Реж 2 сем ЗТ
.pdf2 семестр - ЗТ
Лекция №1
Раздел 4. Работа основного и вспомогательного оборудования ТЭС в переходных режимах и на частичных нагрузках
Тема лекции: Влияние нагрузки на работу турбоустановки
Цель лекции: освоение методик поверочного расчета конденсационных и теплофикационных энергоблоков при частичных нагрузках.
Для освоения методик поверочного расчета решаются следующие задачи: определение факторов, существенно влияющих на работу турбоустановки; расчет термодинамических параметров пара и конденсата (питательной воды) в элементах тепловой схемы, построение процесса расширения пара в проточной части турбины на h, s-диаграмме при частичной нагрузке; определение влияния нагрузки турбины на давление пара в конденсаторе; определение давления пара в верхнем теплофикационном отборе турбины и в единственном работающем отборе пара; определение давления пара в нижнем теплофикационном отборе в режиме работы с двумя теплофикационными отборами пара.
В результате освоения данных методик, студенты готовятся к решению следующих профессиональных задач (в соответствии с требованиями ГОС ВПО по направлению «Теплоэнергетика»):
а) в проектно-конструкторской деятельности и производственно-технологической деятельности:
-разработка обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, отыскание компромиссных решений в условиях многокритериальности, неопределенности, планирование реализации проекта изделия или технологического процесса;
-разработка проектов технических условий, стандартов, технических описаний, а также описаний технологических процессов и регламентов эксплуатации систем и сетей;
б) в исследовательской деятельности:
-создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать свойства и поведение объектов деятельности;
в) в эксплуатации:
-разработка эксплуатационной документации;
д) организационно-управленческая деятельность:
- оценка производственных и непроизводственных затрат на обеспечение заданного уровня качества продукции.
Определяющим параметром, существенно влияющим на работу турбоустановки, на распределение пара в отборах турбины является нагрузка (расход пара на турбину).
Стодола экспериментально установил зависимость: давление перед группой ступеней пропорционально расходу пара.
Связь между параметрами пара и расходами пара через группу ступеней турбин, работающих при постоянной частоте вращения, устанавливается формулой Стодолы-Флюгеля:
D |
p2 |
p2 |
|
Т |
10 |
|
|
|
х |
|
|||
|
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
||
|
p102 p202 |
|
Т1 |
х1 |
|||||||||
D0 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
(1) |
индекс 1 – сечение на входе в группу ступеней 2 – сечение на выходе из группы ступеней
0 – расчетный режим (номинальный)
|
х10 |
1 |
|
Для турбин, работающих на перегретом паре |
х1 |
||
. |
|||
|
|
Формула (1) справедлива для группы ступеней конденсационных турбин в целом, первая ступень которой достаточно удалена от последней и для группы ступеней среди которых имеется ступень с критической скоростью.
Данная формула справедлива для суживающихся решеток в докритической области, у которых с изменением режима остается постоянной проходная площадь (площадь меняется в регулирующей ступени, т.к. при сопловом регулировании меняется степень парциальности), и недействительна для регулирующей ступени, если один из клапанов открыт не полностью. При изменении площади можно ввести дополнительный коэффициент. Формула (1) тем точнее, чем больше группа ступеней.
Для группы ступеней, у которых p2<<p1 (например p2=pк) можно записать
D p1 Т10
D0 p10 Т1
Температурная поправка вводится для ЦВД.
Вопрос. Какие параметры турбоустановки изменяются при снижении нагрузки из-за снижения давления пара в турбине?
Внутренние относительные КПД турбины К-800-240-3
Вопрос. Как влияет нагрузка на схему включения деаэратора и дренажей ПВД?
МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОНДЕНСАЦИОННОГО ЭНЕРГОБЛОКА ПРИ ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗКАХ
1) расчет термодинамических параметров пара и конденсата (питательной воды) в элементах тепловой схемы, построение процесса расширения пара в проточной части турбины на h, s-диаграмме;
Последовательность |
Величина |
|
Как определяется |
||
определения величин |
|
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
р, |
МПа |
|
По ф-ле Стодолы-Флюгеля |
|
2 |
t, |
оС |
|
По h-s - диаграмме |
|
3 |
h, кДж/кг |
|
|||
|
|
|
|||
4 |
рн |
, МПа |
|
рпн р р |
|
|
п |
|
|
|
|
5 |
tпн , оС |
По |
рпн из справочника «Теплофизические свойства |
||
|
hпн , кДж/кг |
||||
6 |
|
воды и водяного пара» |
|||
7 |
п, оС |
По энергетическим характеристикам для данного |
|||
|
|
|
|
расхода пара |
|
8 |
рпв , МПа |
Определяется давлением насоса и гидравлическими |
|||
|
|
потерями |
|||
9 |
в |
о |
|
в |
н |
tп , С |
|
tп tп п |
|||
|
|
||||
10 |
hпв , кДж/кг |
|
По tпв и |
рпв из справочника |
|
11 |
tпдр , оС |
tпдр |
tпв 1 одп |
- при наличии ОД, tпдр tпн |
|
|
|
|
|
- если нет ОД |
|
12 |
hпдр , кДж/кг |
|
По tпдр и ( рпн |
p ) - из справочника |
2)расчет расходов пара на подогреватели по уравнениям материальных и тепловых балансов;
3)расчет внутренней мощности турбины;
4)расчет показателей тепловой экономичности турбоустановки (энергоблока).
Для построения процесса расширения пара в турбине при частичной нагрузке надо иметь все данные по расчетномурежиму(в качестве расчетного принимают режим при полностью открытых регулирующих клапанах и номинальных параметрах пара), а также значения внутренних относительных КПД отсеков турбины и регулирующей ступени.
Характеристики отборов пара турбоустановки К-800-240-5
Потребитель пара |
Параметры пара в камере отбора |
Количество |
Номер ступени, за |
ηoi |
|
|
Давление, |
Температура, ºС |
отбираемого |
которой |
|
|
МПа |
|
пара, т/ч |
производится отбор |
|
ПВД №8 |
6,05 |
343 |
175 |
9-я |
0,87 |
ПВД №7 |
3,78 |
286 |
211 |
12-я |
(0,75 у РС) |
Турбоприводы |
1,64 |
442 |
127 |
15-я (24-я) |
0,84 |
ПВД №6 |
1,64 |
442 |
107 |
15-я (24-я) |
0,91 |
Деаэратор |
1,08 |
385 |
5,0+15,2* |
17-я (26-я) |
|
ПНД №4 |
0,588 |
311 |
91 |
19-я (28-я) |
|
ПНД №3 |
0,284 |
231 |
87,6 |
21-я (30-я) |
|
ПНД №2 |
0,114 |
147 |
118,3 |
32-я (37-я) |
0,81 |
|
|
|
|
42-я (47-я) |
|
|
|
|
|
52-я (57-я) |
|
ПНД №1 |
0,020 |
60 |
87,6 |
34-я (39-я) |
|
|
|
|
|
44-я (49-я) |
|
|
|
|
|
54-я (59-я) |
|
* Подвод пара из уплотнений |
|
|
|
|
Влияние нагрузки турбины на давление пара в конденсаторе
Давление пара в конденсаторе определяется температурой конденсации пара tк
|
|
|
tк = tо.в1 + (tо.в2 – tо.в1) + θк = tо.в1 + tо.в + θк, |
(1) |
|||||||||||||||||||
Из уравнения ТБ конденсатора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
tо.в |
Dкqк , |
|
|
|
|
|
(2) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
G |
|
|
c |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о.в |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Недогрев воды в конденсаторе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kкFк |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gо.вcв . |
|
||||||||
|
|
|
к (tк tо.в1)e |
|
(3) |
||||||||||||||||||
Подставляя (2) и (3) в (1), получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
kкFк |
|
|
|
|
kкFк |
|
|
|
D q |
|
|
|
|||||||||
G c |
|
|
|
, |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
G |
c |
|
|
|
|
|
|||||||||||
tк 1 e |
|
о.в в tо.в1 1 e |
|
о.в |
|
в |
|
|
|
к к |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Gо.вcв |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
tк tо.в1 |
|
|
|
|
Dкqк |
|
|
|
|
. |
|
|
(4) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
kкFк |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
G |
|
|
c |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
c 1 e |
|
|
о.в в |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
о.в |
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При G0о.в.≠Gо.в. новый коэффициент теплопередачи принимаем
kк kк0 |
Gо.в |
. |
(5) |
|
|||
|
G0 |
|
|
|
о.в |
|
Из практики эксплуатации конденсационных турбин известно, что расход пара в конденсатор пропорционален расходу свежего пара на турбину
Dк D .
Dк0 D0
Обозначим |
qк |
|
|
|
, |
||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
kкFк |
|
|||
|
|
||||||
|
G c |
|
G c |
|
|
||
|
1 e |
|
о.в |
в |
|||
|
о.в в |
|
|
|
|
|
|
тогда tк tо.в1 ADк ,
Dк |
|
|
tк tо.в1 |
|
|
A0(tк tо.в1) |
. |
||||||
|
|
|
|
A |
|
|
|||||||
D0 |
|
t |
|
t0 |
|
|
|||||||
|
|
0 |
|
|
A(t |
0 |
t |
0 |
) |
|
|||
к |
|
|
|
к |
о.в1 |
|
|
|
к |
|
о.в1 |
|
|
|
|
|
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
При G0о.в.=Gо.в. коэффициент теплопередачи можно считать неизменным, тогда
tк tо.в1 D , |
|
tк0 tо0.в1 |
D0 |
tк tо.в1 tк0 tо0.в1 D .
D0
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБОУСТАНОВКИ
В зависимости от режима исходными являются:
1)отопительная нагрузка Qc;
2)график температур в подающей и обратной линиях сетевой воды tп.с; tо.с=f(tн.в);
3)электрическая нагрузка;
4)начальные параметры пара p0, t0 и давление в конденсаторе pк (при работе по электрическому
графику).
Расчет обычно начинается с внешних узлов тепловой схемы: сетевой подогревательной установки, расширителей продувки, деаэраторов химочищенной воды и т.д.
).
1.Определение давления пара в верхнем теплофикационном отборе турбины и в единственном работающем
отборе пара
Давление пара в верхнем теплофикационном отборе pт2 определяется из уравнения теплового баланса
СП2
Qт = Gс.в.(hСП2 − hо.с.),
hСП2 hо.с. Qт . Gс.в.
По значению hСП2 и pc.в = 0,5÷1 МПа, определяется температура tСП2. θСП2 = 3÷5 °С.
tт2н = tСП2 + θСП2,
а по tт2н по справочнику определяется pт2н.
pт2 = pт2н/ (0,95÷0,92).
2. Определение давления пара в нижнем теплофикационном отборе в режиме работы с двумя теплофикационными отборами пара
D |
т2 т1 |
|
p2 |
p2 |
|
|
т2 |
т1 |
, |
||
Dт02 т1 |
|
pт220 pт210 |
QСП1 = Dт1qт1 п = Gс.в.(hСП1 − hо.с.),
где qт1 = 2150 2250 кДж/кг.
Рис. Графическое определение давления в отборе турбины pт1
Определение pт1 по уравнению теплового баланса аналогично pт2.
Для турбины Т-100-130 расход пара через отсек 22-23 ступеней (ПО) равен:
D22-23 = Dт1 + Dк + DПНД1.
При работе по тепловому графику в подключенный к СП1 ПНД1 обычно пар не поступает, т.е. DПНД1 ~
0.
Dмин
Dк ≥ ЧНД .
При трехступенчатой схеме подогрева сетевой воды Dк:
Dк Qк , qк п
Qк=Gс.в.(hп.к.−hо.с.),
где тепловая нагрузка пучка конденсатора Qк задается, а затем уточняется; qк = 2200 2270 кДж/кг - теплота конденсации пара, п = 0,98; по hп.к. и по pc.в. определяется температура сетевой воды на выходе из пучка tп.к..
Основные режимные параметры по отсекам турбины Т-110-130-3 (поворотная диафрагма не уплотненная)
Номер |
Условные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отсека |
обозначения |
|
|
|
|
Режимы |
|
|
||
(номера |
параметров |
D0 = 133,3 кг/с |
|
|
D0 = 125 кг/с |
|
D0 =86,11 кг/с |
D0 =111,1кг/с |
|
|
ступеней) |
|
QТ=203,53 МВт |
|
|
QТ=186,1 МВт |
|
QТ=58,2 МВТ |
QТ = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DПСГ2= 0 |
NЭ=110,4 МВт |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
4 |
|
|
5 |
6 |
|
4 |
D |
110,97 |
|
|
104,278 |
|
|
72,86 |
93,416 |
|
(15 - 17) |
КПД |
0,848 |
|
|
0,848 |
|
|
0,847 |
0,848 |
|
|
pВЫХ |
0,569 |
|
|
0,535 |
|
|
0,373 |
0,5 |
|
5 |
D |
107,64 |
|
|
101,5 |
|
|
71,53 |
91,44 |
|
(18 - 19) |
КПД |
0,85 |
|
|
0,85 |
|
|
0,848 |
0,849 |
|
|
pВЫХ |
0,294 |
|
|
0,289 |
|
|
0,224 |
0,2864 |
|
|
D |
101,47 |
|
|
97,194 |
|
|
69,44 |
88,75 |
|
6 |
КПД |
0,833 |
|
|
0,833 |
|
|
0,81 |
0,81 |
|
(20 - 21) |
pВЫХ |
0,0981 |
|
|
0,1275 |
|
|
0,1334 |
0,1717 |
|
|
Х |
0,953 |
|
|
0,963 |
|
|
0,977 |
0,981 |
|
|
D |
47,75 |
|
|
59,444 |
|
|
66,306 |
83,778 |
|
7 |
КПД |
0,847 |
|
|
0,826 |
|
|
0,84 |
0,829 |
|
(22 - 23) |
pВЫХ |
0,0375 |
|
|
0,0644 |
|
|
0,049 |
0,0574 |
|
|
Х |
0,926 |
|
|
0,939 |
|
|
0,942 |
|
|
|
D |
4,861 |
|
|
8,166 |
|
|
37,21 |
78,236 |
|
8 |
КПД |
|
|
|
|
|
|
0,815 |
0,765 |
|
(24 - 25) |
pВЫХ |
0,00294 |
|
|
0,00294 |
|
|
0,00412 |
0,00559 |
|
|
N, МВт |
– 0,245 |
|
|
– 0,188 |
|
|
6,635 |
|
|
Здесь приняты условные обозначения: D – расход пара через отсек, кг/с; КПД - внутренний относительный КПД |
||||||||||
отсека; pВЫХ – давление на выходе отсека, МПа; |
D |
ЦВД и D |
ЦВД |
– утечка пара через переднее и заднее |
||||||
|
|
|
|
пу |
зу |
|
|
|
уплотнения ЦВД, кг/с; pПД – потеря давления в поворотной диафрагме, МПа.
Найденное давление pт1 можно сравнить с заводской характеристикой DПО = f(pт20, pт10). Расход пара на СП2 определяется по QСП1:
QСП2 = Qт – QСП1 = Qт – Dт1qт1 п,
QСП1 = Dт1qт1 п,
Dт2 = QСП2/qт2 п,
где qт2 = 2150 2180 кДж/кг.
Результаты расчета при определении давления pт1
№ п/п |
Наименование величины |
Обозначе |
Размерность |
|
Численные |
||
|
|
ние |
|
значения при Dт1i |
|||
1 |
Расход пара в нижний СП |
Dт1 |
кг/с |
|
|
|
|
2 |
Расход пара через ПО |
DПО |
кг/с |
|
|
|
|
3 |
Давление пара в СП1 по формуле |
pт1 |
кПа |
|
|
|
|
Стодолы-Флюгеля |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Нагрев сетевой воды в СП1 |
tСПс.в.1 |
C |
|
|
|
|
5 |
Недогрев сетевой воды в СП1 |
θСП1 |
C |
|
|
|
|
6 |
Температура насыщения в СП1 |
tт1н |
C |
|
|
|
|
7 |
Давление насыщения в СП1 |
pт1н |
кПа |
|
|
|
|
8 |
Давление пара в СП1 по уравнению |
pт1 |
кПа |
|
|
|
|
теплового баланса |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Далее:
- определяются давления пара в выше расположенных отборах:
D |
-т2 |
|
p2 |
|
p2 |
|
отб |
|
отб |
i |
т2 |
||
i |
|
|
|
; |
||
D0 |
|
p2 |
|
p2 |
||
отбi -т2 |
|
отбi .0 |
т20 |
-принимаются значения пара через уплотнения штоков регулирующих клапанов и через концевые уплотнения и значения расхода пара по отсекам турбины;
-рассчитываются термодинамические параметров пара и конденсата, строят процесс расширения пара в проточной части турбины на h, s-диаграмме;
-рассчитываются расходы пара на подогреватели по уравнениям материальных и тепловых балансов;
-сравнивают рассчитанные величины расходов пара по отсекам с данными оценочного расчета (при отклонении их более чем на 0,1% выполняется дополнительная итерация, начиная с определения давления пара
вотсеках турбины);
-рассчитывают внутреннюю мощность турбины и показатели тепловой экономичности.