Master's Thesis

Steam turbine in an industrial plant

Final Thesis 3.13 MB Appendix 163.71 kB

Author of thesis: Bc. Vojtěch Pávek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Kracík, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Abstract:

Diploma thesis is focused on design of backpressure steam turbine for chemical plant, requiring three steam pressure levels of 60, 19 and 8 bar absolute pressure. These pressure levels need to be provided while steam inlet flow ranges from 210 to 147 t/h. Design includes thermodynamic calculations of regulative turbine stage with impulse blading and stage part with reactive blading. Stage part is made of two sections with seven and five stages separated by regulated steam bleed. Regulative and stage parts were designed with respect to strength criteria. Balancing piston, gland steam system, strength calculation of turbine casing and turbine blades were calculated and bearings were designed. Resulting calculations were used to create operational characteristics of the steam turbine based on turbine backpressure. Designed turbine has thermodynamical efficiency of 91 % and output power of 21,4 MWe. Finally, calculation results were used to create conceptional longitudinal section of the steam turbine.

Keywords:

Steam turbine, backpressure steam turbine, strength calculation, longitudinal section, reactive blading

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval obsah své diplomové práce. Otázky oponenta byly zodpovězeny. V průběhu obhajoby byly položeny následující doplňující otázky. Pan Ing. Sedlák se dotázal kam je vyvedeno odvodnění ze skříně turbíny a jak by se zamezilo odchodu páry společně s kondenzátem. Otázka byla zodpovězena s pomocí.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Power and Thermo-fluid Engineering (N-ETI-P)

Specialization

Power Engineering (ENI)

Composition of Committee

doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (předseda)
Ing. Petr Kracík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ladislav Šnajdárek, Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Nešpor (člen)
Ing. Pavel Sedlák (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Kracík, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá návrhem protitlaké parní turbíny pro chemický podnik, který využívá páru o třech tlakových úrovních, z čehož dvě tlakové úrovně jsou zásobovány z navržené PT. Diplomová práce byla řešena ve spolupráci se společností Doosan Škoda Power, s.r.o.

Student postupoval při návrhu dílčích částí parní turbíny podle doporučených metodik a provedl optimalizaci, a to včetně jednotlivých stupňů v přetlakové části lopatkování s ohledem na dodávku páry do ST a NT sběrny. Výsledný návrh reflektuje mimo jiné doporučené bezrozměrné podobnostní součinitele v optimálních mezích s ohledem na dovolené pevnostní namáhání jednotlivých stupňů. Součástí návrhu je i vyrovnávací píst, ložiska a systém ucpávkové páry. Nad to student provedl základní pevnostní ověření tloušťky skříně a zkontroloval kritické otáčky rotoru.

Pro optimalizovanou variantu parní turbíny je vykreslena provozní charakteristika v závislosti na hmotnostním průtoku páry do turbíny, hmotnostním průtoku ST odběrem a svorkovém výkonu TG. Provozní charakteristika vychází z matematickofyzikálního modelu, který si student v rámci DP vytvořil pro návrh PT.

Součástí diplomové práce je i ideový řez parní turbíny, ve kterém jsou zakresleny hlavní navrhované části. Výkres nesou známky nezkušenosti, ale plní cíle zadání.

Při zpracování práce student projevil zájem o danou problematiku, prokázal schopnost samostatného řešení zadaného úkolu a dokázal dobře zhodnotit získané výsledky. Práce splnila zadání v celém rozsahu, doporučuji ji k obhajobě a hodnotím známkou velmi dobře / B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr.

Cílem DP byl návrh protitlakové parní turbíny pro chemický průmyslový podnik s dodávkou páry ve středotlaké a nízkotlaké sběrně. Parametry páry na středotlaké sběrně mají být dodrženy při průtoku turbínou v rozmezí 210 až 147 t/h. Práce byla členěna do 8 kapitol a obsahuje 72 stran,17 obrázků a jeden výkres. Termodynamický výpočet byl rozdělen na návrh regulačního stupně a stupňové části parní turbíny s ohledem na vybraná pevnostní kritéria a charakteristické vlastnosti stupňů. V detailním návrhu byly upravovány zejména délky lopatek a úhly výstupních rychlostí z lopatkových mříží pro dosažení optimálních tlakových čísel a reakce stupňů. Následoval výpočet ucpávek a návrh ložisek podle katalogů. Pevnostní výpočet vybraných uzlů je přínosný, diplomant pak navrhuje reálné rozměry součástí. Na základě termodynamického návrhu byl vytvořen koncepční podélný řez parní turbíny s využitím firemních podkladů. 

Práce splnila zadání, doporučuji DP k obhajobě. Protože protitlaková turbína je z hlediska termodynymického návrhu jednodušší zadání, hodnotím práci známkou velmi dobře. 
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) V předběžném výpočtu regulačního stupně vychází vnitřní termodynamická účinnost 0,76 (2.29). V detailním výpočtu je tato účinnost vyšší 0,81 (2.85), proč? Navíc při parciálním ostřiku 0,48.
  2. 2) kontrolní výpočet kritických otáček vyšel 9 487/min (6.17), provozní otáčky jsou 6 000/min. V jakých mezích se pohybuje zakázané provozní pásmo otáček? V kapitole 6.1.2 jsem nenašel zdůvodnění.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová