5-2. КОНСТРУКЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ТУРБИН, РАБОТАЮЩИХ НАСЫЩЕННЫМ ПАРОМ
В СССР турбины насыщенного пара для АЭС с водоохлаждаемыми реакторами проектирует и изготавливает ХТГЗ. Проект турбины К-1000-60/3000 ЛМЗ см. рис. 4-8.
Турбины ХТГЗ устанавливаются на отечественных и ряде зарубежных АЭС с ВВРд и ВГРк. Заводом изготовлены турбины мощностью 75, 220 и 500 ПВт, в производстве находятся турбины Рэ=750 и 1000 МВт. ХТГЗ выпускает турбины насыщенного пара как на п=50 с-1, так и на п=25 с-1. Основные характеристики этих турбин приведены в приложении.
Подробные сведения о турбинах ХТГЗ имеются в [51].
Быстроходные турбины
Серия быстроходных турбин рассчитана на п=50 с-1. В этой серии турбин ХТГЗ использован опыт создания турбин высоких параметров пара для ТЭС мощностью 100, 150, 300 и 500 МВт; широко используются элементы вплоть до целых ЦНД, применяемые в больших сериях турбин высоких параметров ТЭС.
Для ХТГЗ характерно использование при проектировании результатов научно-исследовательских работ, проводимых как на самом заводе, так и с привлечением других научных коллективов, в частности ЦКТИ, ХПИ, МЭИ, ЛПИ, ВТИ.
Турбина К-75-30 состоит из двух цилиндров, мощность агрегата Рэ=75 МВт, расчетные параметры пара: р0=2,85 МПа, t0=231°С [51, 61]. В турбине предусмотрено дроссельное парораспределение с подводом пара через два регулирующих клапана. После ЦВД при давлении рразд≈0,2 МПа и влажности у1=12,1% пар направляется во внешние сепараторы, а затем в ЦНД, повторяющий ЦНД турбины К-100-90 ХТГЗ. Длина лопатки последней ступени l=740 мм, площадь выхода одного потока Ω=4,85 м2.
Турбины К-75-30 (сначала К-70-29) установлены на НВАЭС и на АЭС «Райнсберг» (ГДР) с реактором ВВРд. Тепловая схема включает три ПНД, деаэратор (р=0,33 МПа) и два ПВД.
Рис. 5-3. Тепловая схема турбинной установки ХТГЗ с турбиной К-220-44.
1 — парогенератор; 2 — турбина; 3 — электрогенератор; 4 — конденсатор; 5 — группа ПНД (пять ступеней); 6 — деаэратор 0,6 МПа; 7 — группа ПВД; 8 — сепаратор-промперегреватель (см. приложение).
Подогрев воды производится до tпв=195°С. Благодаря организации шести отборов при 14 ступенях (в одном потоке) проточной части удалось достигнуть высокой эффективности влагоудаления (Ψ=0,15-0,16). Габаритные размеры турбины: длина 12,8 м, ширина вместе с сепараторами 15,7 м, высота 4,2 м.
Опыт эксплуатации этих турбин и комплекс исследований, проведенных непосредственно на АЭС, позволили заводу обоснованно перейти к созданию турбин большей мощности.
Турбина К-220-44 спроектирована на р0=4,3 МПа и t0=255°С и предназначена для большой серии АЭС с ВВРд (первые турбины изготовлены в 1969 г.).
Тепловая схема турбины показана на рис. 5-3. После ЦВД при рразд=0,3-0,33 МПа пар направляется в СПП. Перегрев пара производится до tпп=240°С отборным паром за второй ступенью ЦВД при ротб=1,9 МПа, а затем паром начальных параметров.
Турбина состоит из одного ЦВД и двух двухпоточных ЦНД (рис. 5-4) и спроектирована с сопловым парораспределением и четырьмя регулирующими клапанами. В настоящее время на основе опыта эксплуатации турбина переведена на работу при дроссельном парораспределении. При этом сохранены гарантии по экономичности [40]. Подвод пара производится через четыре стопорных клапана, показанных на рис. 5-5.
После ЦВД пар направляется в СПП, конструкция которого разобрана в § 4-4; перед ЦНД установлены отсечные поворотные заслонки (см. рис. 4-2,а).
В ЦВД расположены 6 ступеней. Ротор ЦВД цельнокованый, рабочие лопатки с грибковыми хвостовиками. В ЦНД, имеющем проточную часть, аналогичную ЦНД серийных турбин К-300-240 и К-500-240 ХТГЗ, по пять ступеней в потоке. Турбина спроектирована в двух модификациях: при расчетном рк=2,9 кПа — с последней лопаткой длиной 1030 мм, uп=559 м/с и Ω=8,19 м2 и при рк=5,2 кПа — с лопаткой l=852 мм, uп=503 м/с, Ω=6,26 м2.
Ротор ЦНД сварно-кованый, состоит из семи участков. Роторы турбины имеют следующие (с учетом податливости) критические частоты: ЦВД — 35,5 с-1 (т. е. гибкий), ЦНД — 58,4 с-1 (т. е. жесткие). Наибольший диаметр шейки вала 520 мм. Все диафрагмы турбины стальные; в ЦВД половинки диафрагм сболчиваются. В последней ступени ЦНД сопловые лопатки полые, с внутриканальной сепарацией, конструкция лопаток представлена в §3-1.
Рис. 5-4. Паровая турбина К-220-44 ХТГЗ.
а — продольный разрез. Показан один из двух ЦНД; б — поперечный разрез по паровпуску.
Высокая эффективность сепарации в такой системе позволила применить последнюю лопатку с окружной периферийной скоростью uп=559 м/с. Кромки рабочих лопаток последних ступеней ЦНД для защиты от эрозии имеют электроискровое упрочнение. Выход из ЦВД производится через ресиверы диаметром 1200 мм. Корпус ЦВД сварно-литой. Материалы, из которых изготовлены основные детали турбины, представлены ниже, в табл. 5-2.
Фундамент турбины рамного типа, на который опирается посредством выносных опор ротор и через лапы цилиндр высокого давления. Опоры ЦНД встроены в патрубки и связаны с ригелями фундамента через металлоконструкции ЦНД. По периметру патрубка расположены балконы ЦНД. Фикс-пункт находится в поперечной плоскости, проходящей через середину ЦНД 1; второй фикс-пункт имеется у ЦНД 2 и образуется двумя поперечными шпонками в фундаментных плитах. Таким образом, оба ЦНД не имеют между собой жесткой связи и соединяются кожухом, закрывающим участок валопровода между ними.
Полные размеры турбины: длина 23,2 м, ширина 8,7 м, высота 6,25 м. Масса турбины 710 т.
Рис. 5-5. Стопорный клапан подвода пара турбины К-220-44 ХТГЗ.
Рис. 5-6. Тепловая схема турбинной установки с турбиной К-500-65/3000 ХТГЗ.
1— канальный реактор ВГРк; 2 — барабан-сепаратор; 3 — барботер; 4 — технологический конденсатор; 5 — пятицилиндровая турбина; 6 — сепаратор-перегреватель; 7 — электрический генератор; 8 — основной конденсатор; 9 — конденсатоочистка; 10 — группа ПНД (четыре ступени); 11 — деаэратор (0,5 МПа); 12 — пар на уплотнения турбины; 13 — главные циркуляционные насосы (см. приложение).
Система регулирования турбины, конструкция СПП, вопросы и итоги ее эксплуатации см. в § 6-2, 4-4, 7-1, 7-2 и 7-4.
Турбина К-500-65/3000 изготовлена в 1970 г. В эксплуатации на ЛАЭС и других электростанциях находится несколько таких агрегатов. Турбина Рэ=500 МВт рассчитана на работу с ВГРк при р0=6,45 МПа, t0=280°С и рк=3,9 кПа. При том же разделительном давлении рразд=0,35 МПа, что и в турбинах К-220-44 (это объясняется использованием одного и того же ЦНД), осуществляются внешняя сепарация и двухступенчатый перегрев пара до tпп=265°С. В турбине предусмотрено шесть регенеративных отборов, tп.в=166°С (рис. 5-6).
Влажность пара перед сепаратором у0=15,3%, а за последней ступенью ук=7,1%. При расходе пара в конденсатор 444 кг/с выходная потеря составляет ∆hмин =43,5 кДж/кг, а расчетный к.п.д. установки ηэбр — 32,4%.
В турбине (рис. 5-7) выполнено дроссельное парораспределение, подвод пара осуществляется через два блока сдвоенных комбинированных стопорно-регулирующих клапанов, присоединенных к нижней половине ЦВД. Такая конструкция компактна, уменьшает расход металла и существенно сокращает потери дросселирования.
Турбина (на n=50 с-1) состоит из пяти цилиндров (рис. 5-7,а). Конструкция с четырьмя ЦНД, симметрично расположенными по обе стороны ЦВД, применена впервые в мировом турбостроении. К ЦВД (рис. 5-7,б) по обе стороны присоединяются по два двухпоточных ЦНД, близких по конструкции к ЦНД турбины К-220-44 и широко использующих элементы ЦНД турбин К-300-240 и К-500-240. Высота последней лопатки l=852 мм.
Во всех цилиндрах турбины принята двухпоточная конструкция. В каждом потоке ЦВД и ЦНД по пяти ступеней. Материалы деталей турбины см. в табл. 5-2. Выбор материалов учитывает специфические особенности работы установки на радиоактивном паре и возможность повышенного коррозионно-эрозионного износа в области плотного влажного пара. Поэтому здесь шире, чем в турбине К-220-44 ХТГЗ, предназначенной для работы на двухконтурных АЭС, используются высокохромистые стали, а также стали аустенитного класса.
Корпус ЦВД двойной; в первых двух ступенях его, как и в ЦНД, диафрагмы располагаются в обойме, образующей внутренний корпус. Подвод пара в ЦНД выполняется через нижнюю половину; из каждого ЦНД пар выходит в свой конденсатор. Выходные патрубки ЦНД сварные.
Каждый ротор турбины покоится на двух опорных сферических подшипниках. Эти подшипники могут быть как обычного типа со сплошной баббитовой заливкой, так и сегментными. В последнем случае не только повышается устойчивость агрегата, но существенно снижаются механические потери, что ощутимо в такой конструкции с большим числом роторов и опор. Упорный подшипник типа Кингсбери располагается между ЦВД и ЦНД. Для уменьшения мощности холостого хода и повышения надежности подшипников применяется гидравлический подъем роторов при работе на валоповоротном устройстве, которое располагается между двумя ЦНД. В турбине предусмотрено четыре фикс-пункта: у ЦНД 1, 2 и 4 и общий — для ЦВД и ЦНД 3. Фундамент агрегата рамный, со встроенными в выходные патрубки ЦНД опорами, связанными с ригелями фундамента.
Все роторы турбины жесткие (с учетом податливости опор). Схема уплотнений показана на рис. 4-5,б и в. Отсечные клапаны (заслонки) располагаются после каждого СПП. Конструкция СПП рассмотрена в § 4-4. В компоновке агрегата обращает внимание расположение всех трубопроводов ниже отметки обслуживания. Ресиверы выполнены из нержавеющей стали, сварными. Длина турбины 40 м,
Рис. 5-7. Турбина К-500-65/3000 ХТГЗ. а — продольный разрез турбины; б — цилиндр высокого давления; в — поперечный разрез по паровпуску.
Рис. 5-8. Паровая турбина К-750-65/3000 ХТГЗ (Рэ=750 МВт, n=50 с-1). По обе стороны ЦВД располагаются по два ЦНД.
длина всего агрегата с электрогенератором 57 м. Масса агрегата 1523 т, масса четырех конденсаторов — 1170 т.
Схема регулирования рассматривается в § 6-2, а в гл. 7 представлены данные по эксплуатации агрегата. В связи с установкой двух турбин на блок предусмотрена независимая работа каждого агрегата.
Кроме описанных выше трех турбин насыщенного пара на ХТГЗ спроектирована турбина К-750-65/3000 на n=50 с-1. Две такие турбины при тепловой схеме, близкой к схеме турбины К-500-65/3000, и тех же начальных параметрах пара (р0=6,45 МПа, пар насыщенный) и рк=4,4 кПа комплектуются с реактором ВГРк-1500, т. е. также работают радиоактивным паром. Температура питательной воды tп.в=185-190°С, промперегрев до tпп=263°С, конечная расчетная влажность ук=0,14. Расчетный к.п.д. установки — 33,7%.
Основными особенностями по сравнению с турбиной К-500-65/3000 являются применение лопатки последней ступени длиной 1030 мм, повышение примерно в 1,5 раза разделительного давления. Для увеличения экономичности ЦВД при меньшем его теплоперепаде снижаются диаметры как ступеней, так и концевых уплотнений. При этом ротор высокого давления становится уже гибким, однако расположение его между четырьмя жесткими роторами ЦНД обеспечивает надежную работу всего валопровода (рис. 5-8). Длина агрегата без электрогенератора равна 41,4 м.
Тихоходные турбины
Заводом спроектирована и начата изготовлением серия тихоходных (на n=25 с-1) турбин мощностью 500 и 1000 МВт, рассчитанных на работу насыщенным паром как для ВВРд, так и для ВВРк при двух значениях конечного давления р=5,8 кПа и рк=3,9 кПа. Серия турбин имеет большую степень унификации, в частности по проточным частям. Конструктивные схемы турбин серии показаны на рис. 5-9. Важнейшие характеристики турбин представлены в табл. 5-1.
Унификация тихоходных (на n= 25 с1) турбин ХТГЗ
* С боковыми конденсаторами.
** С подвальными конденсаторами.
Во всех турбинах используется почти неизменная проточная часть высокого давления, имеющая семь ступеней активного типа с d=1,7 м и высотами лопаток от l=86 и 114 мм до l=240 мм. Часть среднего давления в зависимости от pκ и, следовательно, числа ЦНД имеет 4 или 5 ступеней с dκ=2,0 м и высотами рабочих лопаток от l=220 до l=500 или 600 мм. В каждом потоке ЦНД — 4 или 5 ступеней. Последняя ступень имеет длину рабочей лопатки 1450 мм, отношение Θ=2,86, кольцевую площадь Ω=19 м2 (рис. 5-10). Все турбины с дроссельным парораспределением.
Рис. 5-9. Конструктивные схемы серии тихоходных турбин ХТГЗ (см. табл. 5-1).
Для турбин мощностью Рэ=1000 МВт имеется модификация без ЦСД. В этом случае ЦВД тот же, что и в предыдущих модификациях, а ЦНД имеет уже семь ступеней с высотой первой рабочей лопатки l=100 мм или l=75 мм (первое значение относится к варианту IIIа, второе — к IIIб).
Рассмотрим некоторые общие принципы, заложенные ХТГЗ при проектировании серии тихоходных турбин [60].
- Широкое использование конструктивных и технологических решений, апробированных в быстроходных турбинах завода. Сюда относятся использование сварных жестких роторов, типы подшипников, применение нержавеющей стали для сварных диафрагм высокого давления, сболчивание половин диафрагм, защита посадочных мест и разъемов наплавками и наделками из нержавеющей стали, комбинированные стопорно-регулирующие клапаны, система влагоудаления, в том числе полые сопловые лопатки последних ступеней с внутриканальной сепарацией.
- Невозможность или нежелательность пропорционального увеличения размеров деталей по сравнению с быстроходными агрегатами. Это объясняется ограничением габаритов ряда деталей по условиям транспортировки; чрезмерным утяжелением некоторых деталей; трудностями обеспечения необходимой жесткости, достаточной для надежной центровки; трудностями при выполнении фундамента, отвечающего требованиям статической и динамической прочности и жесткости.
Рис. 5-10. Последняя лопатка тихоходных (на n=25с-1) турбин ХТГЗ длиной 1450 мм.
Турбина К-500-60/1500 (рис. 5-11) предназначена для АЭС с ВВРд электрической мощностью 1000 МВт (две турбины на один реактор) и рассчитана на работу насыщенным паром с р0=5,88 МПа, с внешней сепарацией при рразд≈1,2 МПа и двухступенчатым промперегревом до tпп=250°С. Предусмотрено семь отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды до tп.в=223°С. Расчетное давление рк=5,8 кПа (см. приложение).
Подвод пара производится через два комбинированных стопорно-регулирующих клапана (см. рис. 4-1,а) к нижней половине цилиндра.
Рис. 5-11. Турбина ХТГЗ насыщенного пара Рэ=500 МВт на η=25 с-1.
а — продольный разрез; б — поперечное сечение по боковым конденсаторам; 1 — конденсатор; 2 — гибкие опоры; 3 — компенсаторы; 4 — корпус подшипника; 5 — корпус ЦНД; 6 — ПНД (см. рис. 5-11,б на стр. 126).
После СПП предусмотрены отсечные клапаны (рис. 5-12). Турбина состоит из двух цилиндров (рис. 5-11,а). В первом цилиндре совмещены ЧВД и ЧСД с противоположным направлением потоков, во втором — двухпоточный ЦНД. Однопоточная конструкция ЧВД и ЧСД позволила иметь достаточные высоты лопаток и тем самым относительно высокий к.п.д. и использовать без изменений проточные части путем удвоения для турбины мощностью 1000 МВт. Облопачивание ЧВД и ЧСД — обычного для ХТГЗ активного типа с ленточными бандажами, довольно большими хордами рабочих лопаток и хвостовиками грибковой конструкции.
Ротор первого цилиндра сварной — из четырех элементов, барабанной конструкции, что позволяет снизить уровень термических напряжений при резком изменении температуры пара при пуске и сбросе нагрузки.
Рис. 5-12. Отсечной клапан после СПП тихоходных турбин ХТГЗ.
Длина ротора 11 м, масса 70 т. Корпус первого цилиндра двойной с внутренней частью, охватывающей первые три ступени, что опять же связано с необходимостью снижения термических напряжений. Остальные ступени ЧВД располагаются в двух обоймах. Материалы, из которых изготовлен корпус и другие детали турбины, приведены в табл. 5-2.
Подвод пара производится через вертикальные патрубки с поршневыми кольцами. Отборы из ЧВД осуществляются после 3-й, 5-й и 7-й ступеней. Все диафрагмы ЧВД и ЧСД, кроме последней ступени, крепятся попарно. Кольцевой выступ внутреннего корпуса разделяет ЧВД и ЧСД. Для уменьшения габаритов в первом цилиндре выделен отдельный выходной патрубок, выполняемый из углеродистой стали и соединенный с корпусом вертикальным фланцем.
Корпус цилиндра опирается лапами на корпус переднего подшипника, а выходной патрубок — непосредственно на фундамент с помощью боковых балконов. Корпус первого цилиндра соединен с корпусами переднего и средних подшипников через Т-образные шпонки.
Каждый из роторов опирается на два опорных подшипника со сферическими вкладышами. Между цилиндрами расположен упорный подшипник. Сварной ротор ЦНД состоит из восьми дисков без центральных отверстий, промежуточного участка и двух хвостовиков.
Материалы деталей турбин насыщенного пара ХТГЗ [51]
Максимальный диаметр (первых дисков) около 3 м. Длина ротора 11,5 м, масca 156 т. В отличие от сварных роторов быстроходных турбин ХТГЗ хвостовые части выполняются отдельно от дисков, что облегчает изготовление ротора.
Диафрагмы в ЦНД также сварные, со сболченными половинами. Корпус ЦНД — одностенный, опирается на фундамент боковыми лапами. В этих лапах находятся специальные пружины, воспринимающие около половины нагрузки неподвижных частей ЦНД. Корпуса подшипников опираются непосредственно на массивные тумбы фундамента. Корпуса концевых уплотнений жестко соединены с корпусами подшипников и имеют гибкие связи с корпусом ЦНД.
Такая конструкция цилиндра позволяет в значительной степени снять с громоздких выходных частей турбины функции несущей конструкции. Деформации выходных патрубков под действием атмосферного давления или неравномерного нагрева не нарушают центровку проточной части.
В данной конструкции вертикальная нагрузка на фундамент определяется массами ротора и неподвижных частей ЦНД (всего примерно 550 т). Масса же конденсаторов, составляющая с водой около 1800 т, в нагружении фундамента собственно турбины не участвует.
В турбине принята схема с боковым выходом пара из ЦНД и боковым расположением конденсаторов (рис. 5-11,б). Преимуществами такой конструкции являются существенное упрощение и ужесточение фундамента турбины, уменьшение высоты фундамента. Боковой выход пара сокращает окружную неравномерность давления за лопатками последней ступени, что в немалой степени повышает их динамическую надежность; более благоприятны условия для восстановления давления от последней ступени к конденсатору; также улучшается центровка агрегата.
В то же время недостатками такой конструкции являются дополнительные сложности при ремонте и обеспечении плотности, так как увеличивается общая протяженность вакуумных разъемов (в конструкциях ХТГЗ по сравнению с подвальным расположением конденсатора эта протяженность увеличивается примерно на одну треть). В боковых конденсаторах имеется некоторая опасность заброса воды в проточную часть турбины.
Рис. 5-13. Турбина ХТГЗ мощностью Рэ=1000 МВт на 25 с-1 для АЭС с ВВРд (вариант с ЦСД и двумя ЦНД на рк=5,8 кПа).
Завод принял ряд мер для улучшения эксплуатационных свойств и ремонтопригодности, значительно переработал конструкцию по сравнению с распространенными в Англии интегральными конструкциями боковых конденсаторов. В конструкции ХТГЗ боковые конденсаторы располагаются отдельно от турбины. При этом облегчается разборка вертикальных разъемов за счет установленных на выходных патрубках компенсаторов, дающих возможность взаимных относительных перемещений корпуса ЦНД и конденсаторов. Конденсаторы выполнены несимметрично относительно горизонтального разъема турбины (рис. 5-11,6), что снижает опасность заброса воды. Разделение конденсаторов на две секции по воде сокращает мощность насосов охлаждающей воды.
Тихоходные турбины 1000 МВт могут устанавливаться как в одноконтурных схемах с ВГРк при начальном давлении насыщенного пара р0=6,45 МПа, так и в двухконтурных схемах с ВВРд при начальном давлении пара р0=5,88 МПа. В последнем варианте пар на входе может быть как насыщенным, так и слегка перегретым (до t0=310°С). Для всех этих случаев разработано несколько модификаций турбины при значительной степени их унификации. При этом в зависимости от расчетного давления в конденсаторе меняется и число цилиндров низкого давления. Основные конструктивные схемы и сведения по ним приведены в табл. 5-1 и на рис. 5-9. Принципиально отличающимися модификациями являются три:
турбина с отдельно выделенным цилиндром среднего давления и боковыми конденсаторами;
турбина без ЦСД с боковыми конденсаторами;
турбина без ЦСД с подвальными конденсаторами.
Преимуществами турбины с выделенными ЦСД являются:
полная унификация проточной части с турбиной К-500-60/1500 при тех же р0, t0 и рк;
невысокие параметры пара на входе в ЦНД и небольшое число ступеней в ЦНД, что облегчает конструирование этого наиболее сложного элемента турбины и повышает его надежность;
несколько лучшая экономичность, так как к. п. д. ступеней ЧСД оказывается выше, чем срабатывающих тот же теплоперепад первых ступеней ЦНД из-за меньших размеров лопаток (поток делится еще на два или при трех ЦНД на три части).
Однако в связи с потерей выходной скорости после ЧСД и потерь в перепускном ресивере между ЦСД и ЦНД разница в экономичности двух модификаций оказывается очень небольшой.
Недостатками же варианта турбины с ЦСД являются большее число опор, более сложная система валопровода, дополнительные ресиверы между ЦСД и ЦНД, несколько большие габариты турбины. Технико-экономически эти варианты примерно равноценны.
Турбина К-1000-60/1500 в модификации с ЦСД и боковыми конденсаторами (рис. 5-13) имеет высокую степень унификации с турбиной К-500-60/1500 (см. табл. 5-1). Отметим особенности этой конструкции. После ЦВД с ротором барабанного типа пар через верхние ресиверы направляется в СПП, откуда, пройдя через отсечные клапаны (рис. 5-12), поступает в нижнюю половину ЦСД. Перепуск в ЦНД осуществляется через верхние ресиверы.
Конденсаторы турбины — бокового расположения, одноходовые, последовательно включены по охлаждающей воде. В варианте турбины, рассчитанном на рк=5,8 кПа при двух ЦНД, суммарная поверхность конденсаторов составляет около 9 тыс. м2 с конденсаторными трубками длиной 10 м. При глубоком вакууме (рк=3,9 кПа) и трех ЦНД суммарная поверхность конденсаторов увеличилась незначительно, а длина трубок равна 9 м. При. трех конденсаторах, разделенных промежуточными водяными камерами, предусмотрены специальные каналы для выемки трубок из среднего конденсатора. В промежуточных водяных камерах имеются проемы для подхода к опорам подшипников на отметке обслуживания турбоагрегата.
Другой модификацией турбины не предусматривается ЦСД. При давлении в конденсаторе рк=5,8 кПа турбина состоит из трех цилиндров (рис. 5-14). ЦВД полностью унифицирован с ЦВД, рассмотренной выше турбины. Далее располагаются два ЦНД. Цилиндр низкого давления семиступенчатый (в каждом потоке), последние четыре ступени, включая лопатку длиной 1450 мм, унифицированы с другими тихоходными турбинами ХТГЗ.
Рис. 5-14. Продольный разрез турбины ХТГЗ Рэ=1000 МВт 25 с-1 с подвальным конденсатором и двумя ЦНД на рк=5,8 кПа.
Ротор выполнен сварным из десяти частей, длиной 12,5 м, пролетом (расстоянием между осями подшипников) 10 м и диаметром шеек 800 мм. Как и роторы ЦНД других тихоходных турбин, для уменьшения габарита ротор транспортируется по железной дороге без лопаток двух последних ступеней; в этом случае диаметр его составляет около 4 м. Масса необлопаченного ротора равна 156 т, а облопаченного — 182 т.
Корпус ЦНД двойной. Во внутреннем корпусе расположены первые четыре ступени обоих потоков. Конструкция ЦНД обеспечивает раздельное и независимое опирание на фундамент опор подшипников, ротора и внешнего корпуса и независимую поперечную центровку внутреннего корпуса относительно фундамента.
Внешний корпус сварной, к нижней половине его приваривается переходной патрубок конденсатора. По условиям транспортировки верхняя половина внешнего корпуса состоит из семи частей, а нижняя — из четырех. Внутренний корпус также сварной, паровпускная часть сварно-литая. Подвеска ее обеспечивает свободу тепловых расширений.
При расчетном давлении в конденсаторе рк=3,9 кПа турбина имеет три ЦНД.
Конденсаторы располагаются под турбиной — подвально, что позволяет для одноконтурных схем расположить всю трассировку трубопроводов и водяную часть установки ниже отметки обслуживания.
Сравнивая конструкции турбины мощностью 1000 МВт без ЦСД с подвальными и боковыми конденсаторами, отметим, что при боковых конденсаторах ширина машинного зала одной установки составляет 48 м, а при подвальных — 45 м. Необходимая высота подъема крюка мостового крана в случае боковых конденсаторов на 4—6 м меньше, однако в случае одноконтурной схемы, когда необходима биологическая защита, эта разница в высоте машинного зала существенно уменьшается, так как высота защитного блока определяется высотой конденсатора.
Конденсаторы турбин насыщенного пара ХТГЗ отличаются увеличенными расходами пара и, следовательно, большой нагрузкой. У турбин К-220-44 имеется два конденсатора, а у К-500-65/3000 — четыре конденсатора с поверхностью, равной примерно 10 тыс. м2. Таким образом, на единицу поверхности в конденсаторах этих турбин приходится примерно· половинная мощность по сравнению с турбиной К-500-240 ХТГЗ для ТЭС высоких параметров.
Конденсаторы быстроходных турбин ХТГЗ — подвальные, расположены поперек оси турбины и выполняются одноходовыми по воде с трубками длиной 9-10 м, диаметром 26/28 мм. Всего в конденсаторе 15,5 тыс. трубок. В подвальном конденсаторе тихоходных турбин 26 тыс. трубок. Материалы, из которых изготавливаются основные элементы и детали конденсаторов, представлены в табл. 5-2.
Боковые конденсаторы (см. рис. 5-11,б) у турбины К-500-60 /1500 — двухходовые, а у турбины К-1000-60/1500 — одноходовые. Гравитационное усилие бокового конденсатора с водой воспринимается системой гибких стержней, расположенных вдоль конденсатора под каждой трубной доской [51].
Конструкции конденсаторов для АЭС с ВВРд, т. е. при двухконтурных схемах АЭС, практически такие же, как для ТЭС. Для АЭС с ВГРк, т. е. при одноконтурных схемах, вносятся дополнения в конструкцию, связанные с необходимостью быстрого и полного дренирования, с требованиями отсутствия застойных зон. Для этого предусматриваются отверстия для удаления конденсата с поверхностей днища в конденсатосборник, дополнительные отверстия во всех горизонтальных участках.
Во всех турбинных установках ХТГЗ применяет пароструйные эжекторы. Материалы для них см. табл. 5-2. Для двухконтурных схем АЭС ПНД такие же, как и для ТЭС; при одноконтурных схемах ПНД имеют специальную конструкцию с трубками, выполненными из стали 0Х18Н10Т и трубными досками из стали 12Х18Н9Т.
В настоящее время ХТГЗ разрабатывает проект тихоходных турбин мощностью 1500— 2000 МВт.
