- •14. Тепловой баланс конденсатора
- •5. Принципиальная схема конденсационной установки. Устройство конденсатора
- •8. Тепловые процессы в конденсаторе
- •3. Паровая турбина как объект регулирования
- •Расход пара через сопло
- •22. Распределение давлений и тепловых перепадов по ступеням турбины при переменном расходе пара
3. Паровая турбина как объект регулирования
в подавляющем большинстве случаев паровые турбины в энерrетике используются в качестве первичных двиrателей для привода синхронных электрических reHepaTopoB. Так как вырабатываемая электрическая энерrия ниrде в энерrосистеме не aKкумулируется, то ее производство в любой момент времени должно соответствовать потреблению. Критерием этоrо соответствия является постоянство частоты сети параметра, значение KOToporo в установившемся режиме одинаково для любой точки энерrосистемы. Номинальное значение частоты сети в России равно 50 rц и должно поддерживаться с высокой точностью.
Частота переменноrо тока j' определяется частотой вращения п приводимоrо турбиной синхронноro reHepaTopa и связана с ней соотношением j'= рп, (9.1) rде р число пар полюсов reHepaTopa. При р =1 частоте j' =50 rц соответствует п = 50 c1 (3000 об/мин). rенераторы, при водимые во 1 вращение тихоходными турбинами с п == 25 с , имеют две пары полюсов, для них р= 2. Требование постоянства частоты определяет oдну из основных задач реryлирования турбины: coхранение частоты вращения ротора турбоrенератора, и следовательно, турбины постоянной и близкой к номинальной, несмотря на изменения наrpузки.
Если турбина предназначена для комбинированной выработки электрической и теплвой энерrии
(так называемые теплофикационные турбины), то наряду с поддержанием постоянной частоты врашения ротора турбины ставятся дополнительные условия сохранения неизменными давлений в камерах реrулируемых отборов или за турбиной при изменениях тепловой наrрузки.Для выполнения этих и ряда друrих задач, KOTOрые будут рассмотрены в дальнейшем, паровые турбины снабжаются системами автоматuческого регулuрованuя.
Рассмотрим некоторые свойства турбины как объекта реryлирования. На рис.9.1 представлены
кривые изменения крутящеrо момента М Т ' развиваемoro паром, расширяющимся в турбине (кривая 1), и тормозящеrо момента сопротивления на валу reHeратора М r (кривая 2). Моментные характеристики турбины построены для постоянноrо расхода пара, что при неизменных параметрах пара соответствует определенному открытию реrулирующих клапанов. Установившемуся режиму работы, при котором М Т = М р соответствует пересечение моментных xaрактеристик в точке а при частоте врашения па' При изменении наrpузки электрической сети, Ha
пример при отключении некоторых потребителей, характеристика reHepaTopa сместится в положение,определяемое кривой 3. Если параметры пара и положение реryЛИРУЮlllИХ клапанов турбины OCTaнутся неизменными, то новый стационарный режим paботы турбоаrреrата будет достиrнут в точке Ь. Taким образом, турбина и reHepaTop MOryT переходить от одноrо устойчивоrо режима работы к дpyгому без какоrолибо воздействия на них за счет oднoro лишь саморегулированuя. Самореrулирование определяется тем, что в точке пересечения MOMeHTных характеристик
П ри отсутствии автоматическоrо реrулирования все возможные установившиеся режимы работы турбоаrреrата соответствуют линии 1, которая является в этом случае ero статической характеристикой. Следует, однако, заметить, что возникающие в процессе самореrулирования изменения частоты вращения недопустимо велики в отношении как качества отпускаемой электрической энерrии, так и надежности турбины и reHepaTopa. Возникает, следовательно, необходимость управлять турбиной таким образом, чтобы частота вращения poтора оставалась постоянной или изменялась в заданных узких пределах. При нарушении установившеrося режима работы уrловое движение валопровода турбоаrреrата описывается уравнением rде J суммарный момент инерции валопровода, Kr' м 2; d ro / d 't уrnовое ускорение валопровода, с 2.
Из уравнения следует, что восстановление установившеrося режима возможно только при из мене нии одноro из моментов М Т или М " Воздействие на удаленных и рассредоточенных потребителей электрической энерrии с целыо изменения их мощности, конечно, невозможно, если не считать частотную разrрузку в энерrосистеме. Поэтому для паровых турбин остается единственный способ peryлирования воздействие на момент, развиваемый паром на рабочих лопатках. Иными словами, при изменении наrрузки сети и смещении MOMeHTной характеристики reHepaTopa следует также CMeстить и моментную характеристику турбины изменением расхода пара. Hoвый равновесный режим работы будет достиrнут в точке с при частоте вращения п с , лишь незначительно превышающей па' Все возможные установившиеся режимы работы турбоаrреrата при совместном изменении xapaKTe ристик турбины и reHepaTopa определяются инией 5, которая является статической характеристикоЙ управляеМО20 тур60а2ре2ата.
Допуская некоторое небольшое отклонение частоты вращения от заданноrо значения, можно использовать ero в качестве командноrо импульса для автоматическоrо управления турбиной. На этом фундаментальном принципе управления по ОТКЛОнению построены все без исключения системы peryлирования частоты вращения турбин. Для повышения быстродействия в них MOryT быть использованы дополнительные импульсы по уrловому yCKOрению dro/d't или по наrрузке (возмущению).