По дисциплине « Тепломеханическое и вспомогательное оборудование тепловых электростанций»
1. Расчетная часть
В данной работе требуется произвести выбор механизмов тягодутьевых машин для котла ТПГЕ-215 при работе на газе. Для этого будет проведён расчётный расход натурального топлива при номинальной нагрузке исходя из тепловой производительности котла и теплоты сгорания газа, количество воздуха необходимое для полного сгорания топлива. Рассчитано количество дымовых газов образующихся при реакции окисления топлива. Определены количество и расчетная производительность дутьевых вентиляторов и дымососов с учетом присосов по тракту. Приняты в зависимости от размера котла напор тягодутьевых механизмов и по полученным расчетным значениям производительности и напора определены по справочным данным типоразмер тягодутьевых машин. Затем расчитана электрическая мощность на валу вентилятора и дымососа , подобран тип электродвигателя. Выбор обоснован.
Насосы и тягодутьевые машины являются неотъемлемой частью технологической схемы тепловой электростанции или отопительно-промышленной котельной. Без них невозможна работа котельных установок, паровых и газовых турбин, теплообменного оборудования, централизованных систем теплоснабжения, то есть всех техэнергетических систем, которые обеспечивают жизнь и деятельность человека.
Основным назначением тягодутьевых механизмов в котельных установках является поддержание оптимального режима горения в топке котла. Под понятием оптимального режима здесь подразумевается поддержание необходимого соотношения “топливо-воздух” и создание наиболее благоприятных условий для полного сгорания топлива во всем диапазоне производительности котельной установки. Для выполнения этого условия необходимо с одной стороны подать нужное количество воздуха в топку, с другой – с заданной интенсивностью извлекать из неё продукты горения.Для нормальной работы котельного агрегата необходим дутьевой вентилятор (ВД), который через воздухоподогреватель подает воздух в топку котла. Дымовые газы высасываются дымососом (Д) из топки и выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Все тягодутьевые машины (за исключением некоторых компрессоров специального назначения) относятся к лопастным машинам радиального или осевого типа. Тягодутьевые машины – устройства, создающие принудительное перемещение воздуха, которое не зависит от разницы в плотности наружного воздуха и газов, нагретых в системе, а также движение дымовых газов в технологических системах промышленных печей и прочих системах сжигания топлива. На сегодняшний день, тягодутьевые машины представляют собой нагнетательное ротационное оборудование с 1–2 ступенями, которое повышает давление среды на 0,6 – 3 кПа. По своему конструктивному исполнению вентиляторы и дымососы изготавливаются осевыми и радиальными (центробежными). Центробежные машины подразделяются на вентиляторы и дымососы одностороннего и двухстороннего всасывания, последние имеют в 1,8-1,9 раза большую производительность. Осевые машины представлены двухступенчатыми дутьевыми вентиляторами и дымососами с диаметрами рабочих колес от 2850 до 4300 мм[1].
Надежность и технико-экономическая эффективность работы тепловых электростанций и теплоснабжающих систем в значительной степени определяется эффективностью использования тягодутьевых машин.
Кроме требований по надежности и экономичности, возможности работы на переменных режимах к ним предъявляются специфические требования, связанные с длительной эксплуатационной компанией, работой при высокой температуре.
1. Расчетная часть
где Vo – теоретический объём воздуха, м3/м3;
коэффициент избытка воздуха в топке =1.02 [1]
присосы в топке для ГП котла =0 [1]
присосы в системе пылеприготовления =0 [1]
присосы воздуха в трубчатом подогревателе для 2 ступеней принимаем =0,06
При сжигании газообразного сухого топлива расчет теоретического объема воздуха производится на основании процентного состава компонентов.
Суммарный расход кислорода, необходимый для сгорания 1м3 природного газа , подсчитывают по формуле , м3,
,
=
Отсюда
Расчетная производительность вентилятора , /
,
где коэффициент запаса=1,1
Количество вентиляторов при производительности котла более 500 / пара принимаем Z=2
Напор дутьевого вентилятора принимаем[1] =4,0 кПа
=,
где коэффициент запаса=1,15
=
1.3 Выбор дутьевого вентилятора
Определяем эффективную мощность на валу ДВ, кВТ
,
,
где
Мощность привода берется с учетом коэффициента запаса =1,05,
N = 1,05 • 539,04 = 566
По найденным расчетным значениям производительности /c = 326521/ и напора = 4,6 кПа=469кгс/ по справочным данным [5] выбираем дутьевой вентилятор- ВДН-26Пу с параметрами:
Производит. Q, тыс. куб./ч – 280/350
Полное давление Pv, кПа (кгс/ кв.м) 2,9/4,58
Макс. КПД % – 83/86
Частота вращения n, об/мин – 594/750
Температура, C0 – 100
Масса, кг без эл.двиг – 8720
1.4 Выбор электродвигателя по параметрам
Выбираем двух скоростной асинхронный трехфазный электродвигатель ДА 30217-4-8/10У1 с параметрами:
Мощность, кВт – 320/630
Напряжение, В – 6000
Частота вращения, об/мин – 594/741
Выпускаемые ОАО «Сибэнергомаш» вентиляторы радиальные имеют широкую область применения . Вентиляционные устройства данной категории с односторонним всасыванием типа ВДН 26-Пу осуществляет подачу воздуха в топки стационарно установленных паровых котлов, производящих 500-2650 тонн пара в час. Применение вентиляторов радиальных (центробежных) типа ВДН допускается в технологических установках с целью перемещения чистого воздуха. Воздушные массы на входе в такие вентиляционные устройства не должны иметь температуру выше +100єС. В рабочем колесе используются пустотелые профилированные лопатки.
Вентилятор ВДН-26Пу втулочно-пальцевой муфтой соединен с двухскорост-ным электродвигателем ДА 30217-4-8/10У1 с частотой вращения 594 и 741 об/мин. при расчетной температуре 30С и давлении 760 мм рт.ст. прокачиваемого воздуха.
ВДН-26 Пу одностороннего всасывания. Основными узлами вентилятора (рис. 1) являются: рабочее колесо, ходовая часть, улитка, всасывающая воронка, осевой направляющий аппарат и рама ходовой части. Рабочее колесо диаметром 2600 мм состоит из крыльчатки и ступицы. Крыльчатка представляет собой сварную конструкцию из 10 пустотелых загнутых назад профилированных лопаток, расположенных между основным и покрывающим коническими дисками. Для обеспечения прочности внутрь пустотелых лопаток завариваются ребра. Ступица вентилятора, изготовленная из стального литья, крепиться к основному диску – крыльчатки заклепками. Крыльчатка в сборе со ступицей закрепляется на валу ходовой части шпонкой и гайкой, навариваемой на конец вала.
Ходовая часть вентилятора состоит из: кованого вала; подшипников качения, расположенных в общем корпусе с горизонтальным разъемом; узла уплотнения и упругой втулочно-пальцевой муфты, соединяющей вал вентилятора с валом электродвигателя.
Подшипник со стороны электродвигателя – опорно-упорный (радиально-упорный сдвоенный шарикоподшипник), с другой стороны – опорный) два радиальных роликоподшипника). Опорный подшипник свободно перемещается в корпусе, за счет чего компенсируются возможные температурные изменения длины вала ходовой части (со стороны муфты) без снятия с вала рабочего колеса. Общий корпус, отлитый из чугуна, исключает коробление в процессе эксплуатации и уменьшает вибрацию подшипника.
Смазка подшипников картерного типа с водяным охлаждением.
Улитка сварная из листовой и профильной стали. На торцевой части улитки со стороны осевого направляющего аппарата имеется лаз для технического осмотра проточной части. Для выема ротора во время ремонтных и монтажных работ на улитке предусматривается съемная часть.
Всасывающая воронка состоит из штампованного листового конуса с цилиндрическим участком на вершине и уплотнительной ленты. Цилиндрический участок воронки образован за счет отбортовки вершины конуса. Уплотнительная лента закладывается внутрь цилиндрического участка конуса и крепится к нему болтами.
Осевой направляющий аппарат состоит: из сварного цилиндрического корпуса с направляющей полосой, по которой на роликах перемещается поворотное кольцо; 12 профилированных лопаток, соединенных с поворотным кольцом рычажной системой, и обтекателя, расположенного по оси корпуса. Лопатки направляющего аппарата могут поворачиваться от 00 (всасывающее отверстие открыто полностью) до 90 градусов. Привод лопаток осуществляется от электроисполнительного механизма МЭО-63.
Рама ходовой части представляет сварную конструкцию из листовой и профильной стали. На раме болтами крепятся корпус подшипников и ограждение муфты, а сама рама притягивается к общему фундаменту фундаментными болтами.
1-улитка; 3-ходовая часть; 4- осевой направляющий аппарат; 5- всасывающая воронка; 6- рабочее колесо; 7-электродвигатель и рама ходовой части.
Рисунок 1-Компоновочная схема дутьевого вентилятора типа ВДН-26Пу.
1.5 Расчет параметров дымососа
Теоретические объемы продуктов сгорания топлива
Теоретические объемы продуктов сгорания Азота,
Теоретические объемы продуктов сгорания трехатомных газов
Теоретические объемы продуктов сгорания водяных паров
где влагосодержание газового топлива=10
откуда, =7,67+1,058+2,16+1,016(1,02-1)9,74=12,89
Объем присосов за пределами котла с учетом присосов в системе золоулавливания и газоходах,
где, присосы в золоуловителях = 0
присосы в газоходах при длине в 70 метров , принимаем [1] =0,07
=(0+,07)9,74=0,68
Объемная производительность дымососа , /
,
где, температура газов перед дымососом =145
-объем уходящих газов из котла, м3
– присос воздуха после котла в золоуловителях и газоходах
, м3
где, -теоретический объем газов, образующихся при горении топлива , м3
-коэффициент избытка воздуха в уходящих газах
,
коэффициент избытка воздуха принимаем[1] = 1,02
присос воздуха в конвективной шахте для ГП котлов [1] = 0
присос в двух трубчатых подогревателях[1] = 0,06
откуда
Расчетная производительность дымососа, / принимается с коэффициентом запаса . Количество дымососов при производительности котла более 500 / пара принимаем Z=2
==170,79
Напор дымососа принимаем =4,0 кПа
=,
где коэффициент запаса=1,2
=
1.6 Выбор дымососа
Определяем эффективную мощность на валу ДС, кВТ
,
,
где
Мощность на валу берется с коэффициентом запаса
,
По найденным расчетным значениям производительности /c=614844/ и напора =4,8 кПа=489,46кгс/ по справочным данным [5] определяем типоразмер ДС. Выбираем центробежный дымосос, одностороннего всасывания ДОД-28,5 с техническими характеристиками:
Диаметр рабочего колеса, мм – 2850
Маховой момент ротора, кгс·м2 – 20000
Производительность, тыс.м3/ч – 680
Полное давление, кПА – 5,1
Температура, °С – 140
Частота вращения, об/мин – 595
Максимально допустимая частота вращения, об/мин – 600
Максимальный КПД, % – 83
1.7 Выбор электродвигателя ДС по параметрам
Выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель ДА302 1859-10У1 с техническими характеристиками:
Мощность, кВт – 1250
Напряжение, В – 6000
Частота вращ., об/мин – 600
Дымосос ДОД-28,5, разработанный ПО «Сибэнергомаш», является осевой двухступенчатой машиной. Основными узлами дымососа (рис.2) являются: всасывающий карман, корпус, направляющий аппарат, ходовая часть, рабочие колеса, диффузор. Всасывающий карман предназначен для присоединения дымососа к газоходу и создания оптимальных условий дымовых газов в дымосос. Всасывающий карман состоит из камеры коробчатой формы и всасывающей воронки и имеет разъем на верхнюю и нижнюю половины. Нижняя половина всасывающего кармана имеет 2 опорные лапы и лаз для доступа в проточную часть машины, верхняя половина присоединяется к газоходу. Корпус для удобства изготовления, транспортировки и ремонта выполнен разъемным . В 1 части корпуса помещается первая ступень повышения давления. Во 2 части – вторая ступень повышения давления, в 3 части – спрямляющий аппарат. В состав корпуса входит также так называемый «кок», соединенный с обтекателем 1 части корпуса. Все три части корпуса и кок имеют общий продольный разъем в горизонтальной осевой плоскости, разделяющий их на нижнюю и верхнюю половины. Каждая из трех частей корпуса состоит из внешнего цилиндра и цилиндрического обтекателя, соединенных между собой вваренными в 1и 2 частях корпуса носовыми частями лопаток соответственно первой и второй ступеней направляющего аппарата и в 3 части лопатками спрямляющего аппарата. Внутренняя поверхность цилиндров корпуса защищена от абразивного износа сменными броневыми листами из углеродистой стали б=10 мм.
Направляющий аппарат, с помощью которого осуществляется регулирование производительности дымососа, включает в себя первую и вторую ступени (соответственно входной и промежуточной направляющей аппарат), состояние их различных по профилю лопаток. Каждая лопатка обеих ступеней состоит из неподвижной носовой части и закрылка, который может поворачиваться вокруг своей оси на + 30градусов против направления вращения ротора и на – 80градусов по направлению вращения ротора. Минимальная производительность дымососа при регулировании «вниз» по квадратичной параболе составляет 15-20% от производительности режима максимального регулирования «вверх». Поворот всех закрылков обеих ступеней направляющего аппарата осуществляется синхронно от общего механизма привода с одним поворотным кольцом, которое с помощью тяги соединено с электроисполнительным механизмом.
Ходовая часть состоит из цельнокованого вала, двух подшипниковых узлов, тормоза с тормозным шкивом, двухвенцовой зубчатой муфты, соединяющей вал с электродвигателем, и двух фланцевых втулок для установки на них рабочих колес. В опорном подшипниковом узле установлен радиальный двухрядный сферический роликоподшипник, воспринимающий только радиальные рабочие нагрузки и имеющий свободу осевого перемещения для компенсации теплового удлинения вала. Тормоз двухколодочного типа с ручным винтовым приводом предназначен для стопорения ротора во время остановок машины, чтобы исключить возможность произвольного вращения под действием самотяги дымовой трубы ТЭЦ, а также для экстренной остановки ротора. Чтобы предотвратить рассоединение винтовой пары в механизме привода тормоза, а также трение колодок о тормозной шкив при работе дымососа, на раме тормоза имеются два регулируемых винтовых упора, в которые должны упираться лапки разведенных тормозных рычагов. Ходовая часть в сборе с рабочими колесами образует ротор.
Каждое из двух рабочих колес состоит из втулки и приваренных к ней 18 рабочих лопаток. Втулка образована ободом и двумя приваренными к ободу и склепанными между собой в центре штампованными дисками тарельчатой формы. Рабочие лопатки вдоль радиуса колеса имеют клиновидную форму с утолщением к ободу. Колеса крепятся к фланцевым втулкам ходовой части с помощью болтовых соединений. Конструкция присоединительной части колеса позволяет производить их замену без снятия подшипников, тормозного шкива, муфты и др. деталей с вала. Оба колеса взаимозаменяемы. Диффузор состоит из конуса, цилиндрического обтекателя, укрепленного в конусе специальными плоскими ребрами, двух труб для прохода маслопроводов и воздухопроводов и овального лаза. Лаз предназначен для доступа к опорному подшипнику ходовой части дымососа.
Смазка подшипников дымососа производится циркулирующим жидким маслом от специальной маслостанции (одной на два дымососа).
1-ходовая часть; 2-всасывающий карман; 3-корпус; 4-входной направляющий аппарат; 5-рабочее колесо первой ступени; 6-промежуточный направляющий аппарат;7-рабочее колесо второй ступени; 8-стрямляющий аппарат; 9-диффузор.
Рисунок 2-Компоновочная схема двухступенчатых дымососов типа ДОД
Вывод
В данной работе, в результате расчетов, мы рассчитали дутьевой вентилятор, имеющий следующие технические характеристики:
– производительность ДВр V, мі/ч…………………………….….326521
– напор ДВр H, кПА…………………………………………………….4,6
– частота вращения вала ДВ n, об/мин………………………….…….750
– КПД расчетный ДВ ………………………………………………0,77
– мощность на валу ДВ N , кВт……………………………….……….566
А также мы рассчитали дымосос, имеющий следующие технические характеристики:
– производительность ДСр V, мі/ч………………………………..614844
– напор ДСр H, кПА…………………………………………………….4,8
– частота вращения вала ДС n, об/мин……………………………….600
– КПД расчетный ДС ………………………………………………0,77
– мощность на валу ДС N , кВт………………………………………1152
Полученные результаты расчетов близки по параметрам выбранным машинам выпускаемым промышленностью: производительность ДВ V, мі/ч-350.000, напор ДВ H, кПА-4,58 КПД максимальный ДВ-0,86 . Производительность ДС V, мі/ч-680.000, напор ДС H, кПА-5,1. , КПД максимальный ДС -0,83 .
Выбранный центробежный дутьевой вентилятор одностороннего всасывания ВДН-26 Пу предназначен для подачи чистого воздуха в топочные камеры котлоагрегатов большой мощности котельных цехов тепловых электростанций или крупных промышленных котельных установок. Такими вентиляторами комплектуются котлы с уравновешенной тягой паропроизводительностью 640-700 т/ч., а также в качестве дымососов на газомазутных котлах с уравновешенной тягой.
Осевой двухступенчатый дымосос типа ДОД-28,5 предназначен для отсасывания дымовых газов из топок котлов на твердом топливе паропроизводительностью 640…700 т/ч, оборудованных эффективно действующими электрофильтрами, а также для отсасывания дымовых газов из топок газомазутных котлов той же паропроизводительности при остаточной запыленности дымовых газов не более 0, 5 г/м3.
Список использованных источников
дутьевой вентилятор электродвигатель дымосос
1 Федорович, Л.А. Методика выбора вспомогательного оборудования ТЭЦ: учеб. пособие для вузов. / Л.А. Федорович, А.П Рыков. – М. : Издательский дом МЭИ, 2007.- 56 с.
2 Рихтер, Л.А. Вспомогательное оборудование ТЭЦ: учеб. пособие для вузов. / Л.А. Рихтер, Д.П Елизаров. В.М. Лавыгин. – М. : Энергоатомиздат, 1987.- 216 с.
3 Черкасский, В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов. / В.М. Черкасский. – М. : Энергия, 1977.- 424 с.
4 РД ФГБОУ «КнАГТУ» 013-2013 «Текстовые студенческие работы. Правила оформления».
5 Григорьев,В.А. Зорин В.М. Теплоэнергетика и теплотехника: справочник/В.А.Григорьев,В.М.Зорин.-2-е изд., перераб. – М. : Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
6 Ривкин,С.Л. Александров,А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара.Таблицы./С.Л.Ривкин. – М. :Энергия, 1980.- 424 с.
Выбор способа регулирования
На комсомольской ТЭЦ-3 установлена турбина Т-180 выполненная на базе турбины К-200.
Т-180 в отличие от К-200 менее металлоёмка за счет уменьшения толщины стенок цилиндра. Такая особенность делает турбину более маневренной при изменениях нагрузки. Именно такие станции наиболее часто и в первую очередь используются для регулирования нагрузки в энергетической системе. Соответственно исходя из этого изменяется нагрузка котла , количество сжигаемого топлива и следовательно изменяется расход воздуха и дымовых газов на тягодутьевых механизмах . И если зимой изменение наг
Часть работы скрыты для сохранения уникальности. Зарегистрируйся и получи фрагменты + бесплатный расчет стоимости выполнения уникальной работ на почту.
рузки не так существенно, т.к. электрическая нагрузка привязана к выработке тепловой энергии, то в летнем режиме изменения достигают 50%.
При применении в качестве регулирующих расход механизмов шиберов и направляющих аппаратов потребление по собственным нуждам станции практически не изменяется, так как электро-двигателя работают с постоянной нагрузкой используя …….При выборе способа регулирования
Экономичность тягодутьевых машин в регулировочном режиме зависит от глубины регулирования и начального положения рабочей точки лопастной машины. При этом следует учитывать приспособляемость агрегата к данному газовоздушному тракту, которая характеризуется максимально возможным кпд машины. Приспособляемость считается высокой если кпд не опускается ниже 72%.
При пониженной нагрузке ТДУ потребляют почти такое же количество энергии, что и при номинальной производительности из-за отсутствия эффективных систем регулирования производительности. Это обстоятельство обусловливает рост величины собственных нужд.
Эффективность регулирования зависит от конструкции направляющего аппарата.
Для вентиляторов применяют специальные шиберы, направляющие осевые аппараты, двухскоростные двигатели. В обоих случаях регулируется поток воздуха за счет его ограничения, сами двигатели работают практически на номинальном режиме.
Наиболее распространенными на сегодня современными способами регулирования вращающихся механизмов в энергетике являются преобразователи частоты.
В общем случае применение преобразователей частоты для управления электродвигателями позволяет сэкономить как минимум 30% электроэнергии по сравнению с традиционными способами управления двигателями. Например, если снизить рабочую частоту всего лишь на 20% (с 50 до 40 Гц), тогда, как это видно на рис.1 , потребление электроэнергии уменьшится вдвое! Помимо энергосбережения преобразователи частоты увеличивают срок службы электродвигателя и трубопроводной арматуры, повышают надежность всей системы, не требуют технического обслуживания.
Внедрение преобразователей частоты для тягодутьевых механизмов (дымососы, воздуходувки, дутьевые вентиляторы и др.) помимо экономии электроэнергии дает ряд существенных преимуществ по сравнению с управлением при помощи шибера.
За счет применения частотно-регулируемых приводов достигается повышение надежности работы котлоагрегата в целом, за счет уменьшения вероятности выхода из строя и увеличения срока службы тягодутьевых механизмов. Тягодутьевые машины являются механизмами с большим моментом инерции, поэтому при их запуске возникают значительные механические и электрические перегрузки. Все это приводит к преждевременному выходу их из строя, и как следствие, остановке котла. Применение преобразователей частоты позволяет осуществлять запуск данных механизмов практически без перегрузок, что положительно влияет на их надежность и срок службы.
Стоит отметить, что за счет частотно-регулируемых приводов (чрп) достигается уменьшение износа электрооборудования. Пуск мощных тягодутьевых машин характеризуется значительными и довольно длительными пусковыми токами и провалами напряжения. Это приводит к негативному влиянию на электрооборудование и электроприемники котельной. Применение преобразователей частоты позволяет свести пусковые токи к минимуму и практически ликвидировать провалы напряжения.
Применение частотно-регулируемого привода позволяет получить значительную экономию электроэнергии за счет регулирования расхода (до 60%).С помощью преобразователей частоты можно регулировать производительность данного тягодутьевого механизма путём изменения уровня частоты вращения, при этом, поддерживая заданный уровень технологического параметра.
Применение частотно-регулируемого привода уменьшает расход топлива (от 2 до 8%) за счет работы вентиляторов в соответствии с текущей нагрузкой котла.
Так как преобразователи частоты не требует обслуживания достигается снижение трудозатрат на техническое обслуживание оборудования и увеличение срока службы агрегатов.
Преобразователи имеют защиту обмоток электродвигателей от увлажнения с помощью которой осуществляется предварительный нагрев двигателя. Данная особенность позволяет избежать необходимости применения дополнительного обогревательного оборудования.
