экономичности турбоустановки  достигнуто  увеличение мощности на 70,1 МВт (6,2 %).

- долевое участие реакторной установки и турбоустановки в данном увеличении мощности (без учета увеличения мощности за счет повышения тепловой мощности реактора, а только - экономичности блока) составляет, соответственно – 27,6 МВт (2,44%) и 42,5 МВт(3,76%).

В плане дальнейшего повышения экономичности и мощности турбоустановки К-1200-6,8/50, которое может быть реализовано в последующих образцах турбоустановки, наиболее перспективными являются: оптимизация газодинамических характеристик элементов проточной части ЦВД и ЦНД, включая паровпуск и паровыпуск цилиндров, а также оптимизация конструкции диафрагмы последней ступени ЦНД. Предусмотрена проработка  комплекса мероприятий, направленных как на снижение влияния влажности на КПД последней ступени, так и на уменьшение эрозионного износа периферийной части рабочей лопатки последней ступени ЦНД.

После завершения в полном объеме НИОКР, намеченных в рамках мероприятий по обеспечению гарантийной мощности 1195,4 - 1198,8 МВт, в последующих серийных образцах турбоустановки К-1200-6,8/50 можно ожидать увеличения мощности турбоустановки свыше 1200 МВт.

Турбоустановка К-800-130/3000

Паровая конденсационная турбина типа К-800-130/3000 спроектирована для работы в моноблоке с реакторной установкой на быстрых нейтронах       БН-800 тепловой мощностью 2100 МВт на перегретом паре с тепловым циклом с промежуточными сепарацией и одноступенчатым перегревом пара. Турбина адаптирована применительно к условиям площадки блока №4 Белоярской АЭС.

В состав блока №4 Белоярской АЭС включена теплофикационная установка, обеспечивающая отпуск тепла до 250 Гкал/ч при температурном графике теплосети 150/70оС.

Генпроектировщик блока №4 БАЭС – СПбАЭП.

Номинальная электрическая мощность на клеммах генератора на конденсационном режиме – 885 МВт.

Основные технические характеристики турбоустановки К-800-130/3000 приведены в табл. 1.

Конструктивная схема турбины: ЦВД+3ЦНД.

ЦНД применен унифицированный с ЦНД турбины типа К-1000-60/3000 для АЭС нового поколения.

ЦВД – новой разработки, петлевой конструкции, аналогичной применяемой в турбинах ТЭС – 500, 800 и 1200 МВт. Продольный разрез ЦВД приведен на рис.4

 

 

 

Рис. 4  Продольный  разрезы ЦВД турбины К-800-130/3000

 

Термодинамический цикл включает промежуточные сепарацию и одноступенчатый перегрев пара.

Структура системы регенерации 5ПНД+Д+ПВД.

Отличительные особенности тепловой схемы, по сравнению с типовой схемой, принятой для турбоустановок К-1000-60/3000 для АЭС с ВВЭР-1000:

- применение в качестве греющего пара СПП отборного пара из ЦВД (давление ~ 62 кгс/см2 абс.), вместо свежего;

- применение двух ПНД смешивающего типа №№2 и 3, а не одного №2. Такое решение применено ЛМЗ в схемах турбоустановок для АЭС впервые и не имеет аналогов в мировой практике.

В настоящее время осуществляется монтаж турбины, на блоке БАЭС.

Срок ввода – 2013 (2014) г.

После ввода блока №4 БАЭС в эксплуатацию единичная мощность как реактора, так и турбоустановки, будет максимальной среди действующих установок на АЭС с реактором на быстрых нейтронах в мире.

К строительству блоков  с реактором БН-800 и турбиной типа К-800-130/3000 проявляет интерес Китай.

В ближайшее время предполагается подготовка и подписание соответствующего межправительственного соглашения между Китаем и Россией по вопросу сооружения предположительно двух блоков. В случае положительного решения, ЛМЗ будет разработана модификация турбины К-800-130/3000 с учетом отличий условий работы турбоустановки на БАЭС и на площадке в Китае.

Турбоустановка К-1200-6,8/25 для блоков АЭС с ВВЭР-1200.

ЛМЗ имеет благоприятные перспективы развития конструкций и  поставки конкурентоспособных быстроходных паровых турбин для АЭС с технико-экономическими показателями мирового уровня. Тем не менее, в целях расширения портфеля заказов ОАО «СМ» было принято решение о производстве на ЛМЗ мощных тихоходных паровых турбин для АЭС.

ЛМЗ разработан технический проект первой тихоходной турбины мощностью 1200 МВт под условия блоков АЭС-2006. На основе вариантных расчетно-проектных проработок принят вариант турбины с конструктивной схемой турбины– ЦВСД+2ЦНД. Общий вид турбины приведен на рис.4.

 

 

 Рис. 5  Продольный  разрезы турбины К-1200-6,8/25

Турбина состоит из ЦВСД петлевой конструкции (9 активных ступеней – в ЧВД и 4 активных ступеней – в ЧСД с организацией промежуточных сепарации и перегрева пара между ЧВД и ЧСД) и 2-х ЦНД. Ротор ВСД – цельнокованый.

ЦНД – двухпоточный, симметричный, по 5 активных ступеней в каждом потоке. Ротор НД – сварной конструкции.

Длина турбины – 38,3 м.

Разработка ЦНД на стадии рабочего проекта будет осуществлена в двух вариантах – с рабочей лопаткой  длиной 1740 (1760) мм и 1450 (1500) мм, обеспечивающих оптимальную площадь выхлопа для глубокого и ухудшенного вакуума в конденсаторе.

Тепловая схема применена полностью унифицированная со схемой турбоустановки К-1200-6,8/50 (см. рис.3), являющейся типовой схемой для турбоустановок ЛМЗ большой мощности для новых блоков АЭС с ВВЭР.

В тепловой схеме турбоустановки и конструкции турбины, предусмотрены возможность организации дополнительных отборов на СН блока и теплофикационные нужды, принятые в проекте АЭС-2006.

При работе в блоке АЭС-2006 с параметрами свежего пара и охлаждающей воды, как в турбоустановке К-1200-6,8/50 (см. табл. 1), на конденсационном режиме обеспечивается электрическая мощность турбоустановки К-1200-6,8/25 – 1208,6 МВт. 

При разработке технического проекта тихоходной турбины К-1200-6,8/25 было принято во внимание, что после завершения в России работ по созданию отечественного реактора нового поколения типа ВВЭР-1500 (1600) будет реализована Программа по вводу блоков АЭС мощностью ~1600 МВт и более.

Данное обстоятельство учтено в плане возможного использования унифицированной конструкции ЦНД в турбинах мощностью 1200 МВт и 1600 – 1750 МВт при применении соответственно конструктивной схемы турбины ЦВСД + 2ЦНД и ЦВСД + 3ЦНД. Как и в турбине мощностью 1200 МВт, в зависимости от величины давления в конденсаторе, будут использованы модификации ЦНД с lпс=1740(1760) или 1450 (1500) мм.

Создание тихоходной турбины для АЭС, которая может комплектоваться ЦНД с lпс~1760 (1760) и 1450 (1500) мм, в сочетании с имеющимися возможностями быстроходных турбин большой мощности для АЭС, выполненных на базе ЦНД с lпс=1200 мм или 1000 мм, позволит удовлетворить различные предпочтения Заказчиков по числу оборотов турбоагрегата и более гибко реагировать на различные условия эксплуатации в самом широком диапазоне сочетаний мощности турбин и давления в конденсаторе, обеспечивая в каждом случае оптимальную величину суммарной площади выхлопа ЦНД.

Решение ОАО «Силовые машины» о производстве, наряду с быстроходными турбинами большой мощности, также и тихоходных турбин соответствует  концепциям, принятым ведущими зарубежными турбостроительными фирмами. Реализация этого решения позволит восстановить уровень возможностей отечественного турбостроения, существующий до распада СССР, когда тихоходные турбины мощностью 1000 МВт выпускались на Харьковском турбинном заводе, а быстроходные – на Ленинградском Металлическом заводе, и позволит ОАО «СМ» максимально эффективно реагировать на запросы по поставкам энергетического оборудования для АЭС как в России, так и за рубежом.

Представленные выше перечень и краткие характеристики турбоустановок не является исчерпывающими в части типоразмеров установок для строящихся и перспективных блоков АЭС, разработку которых осуществил, выполняет в настоящее время или наметил к разработке завод.

Тем не менее, настоящие материалы дают представление об отличительных особенностях конструкций турбины, конденсатора и тепловой схемы турбоустановок для АЭС, а также о многообразии типоразмеров турбин, которые могут быть предложены  ЛМЗ отечественному и зарубежному заказчику.

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Машиностроение
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Машиностроение:
Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4.25
Ответов: 12


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 13 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2010
Чисто технический вопрос к автору, касающейся конденсатных насосов.
  Цитата:
"Конструктивное исполнение вспомогательного оборудования турбоустановки, включая ПНД, ПВД, деаэратор, конденсатные и питательные насосы, принято аналогичным применяемому в турбоустановках К-1000-60/3000 для новых АЭС. При этом массогабаритные характеристики оборудования будут незначительно увеличены по сравнению с характеристиками соответствующих видов оборудования к турбоустановкам мощностью 1000 МВт."


Какие конкретно конденсатные насосы планируются к использованию (типоразмер)?
 В настоящее время примняются конденсатники одновальной конструкции ОАО "Насосэнергомаш", г. Сумы.
Я с огромным уважением отношусь  к украинским коллегам, тем более, что в настоящий момент наметился сдвиг в политических отношениях наших стран, но дело не в этом.
Одновальные конструкции конденсатных насосов имеют и так значительные габариты (поскольку расчитаны на 1500 об/мин с целью обеспечения достаточных кавитационных характеристик).
Отсюда два вопроса:
1. Есть ли требования по кавитационным характеристикам к конденсатным насосам? Что говорит опыт эксплуатации существующего оборудования?
2. При проектировании места установки конденсатника (сумского) требуется  значительное заглубление входного патрубка (нужен подпор, для обеспечения нормального режима работы насоса). Рассматривается ли вопрос о введении в проект конденсатников двухвальной конструкции (входная ступень работает на 1500 об/мин с целью обеспечения кавитационных характеристик, основная ступень - на 3000 об/мин, что обеспечивает в 1,5-2 раза меньшие габариты)?
Сразу оговорюсь, что двухвальники - еще не до конца отработанная конструкция. Хотя общепромовские поставки на ТЭЦ идут во всю (ОАО "Ливгидромаш", Россия).
Тем не менее, на мой взгляд, за двухвалками - будущее.



[ Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 14/05/2010
Ответ на вопрос по конденсатным насосам в статье:
"Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины".
 
В турбоустановках мощностью 1000 МВт применяются конденсатные насосы производства ОАО "СМНПО им. Фрунзе" и сливные насосы сепарата СПП производства ОАО "Сумский завод "Насосэнергомаш"" (Украина).
В турбоустановках мощностью 1200 МВт (быстроходных) запроектировано применение конденсатных насосов двух подъемов производства ОАО "Пролетарский завод" (Россия), а сливных насосов сепарата – производства ОАО "Насосэнергомаш", аналогичных применяемым в миллионниках.
Для турбоустановки 1200 МВт (тихоходной) насосное оборудование еще не определялось. Аналогичными с насосами быстроходной турбины 1200 МВт могут быть насосы первого подъема. Насосы второго подъема и сливные насосы сепарата СПП могут быть другими в связи с изменениями в тепловой схеме тихоходника (увеличенное разделительное давление, питание ПНД-4 паром меньшего давления, чем разделительное).
Допускаемый кавитационный запас насосов при определенной подаче и оборотах должен быть как можно меньше.
В этой связи двухвальная конструкция конденсатных насосов завода ОАО "Ливгидромаш" является перспективной. Применение же насосов новой конструкции в атомных блоках возможно после отработки их на тепловых блоках.  
 
 
 
Ведущий конструктор  ЛМЗ                                           А.П.Ахтырский


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 17/05/2010
Спасибо за четкий и вразумительный ответ.
Однако, при изучении  на сайте Пролетарского завода основных характеристик КЭНА (конденсатного электронасосного агрегата) вновь возникают вопросы (и хорошо бы, чтоб не у меня одного):
 Для примера, сравним  характеристики  КЭНА 125-140 Пролетарского завода, КсВ 125-140 НЭМа и 1КсВ125-140 "Ливгидромаша".
 - КЭНА 125-140 (данные взяты с сайта Пролетарского завода) расчитан на 3000 об/мин и имеет  допускаемый кавитационный запас 2,5 м. Судя по рисунку  - агрегат заведомо разработан под установку в заглубленное помещение (поскольку не хватает подпора). КПД насоса - слабенький (69%), но тем не менее двигатель 75 кВт - запаса по мощности практически не имеет:
Рнас.=(Q*H)/(367*КПДнас)=69,1 кВт - мощность потребляемая насосом в номинальной точке 125 м3/ч и при напоре 140 м. (А что, интересно, будет с мощностью насоса при увеличении подачи?). Масса агрегата 1300 кг (отметим сразу - многовато). Назначение практически всего ряда насосов - судовые и тепловые энергетические установки.
Общее впечатление от характеристик насоса - бюджетный вариант.
 
- Сумской КсВ125-140 - также разработан на 3000 об/мин. Однако. допускаемый кавитационный запас - 1,6 м (!), КПД насоса повыше - 72% и масса агрегата поменьше - 1000 кг.
И самое главное, сумские насосы имеют референции поставок для АЭС (см. "Насосное оборудование атомных станций", под ред. П.Н. Пака, М,Энергоатомиздат, 2003г.)

- 1КсВ125-140 "Ливгидромаш". Двухвалка. Основная ступень работает от привода 3000 об/мин, бустерная (обеспечивающая кавитационный запас - 1500 об/мин).
Из-за применения бустерной ступени КПД насоса снижен - 63%.
Зато кавитационный запас - 1 м (при этом отсутствует шнек на входе - т.е. существует возможность получения допустимого кавитационного запаса до 0,5 м).
Двигатель (и из-за растраченного КПД на бустерную ступень и из-за запаса по мощности) - 90 кВт. Масса - 1100 кг.
Референций на АЭС - нет. Насосы выпускаются последние 8 лет для ТЭС в объеме 5-8 шт в год. Недостатки (по сути конструктивные недостатки) - они есть. Если одним словом - конструкция капризная. Возможность доработки - если в тендеме с заказчиком - пол-года на КД, пол-года головной образец и испытания, затем подконтрольная эксплуатация. 

Я. избавь бог, не собираюсь ругать чужие конструкции и проталкивать наши, тем более, что и без атомных КсВ работы выше крыши. Но конденсат температурой 125 градусов подхватывать при допустимом кавитационном запасе 2,5 м  - это риск. 
Гл. конструктор динамических насосов ОАО "ЛГ"


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 17/05/2010
" Но конденсат температурой 125 градусов подхватывать при допустимом кавитационном запасе 2,5 м - это риск."Я бы даже сказал +150С и именно с кав. запасом 2,5 м.вод.ст., если речь идет о насосах слива сепарата на блоках АЭС 1000 и 1200 МВт. При этом любой сброс нагрузки более 50 МВт ведет к нестабильной работе насоса и опасному повышению уровня в сепаратосборнике. Не являюсь спецом по насосам, поэтому не могу сказать насколько такие режимы снижают ресурс, однако уверен, что серьезно снижают. Если же говорить о быстром сбросе нагрузки 200 МВт и более, то схема безнасосного слива сепарата ЛМЗ, например на Тяньваньской АЭС, ущербна, поскольку позволяет нести нагрузку не более 400 МВт (трубопровод слива в конденсатор Ду400 с установленным на нем регулирующим клапаном Ду250 и обратным клапаном). Это к тому, что при сбросе 200 Мвт с исходной  нагрузки с 1060 МВт, очень и очень непросто удержать блок, не разгрузившись до тех самых 400 МВт, которые позволяет держать безнасосный слив. И сепаратосборник с разделительной перегородкой перегородкой в таких ситуациях "скорее враг, чем друг".Кто видел "конвульсии" системы слива сепарата на многократных испытаниях ТАЭС, тот поймёт...


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 30/12/2016
Почему ротор ЦНД не моноблок? Без моноблока это, извините, несерьезно! Это не мировой уровень..


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2010
Решения по применяемому термодинамическому циклу и тепловой схеме турбоустановки, обеспечивающие высокую экономичность  и конкурентоспособность турбоустановки, включают:
- применение конденсатора, секционированного по давлению;
- применение развитой системы регенерации (7 ступеней);
 - применение смешивающего ПНД-2 (не имеет аналогов);
- применение закачки конденсата греющего пара СПП в тракт питательной воды с применением насоса КГТН с гидроприводом (не имеет аналогов).
-----------------------------------
это все давно сделано и  работает... с 1980г


[ Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2010
Создание тихоходной турбины для АЭС, которая может комплектоваться ЦНД с lпс~1760 (1760) и 1450 (1500) мм,
---------------------
давно на "Турбоатоме освоено"... ничего нового.


[ Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2010
А что нового можно ждать?


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 14/05/2010
Согласен с Вами!


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 14/05/2010
> давно на "Турбоатоме" освоено

га-га-га

покажите тогда хоть одну харьковскую турбину на 1200МВт


[
Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 13/05/2010
Молодцы, что разработали тихоходку! Нечего Альстом пускать на наш рынок, в т.ч. для постройки российких АЭС за границей.


[ Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 13/05/2010
Надо бы не забыть по турбогенератору сделать запас максимально-допустимой активной мощности, а то будем потом как на Тяньваньской АЭС держать зимой РУ на 99% вместо 100% Nном, потому что генератор грузить больше 1065 МВт нельзя, а из-за эл. сети нагрузка колеблется в приличном диапазоне.


[ Ответить на это ]


Re: Современные быстроходные и тихоходные паровые турбины (Всего: 0)
от Гость на 14/05/2010
забудут... если напомнили о ТяньВане - то забудут точно..


[
Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.15 секунды
Рейтинг@Mail.ru