Характеристик к расчету выработки электроэнергии на тепловом потреблении

Как известно, изменение отопительной нагрузки по продолжительности может быть рассчитано по фор­муле Россандера:

где - текущая и расчетные отопительные на­грузки, МВт; - продолжительность отопитель­ного сезона, продолжительность до текущей отопитель­ной нагрузки; - коэффициент нагрузки начала отопительного сезона; - коэффи­циент загрузки; - число часов исполь­зования максимума за отопительный сезон.

Из графика отопительной нагрузки вытекает соот­ношение

где - регламентированная температура в помеще­нии, °С; - расчетная температура наружного возду­ха в начале отопительного сезона, °С.

Значения , , , нормированы для различ­ных климатических районов СССР. Тепловая нагрузка равна сумме отопительной нагрузки и нагрузки горя­чего водоснабжения . При имеет место полная загрузка теплофикационных отборов . Этой точке соответствует

В период от до имеет место полная за­грузка теплофикационных отборов при различных зна­чениях температуры обратной сетевой воды. Изменение температуры обратной сетевой воды по продолжитель­ности может быть аппроксимировано степенной функ­цией, аналогичной формуле Россандера. Так, при тем­пературном графике тепловой сети 150-70°С при на­грузке горячего водоснабжения для усло­вий Москвы имеем:

Из формулы для следует, что после 4000 ч остается постоянной (срезка температурного графика).

Определение отпуска тепла за отопительный сезон возможно по следующим формулам:

полный отпуск тепла

отпуск тепла водогрейными коглами

где отпуск тепла отборным паром

Для определения выработки электроэнергии на теп­ловом потреблении принимаем, что весь отопительный сезон теплофикационные турбины работают в режиме по тепловому графику. Отопительный сезон разбиваем на три участка и интегрированием по участкам находим выработку электроэнергии за отопительный сезон:

Первому периоду соответствуют: .

Второму периоду соответствуют: - ме­няется по формуле Россандера; ; - начало срезки температурного графика.

Третьему периоду соответствуют:

Глава пятая экспериментальное построение характеристик оборудования

5-1. ТРАДИЦИОННЫЙ МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ

Заводы-изготовители оборудования обычно вы­дают его расчетные характеристики. В условиях экс­плуатации эти характеристики проверяются проведе­нием испытаний.

Следует различать однофакторные и много­факторные характеристики. При однофакторной характеристике дается зависимость выходной величины от определяющего ее фактора. При этом пред­полагается, что некоторые другие факторы, также влияющие на выходную величину, но в меньшей сте­пени, остаются неизменными.

Такая форма характеристик соответствует традици­онному методу проведения эксперимента, при котором варьируется лишь один фактор при поддержании других факторов на постоянном уровне; в результате такого эксперимента находят зависимость выходной величины от варьируемого фактора при постоянных значениях других факторов. Затем то же проделывается при варьировании уже другого фактора.

Полученные зависимости могут быть представлены графически или выражены аналитически.

Рассмотрим в качестве примера снятие характери­стик конденсатора паровой турбины.

Абсолютное давление пара в конденсаторе опреде­ляется температурой его конденсации, которая зависит от различных факторов: от паровой нагрузки конденса­тора , кг/с; от температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор °С; от расхода охлаждающей воды , кг/с; от присоса воздуха , кг/с; от степени загрязнения конденсатора.

Если рассматривать зависимость только от трех первых факторов, то при традиционном методе экспе­римента надо провести несколько серий опытов:

1) при постоянном уровне и постоянном расходе варьировать ;

2) при постоянном уровне и постоянной нагрузке варьировать .

Снятие указанных характеристик следует провести при различных значениях температуры охлаждающей воды.

В рассматриваемом случае одна из переменных ве­личин является неуправляемой - это температура охлаждающей воды на входе которая в основном определяется метеорологическим факторами; в случае оборотного водоснабжения с градирнями существен­но зависит от паровой нагрузки конденсатора.

Наиболее сложные характеристики приходится по­лучать для теплофикационных турбин, что объясняется наличием большого числа факторов, а также возмож­ностью применения различных режимов работы.

Так, для турбины с двумя регулируемыми отборами типа ПТ-60-130 характеристики представляются в виде диаграммы режимов, которая дает возможность графи­ческого определения выходной величины от трех фак­торов: например, расход пара на турбину в зависимости от мощности, от расходов промышленного и теплофика­ционного отборов при номинальных, их давлениях. При отклонении давления отборов от их номинальных значений надо определять поправку к мощности с помощью специальных поправочных кривых. Для построения ука­занных графических характеристик надо провести целый ряд серий опытов, в том числе при варьировании дав­лений отборов. Для сокращения числа опытов прихо­дится прибегать к расчетно-эксперименталыюму методу, сокращая число серий опытов проведением расчетов по отдельным реперным точкам. Такой подход вполне оправдан, если используемые для пересчета зависимо­сти дают надежные достаточно точные результаты.

Важной особенностью промышленного эксперимента является трудность поддержания ряда факторов на по­стоянном уровне при варьировании одного переменного фактора. Дело в том, что каждый из факторов в свою очередь зависит от других факторов, которые в процессе эксплуатации меняют свое значение в том или ином диапазоне. Следует отметить пульсирующий характер большинства параметров оборудования ТЭС, таких как частота электрического тока, мощность генераторов, давление пара, давления, создаваемые насосами и др.

В результате получаются искаженные опыты, резуль­таты которых при обработке приходится приводить к заданным постоянным значениям факторов. Так, на­пример, для построения диаграммы режимов теплофи­кационной турбины снимаются характеристики отсеков турбины при постоянных давлениях теплофикационных отборов, а также при номинальных начальных пара­метрах пара. При обработке результатов вводятся по­правки на имевшиеся отклонения этих факторов от за­данных постоянных значений, в первую очередь на от­клонения давлений регулируемых отборов пара.

Рассмотрим в качестве примера построение харак­теристики сетевого подогревателя.

Если задан режим тепловой нагрузки ( - тепловая нагрузка; - температура сетевой воды на входе; - расход сетевой воды), то необходимая температу­ра насыщениия греющего пара равна:

(5-1)

где F - площадь поверхности нагрева сетевого подогре­вателя; k - коэффициент теплопередачи в сетевом по­догревателе.

ИзА(5-1) следует, что однако четвертый фактор - коэффициент теплопередачи k - сам является функцией первых трех:

(5-2)

Таким образом, достаточно построить характеристику (5-2) и, имея ее, пользуясь аналитической характери­стикой (5-1), по заданному режиму тепловой нагрузки находить , которая однозначно определяет давление греющего пара.

Экспериментальное определение коэффициента теплопередачи требует проведения ряда серий опытов: при постоянной температуре варьировать при неизмен­ном расходе сетевой воды и варьировать при постоянной тепловой нагрузке .

Указанные серии опытов надо провести при различ­ных значениях .

Если соответствует обратной температуре сетевой воды, то эта величина является неуправляемым факто­ром.

Расчетная формула для определения коэффициента теплопередачи

или после преобразования

(5-3)

Таким образом, в опытах при установленных величи­нах , и фиксированном значении необходимо

замерять , , , где - температура сетевой воды после подогревателя; - давление греющего пара в подогревателе; находится по замеренному в опыте значению по таблицам водяного пара.

Оценим ошибку в определении коэффициента тепло­передачи и при расчете по (5-3).

Предельная относительная ошибка [5-3]

где - относительная систематическая ошибка; - абсолютная систематичеспркая ошибка; - среднее значение выходной величины; n - число независимых измерений (в рассматриваемом случае n=1); - относительная среднеквадратичная случайная ошибка.

При принятой доверительной вероятности 0,95 в рас­чет вводится 2σ.

Для рассматриваемого случая среднеквадратичная ошибка равна:

где - абсолютная случайная ошибка при измерении расхода сетевой воды; - абсолютные слу­чайные ошибки при измерении температур .

Относительные случайные погрешности при определе­нии, %:

Таблица 5-1