Компоновки и конструкции конденсаторов паровых турбин

По отношению к оси паровой турбины конденсаторы могут располагаться в продольном или поперечном направлениях. При поперечной компоновке оси конденсаторных трубок направлены поперек продольной оси турбины. Продольно расположенные конденсаторы могут выполняться одно-, двух-, и трехсекционными. Из-за различной начальной температуры охлаждающей воды, поступающей в отдельные секции, давление в них будет различным. Такие конденсаторы называются секционированными. По числу потоков охлаждающей воды в отдельном конденсаторе их различают как однопоточные и двухпоточные. Различают также подвальное расположение конденсаторов, боковое и осевое. В основном применяется подвальное расположение. Различные виды компоновок конденсаторов для паровых турбин электростанций показаны на рис. 17.7, а в табл. 17.1 дано их краткое описание.

Таблица 17.1. Компоновки конденсаторов паровых турбин

Описание компоновки конденсатора	Схема на рис.19.6	Паровая турбина
Один подвальный поперечный конденсатор	а	ЛМЗ: К-50-8,8; Т-50-12,8; ПТ-60-12,8; ПТ-80/100-12,8 ТМЗ: ПТ-135/165-12,8 КТЗ: все турбины
Два подвальных поперечных конденсатора	б	ЛМЗ: К-100-8,8; К-200-12,8 ХТЗ: К-160-12,8 ТМЗ: ПТ-175/215-12,8; Т-100-12,8
Один подвальный поперечный конденсатор	в, г	ЛМЗ: К-300-23,5 ХТЗ: К-300-23,5 ТМЗ: Т-250/300-23,5
Два подвальных поперечных конденсатора	д	ХТЗ: К-500-23,5; К-220-4,3
Три подвальных поперечных конденсатора	е	ХТЗ: К-1000-5,9/25-2
Четыре подвальных поперечных конденсатора	ж	ХТЗ: К-500-6,4/50 ; К-750-6,4/50
Два боковых продольных конденсатора	з	ХТЗ: К-1000-5,9/25
Два подвальных продольных конденсатора, подключенных последовательно по охлаждающей воде	и, к	ЛМЗ: К-500-23,5; К-800-23,5; К-1200-23,5
Два боковых продольных конденсатора; каждый из конденсаторов состоит из трех секций, подключенных последовательно по охлаждающей воде	л	ХТЗ: К-1000-5,9/25-1

Рис. 17.7. Компоновочные решения по установке конденсаторов паровых турбин

На рис. 17.8 приведен общий вид одного из двух конденсаторов 800-КЦС-3 для паровой турбины К-800-23,5 ЛМЗ. Конденсатор состоит из двух секций 2 и 6. Охлаждающая вода через два патрубка 10 попадает в переднюю водяную камеру 1, а из нее - в трубки первой секции и затем в промежуточную камеру 4. Из нее вода поступает во вторую секцию 6, затем в заднюю водяную камеру 7 и через два выходных патрубка 8 направляется в систему охлаждения. Каждый конденсатор является одноходовым и однопоточным. Конденсаторы установлены на пружинных опорах 9 таким образом, чтобы создать угол наклона трубок к горизонту (около 3⁰). Такой наклон способствует росту коэффициента теплопередачи от пара к охлаждающей воде. Трубный пучок конденсатора состоит из 19625 трубок с наружным диаметром 28 мм и толщиной стенки 1 мм. Длина трубок в каждой секции 11,53 м, а общая поверхность охлаждения конденсатора составляет 41200 м².

Рис. 17.8. Конденсатор 800-КЦС-3 (один из двух) для паровой турбины К-800-23,5 ЛМЗ:

1 – передняя водяная камера; 2, 6 – первая и вторая секции конденсатора; 3 – входной паровой патрубок;

4 – промежуточная камера; 5 – горловины конденсаторов (переходной патрубок); 7 – задняя водяная камера;

8 – выходные патрубки по охлаждающей воде; 9 – пружинные опоры; 10 - входные патрубки по воде

На рис. 17.9 представлена компоновка трубного пучка рассмотренного ранее конденсатора. Здесь применена «пальчиковая» схема компоновки с разделением трубного пучка на модули 1. Модуль представляет собой сплошной вертикально расположенный массив трубок с ромбической разбивкой. В средней части массива двумя щитами 2 и 3 образована зона отсоса паровоздушной среды (выделенного воздухоохладителя в таком пучке нет). При использовании в качестве материала конденсаторных трубок титанового сплава их приваривают к трубным решеткам.

Рис. 17.9. Трубный пучок конденсатора модульной конструкции

На рис. 17.10 показана конструкция конденсатора теплофикационной турбины Т-250/300-23,5 ТМЗ. По воде конденсатор выполнен двухходовым. Его главной особенностью является наличие встроенного теплофикационного пучка, служащего для нагрева обратной сетевой воды или подпиточной воды в отопительный период. Кроме того, в горловину конденсатора встроен подогреватель низкого давления. Пример компоновки конденсаторов для паровой турбины Т-100-12,8 ТМЗ приведен на рис. 17.11. Большая часть конденсаторных трубок (~ 85%) предназначена для конденсации пара охлаждающей водой. Остальная часть служит для подогрева обратной сетевой воды, поступающей во встроенный пучок через отдельные водяные камеры.

Рис. 17.10. Конденсатор турбины Т-250/300-23,5 ТМЗ:

1 - корпус ЦНД; 2 - встроенные ПНД; 3 - основной пучок; 4 - теплофикационный пучок; 5 – конденсатосборник

Конструктивная схема ЦНД паровой турбины с боковой компоновкой выходных устройств и конденсаторов применяется в турбинах АЭС. Например, Харьковским турбинным заводом эта схема принята в серии тихоходных турбин К-500-5,9/25 и К-1000-5,9/25-1. На рис. 17.11 показана компоновка ЦНД турбины К-500-5,9/25 ХТЗ для АЭС с боковым расположением конденсаторов. К преимуществам такой компоновки относятся уменьшение затрат на строительные конструкции машинного зала, ужесточение фундамента турбины, повышение эффективности выходных устройств, а также наличие вертикальных компенсаторов в корпусе выходного патрубка ЦНД, что дает возможность оптимальной организации взаимных перемещений корпуса ЦНД и конденсатора. Кнедостаткам боковой компоновки выходных устройств относят рост протяженности вакуумных разъемов и опасность заброса влаги в проточную часть последней ступени. Следует отметить, что корпуса ЦНД таких турбин опираются на фундамент боковыми лапами с пружинами, воспринимающими около половины нагрузки от неподвижных частей цилиндра, что снимает с выходных патрубков функции несущей конструкции. Поэтому деформация их корпусов под воздействием высокого перепада давлений и неравномерного прогрева не нарушает условия центровки статорных элементов ЦНД паровой турбины.

Рис. 17.11. Поперечный разрез паровой турбины К-500-5,9/25 ХТЗ