Parní turbína pro malý modulární reaktor

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem parní turbíny určené pro malý modulární reaktor se zadaným tepelným výkonem 525 MWt. Turbína je koncipována jako kondenzační, s jedním vysokotlakým (VT) a jedním nízkotlakým (NT) dílem, přičemž mezi VT a NT dílem je zařazen separátor a přihřívák páry. Pro tuto variantu bylo sestaveno tepelné schéma obsahující vzduchem chlazený kondenzátor, systém vysokotlaké i nízkotlaké regenerace a celkem šest neregulovaných odběrů – jeden do vysokotlakého ohříváku, jeden do napájecí nádrže a čtyři do nízkotlakých ohříváků. Součástí práce je také porovnání s alternativními variantami tepelného schématu bez separátoru a přihříváku při zachování stejných vstupních parametrů a rozdělením tepelného výkonu mezi dvě shodné turbíny. Pro detailní návrh parní turbíny byla vybrána základní varianta schématu se separátorem a přihříváním, u které byl proveden návrh regulačního stupně v provedení A-kolo a dále byl vypracován termodynamický a konstrukční návrh stupňové části turbíny s reakčním typem lopatkování. V rámci detailního návrhu bylo rozhodnuto o uspořádání turbíny ve formě tzv. „diabolo“ s jedním VT a dvěma NT díly. Turbína je navržena pro jmenovité otáčky 3000 min^(-1), obsahuje regulační stupeň a 16 stupňů rozdělených do 8 kuželů a dosahuje svorkového výkonu 116,98 MW při účinnosti tepelného schématu 0,326 a reheat factor 1,02. Výsledkem je rovněž sestavení provozní charakteristiky turbíny.

The thesis deals with the design of a steam turbine for a small modular reactor with a specified thermal output of 525 MWt. The turbine is designed as a condensing turbine, with one high pressure (VT) and one low pressure (NT) section, with a steam separator and a steam preheater between the VT and NT sections. For this variant, a thermal scheme was constructed including an air-cooled condenser, a high- and low-pressure regeneration system and a total of six unregulated taps - one to the high-pressure heater, one to the feed tank and four to the low-pressure heaters. The work also includes a comparison with alternative variations of the thermal scheme without separator and preheater while keeping the same input parameters and splitting the thermal output between two identical turbines. For the detailed design of the steam turbine, the basic variant of the scheme with separator and superheater was selected, for which the design of the control stage in the A-wheel design was carried out and the thermodynamic and structural design of the turbine stage with reaction type blading was also developed. As part of the detailed design, it was decided to arrange the turbine as a "diabolo" with one VT and two NT parts. The turbine is designed for a rated speed of 3000 min^(-1), contains a control stage and 16 stages divided into 8 cones and achieves a clamp power of 116,98 MW with a thermal scheme efficiency of 0,326 and a reheat factor of 1,02. As a result, the operating characteristics of the turbine are also compiled.