МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________
Направление подготовки:140100 Теплоэнергетика и теплотехника
Профиль подготовки: Профиль 2
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
" Схемы, оборудование и эксплуатация энергетических установок - 2 "
Цикл: | профессиональный | |
Часть цикла: | Вариативный, по выбору | |
№ дисциплины по учебному плану: | ИТАЭ; Б3.16.2 | ИТАЭ; Б3.16.2 |
Часов (всего) по учебному плану: | 144 | |
Трудоемкость в зачетных единицах: | 4 | 6 семестр – 4 |
Лекции | 30 час | 6 семестр |
Практические занятия | 30 час | 6 семестр |
Лабораторные работы | 0 час | Не предусмотрено |
Расчетное задание | 18 час | 6 семестр |
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего) | 84 час | 6 семестр |
Экзамены | 36 час | 6 семестр |
Курсовые проекты (работы) | 36 час | 7 семестр |
Москва - 2010
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение теории, конструкций, практики проектирования, условий и режимов эксплуатации энергетических турбомашин тепловых и атомных электростанций, понимание взаимосвязи работы паровых и газовых турбин с технологическими процессами в оборудовании тепловых схем энергоблоков разного назначения.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
· к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей
ее достижения (ОК-1);
· в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);
· к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
· применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации с использованием компьютера, как средства работы с ней (ОК-11);
· к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);
· использовать информационные технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в своей предметной области (ПК-1);
· демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
· способностью и готовностью использовать нормативные правовые документы в
своей профессиональной деятельности (ПК-4);
· анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-6);
· проводить расчеты по типовым методикам и проектировать отдельные детали и
узлы с использованием стандартных средств автоматизации проектирования в
соответствии с техническим заданием (ПК-9).
Задачами дисциплины являются:
· изучение обучающимися тепловых и аэродинамических процессов в проточной части паровых и газовых турбин ТЭС и АЭС, а также турбомашин парогазовых установок, физико-математических моделей этих процессов, освоение методик расчета и проектирования названного класса энергетических турбин;
· приобретение навыков выбора турбомашин и оптимизации технических решений к заданным условиям, решения задач надежности и технологичности наиболее ответственных их элементов и узлов, ознакомление с характеристиками переменных режимов и условиями эксплуатации турбоустановок;
· развитие мышления и практических навыков, приобретенных обучающимися при изучении дисциплин математического и естественнонаучного циклов, с ориентацией на профессию.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилю «Тепловые электрические станции» направления 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Математика", "Физика", "Теоретическая механика", "Техническая термодинамика", "Гидрогазодинамика", "Информационные технологии", "Численные методы моделирования. Прикладное программирование", "Начертательная геометрия. Инженерная графика", "Котельные установки и парогенераторы", "Ядерные энергетические установки".
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении бакалаврской выпускной квалификационной работы и изучении дисциплин профессионального цикла «Тепловые и атомные электрические станции», «Парогазовые и газотурбинные установки», «Теория автоматического управления", "Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологии", "Схемы, оборудование и эксплуатация энергетических установок", "Технологические процессы и производства", "Основы централизованного теплоснабжения", "Тепломеханическое и вспомогательное оборудование электростанций", "Физико-химические процессы в энергетике", "Режимы работы и эксплуатация ТЭС", а также программ магистерской подготовки.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
· основные источники научно-технической информации по типам, конструкциям, условиям применения и эксплуатации энергетических турбин для ТЭС и АЭС (ОК-1, ОК-7, ПК-6, ПК-17);
· конструкции турбин современных энергоблоков ТЭС и АЭС (ПК-2, ПК-10);
· особенности применения турбомашин в составе парогазовых установок (ОК-6).
Уметь:
· самостоятельно разбираться в нормативных методиках расчета и применять их для решения поставленной задачи (ОК-7);
· использовать стандартные программы расчетов базовых характеристик энергетических турбин и турбомашин парогазовых установок (ПК-1);
· проводить расчеты по типовым методикам и проектировать отдельные детали и узлы с использованием стандартных средств автоматизации проектирования в соответствии с техническим заданием (ПК-10);
· осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые материалы (ПК-6);
· анализировать информацию о новых технологиях в турбостроении (ПК-17).
Владеть:
· терминологией в области турбостроения и теплоэнергетики (ОК-2);
· навыками дискуссии по профессиональной тематике (ОК-12);
· навыками применения полученной информации при выборе типа и мощности турбин, условий их эксплуатации (ПК-6);
· информацией об основных технических параметрах турбинного оборудования электростанций для использования при формировании тепловых схем энергоблоков, реконструкции и модернизации существующих турбоустановок (ПК-17).
4.____ СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единиц, 144 часов.
№ п/п | Раздел дисциплины. Форма промежуточной аттестации | Всего часов на раздел | С е м е с т р | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и | Формы текущего контроля успеваемости (по разделам) | |||
лк | пр | лаб | сам. | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | Введение в курс и общая характеристика турбоустановок ТЭС и АЭС. | 6 | 6 | 4 | 2 | - | - | |
2 | Турбинные ступени, их расчет и проектирование | 46 | 6 | 8 | 10 | - | 28 | Выполнение типового расчета, |
3 | Конструкции и особенности проектирования паровых турбин | 8 | 6 | 4 | 4 | - | - | |
4 | Переменные режимы работы паровых турбин и системы их парораспределения | 22 | 6 | 6 | 6 | - | 10 | Контрольная работа |
5 | Турбины для комбинированной выработки теплоты и электрической энергии. Конденсационные установки | 12 | 6 | 4 | 4 | - | 4 | Тест |
6 | Основы эксплуатация и ремонта паровых турбин | 12 | 6 | 4 | 4 | - | 4 | Тест |
11 | Зачеты | 2 | 6 | - | - | - | 2 | Защита типового расчета, устный опрос |
12 | Экзамены | 36 | 6 | - | - | - | 36 | Устный |
Итого: | 144 | 30 | 30 | - | 84 |
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции
6 семестр
1. Введение в курс и общая характеристика турбоустановок ТЭС и АЭС
Классификация электрических станций и место турбомашин в них: маркировки паровых турбин ТЭС и АЭС и основные сведения об их конструкциях; историческая справка о развитии теплоэнергетики и турбостроения.
Особенности тепловых схем паротурбинных установок ТЭС и АЭС: место паровой турбины в термодинамическом цикле; показатели экономичности паровых турбин и турбоустановок; особенности тепловых схем турбоустановок ТЭС и АЭС.
Влияние основных параметров пара на эффективность паротурбинной установки: влияние начальных значений давления и температуры пара, а также его конечного давления на эффективность турбоустановок; реализация промежуточного перегрева пара и регенеративного подогрева питательной воды; комбинированная выработка теплоты и электроэнергии на ТЭС.
2. Турбинные ступени, их расчет и проектирование
Конструкция ступени осевого типа: система уравнений для расчетов термо - и газодинамических процессов в проточной части турбинной ступени; тепловая диаграмма процессов преобразования энергии в турбинных решетках; степень реактивности турбинной ступени; треугольники скоростей и методика их расчета.
Мощность и экономичность турбинных ступеней: уравнения для расчетов усилий и мощности турбинной ступени; относительный лопаточный КПД ступени; двухвенечные ступени скорости.
Выбор турбинных решеток для турбинных ступеней: геометрические, газодинамические и режимные характеристики турбинных решеток; выбор типа лопаток для решеток ступеней; определение экономичности сопловой и рабочей решеток.
Методика теплового и аэродинамического расчета турбинной ступени: виды потерь в турбинной ступени и ее относительный внутренний КПД; потери на трение диска и лопаточного бандажа; потери от парциального подвода пара; лабиринтовые уплотнения и потери от утечек; потери от влажности водяного пара; зависимость относительного внутреннего КПД ступени от параметра u/cф.
Методика расчета турбинной ступени: выбор исходных характеристик и параметров турбинной ступени; методика расчета турбинной ступени с d/l>10…13; особенности расчета и проектирования ступеней с длинными лопатками; законы закрутки турбинных лопаток. Проектирование и конструкции ступеней паровых турбин: особенности конструкций турбинных ступеней для цилиндров паровых турбин; правила их проектирования и нормативные документы; особенности радиально-осевых ступеней
3. Конструкции и основы проектирования паровых турбин
Компоновки паровых турбин различного назначения: предельная мощность однопоточной конденсационной турбины; способы повышения предельной мощности; определение размеров последней ступени; компоновочные решения, показатели надежности и экономичности паровых турбин.
Основные расчеты при проектировании многоцилиндровой паровой турбины: построение процесса расширения пара в проточной части турбины и оценки его расхода для реализации требуемой мощности турбоагрегата; расчет числа ступеней и распределение теплоперепадов по ступеням турбины; выбор частоты вращения валопровода турбоагрегатов, числа ЦНД и их компоновок.
Обеспечение надежности основных элементов паровых турбин: расчет осевых усилий в валопроводе турбоагрегата и способы их компенсации; статическая прочность рабочих лопаток ступеней; выбор конструкции роторов ЦВД, ЦСД и ЦНД турбин и их уплотнений; требования ГОСТ к конструкциям турбин; примеры исполнения конденсационных паровых турбин ТЭС и АЭС.
4. Переменные режимы работы паровых турбин и системы их парораспределения
Общая характеристика переменных режимов: переменный режим турбинных решеток и турбинной ступени; особенности переменного режима турбинной ступени с q2=d2/l2<10; переменный режим работы группы ступеней; закон Стодолы–Флюгеля; маневренность и программы регулирования энергоблоков; холостой ход турбоагрегата; моторный режим; режим горячего вращающегося резерва
Влияние отклонения начальных параметров водяного пара, параметров промперегрева и давления в конденсаторе на мощность турбин: Влияние начального давления. 14.2. Влияние начальной температуры и температуры промперегрева. 14.2. Влияние конечного давления на мощность паровой турбины
Способы парораспределения паровых турбин: дроссельное парораспределение; сопловое парораспределение; обводное парораспределение; выбор системы парораспределения; регулирование мощности турбоагрегатов способом скользящего давления
5. Турбины для комбинированной выработки теплоты и электрической энергии. Конденсационные установки
Турбины для комбинированной выработки тепловой и электрической энергии: турбины с противодавлением; турбины с промежуточным регулируемым отбором пара (тип Т) и их диаграммы режимов; турбины с двумя регулируемыми отборами пара (тип ПТ) и их диаграммы режимов; турбины с двухступенчатым отопительным отбором пара; энергетические характеристики теплофикационных паровых турбин.
Конденсационные установки паровых турбин: схема конденсационной установки и устройство конденсатора; тепловые процессы в конденсаторе и его тепловой баланс; компоновки и конструкции конденсаторов паровых турбин; методика расчета конденсатора.
Основы эксплуатации конденсационных установок: характеристика конденсатора и переменный режим его работы; воздухоотсасывающие устройства; особенности эксплуатации конденсационной установки.
6. Основы эксплуатация и ремонта паровых турбин
Основы эксплуатации турбоагрегатов: задачи эксплуатации и критерии надежности в работе турбин; особенности пусков и останова турбин.
Основы ремонта паровых турбин: характерные неполадки при эксплуатации паровых турбин; организация ремонта паротурбинных агрегатов.
Системы автоматического регулирования: основные задачи САР и принципиальная схема САР турбоагрегата; статическое и астатическое регулирование; параллельная работа турбоагрегатов в сети; схемы САР конденсационных и теплофикационных турбин.
Системы аварийной защиты турбоагрегатов: основные системы защиты паровых турбин.
Системы маслоснабжения паровых турбин: схемы маслоснабжения; аварийная смазка турбин; эксплуатация турбинных масел.
4.2.2. Практические занятия
6 семестр
1. Показатели экономичности турбоустановок ТЭС и АЭС.
2. Процесс расширения в турбинной ступени. Расчет треугольников скоростей.
3. Выбор профилей турбинных решеток и оценки их эффективности.
Расчет дополнительных потерь ступени. Внутренний относительный КПД
4. Методика теплового расчета турбинной ступени
5. Расчет числа ступеней паровой турбины и размеров ее последней ступени. Определение числа ЦНД
6. Расчеты статической прочности рабочих лопаток турбинных ступеней. Расчет осевых нагрузок. Влияние начальных и конечных параметров пара на мощность турбины
7. Расчет переменного режима турбинной ступени и отсека паровой турбины.
8. Теплофикационные турбины. Расчеты режимов турбин с регулируемыми отборами.
4.3. Лабораторные работы
«Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены».
4.4. Расчетные задания
Например: Расчет регулирующей ступени паровой турбины
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы
7 семестр
Курсовой проект: Расчет и проектирование ЦВД энергетической паровой турбины.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций.
Презентации лекций содержат материалы по тепловым схемам, оборудованию и конструкциям паровых турбин, а также графики и диаграммы.
Практические занятия включают тестирование с использованием компьютеров с установленным программным обеспечением.
Для выполнения расчетного задания используется электронная версия h,s–диаграммы.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, выполнение типового расчета, подготовку к зачету и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются тесты, контрольные работы, устный опрос.
Аттестация по дисциплине – зачет и экзамен.
Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за экзамен.
В приложение к диплому вносится оценка за 6 семестр.
7.____ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. Паровые и газовые турбины для электростанций: учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. /, , ; под ред. . - М.: Издательсткий дом МЭИ, 2008.
2. Щегляев турбины. М.: Энергоатомиздат. 1993 г.
3. Паровые и газовые турбины. Сборник задач под ред. , М., Энергоатомиздат, 1987
б) дополнительная литература:
1. , Трояновский и переходные режимы в паровых турбинах. М., Энергоатомиздат, 1985
2. Трухний паровые турбины. М., Энергоатомиздат, 1990.
3. , Ломакин паровые турбины и турбоустановки. – М.: Издательство МЭИ, 2002.
4. Атлас конструкций деталей турбин. /, . - М.: Издательство МЭИ, 1999.
7.2. Электронные образовательные ресурсы:
а) программное обеспечение кафедры ПГТ для расчета ступеней турбин и тестирования;
б) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: Thermoflow - программа для расчета тепловых схем энергетических установок; www. *****; www. *****; www. turboatom. .
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентации лекций, и компьютерный класс, оснащенный компьютерами с программным обеспечением.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль подготовки «Тепловые электрические станции».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к. т.н., доцент
"СОГЛАСОВАНО":
Директор ИТАЭ
д. т.н., профессор
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав. кафедрой Паровых и газовых турбин
д. т.н., профессор
