В) Энергетические характеристики турбоагрегатов с клапанным регулированием

С ростом нагрузки последовательное открытие отдельных регулирующих клапанов и подвод пара к соплам первой регулирующей ступени обеспечивает большую экономичность, чем дроссельное и обводное регулирование.

Расходная характеристика турбины с клапанным регулированием представляет собой сочетание нескольких выпуклых кривых, каждая из которых характеризует возрастание тепла в зоне действия клапана. В точке включения последующего клапана происходит скачкообразное увеличение относительного прироста из-за увеличения потерь дросселирования.

При полном открытии каждого клапана точки расхода тепла располагаются на прямой, которая характеризует идеальный процесс при полном отсутствии потерь дросселирования пара.

Q

P

Рис. 9. Зависимость абсолютного расхода тепла от нагрузки

турбоагрегата при последовательном открытии

регулирующих клапанов

Паровые турбины проектируются таким образом, что наименьший удельный расход подведенной мощности соответствует не номинальной, а меньшей мощности, порядка 80-85 % от номинальной.

При очень малых нагрузках турбин может произойти расцентровка валов, повышение вибрации, поэтому турбины не эксплуатируются при нагрузках меньших 10-20 %. Следовательно, экономическая зона ограничивается в пределах 10-20 % - 80-85 %.

2.3. Энергетические характеристики котлоагрегатов

Получение энергетических характеристик котлоагрегатов связано со сложностью физических зависимостей процессов горения, тепловыделения, лежащими в основе его работы.

Полученная мощность определяется количеством тепла, выделяемого при сжигании топлива

Q = В * Q_р^н,

где В - расход топлива, Q_р^н – низшая теплотворная способность топлива.

Преобразование химической энергии топлива в тепловую сопровождается потерями

с химическим недожогом;

механическим недожогом;

с физическим теплом уходящих газов и очаговых остатков;

из-за охлаждения котла.

Основными факторами, определяющими величину потерь и энергетическую характеристику, является конструкция, вид топлива и способ сжигания.

Энергетическая характеристика потерь котлоагрегата Q_u в зависимости от подведенной мощности Q_е имеет сложную форму: выпуклую при малых нагрузках и вогнутую при нагрузках близких к расчетной величине.

В энергетических характеристиках котлоагрегата можно выделить три характерных зоны (рис. 8): 1 – сниженных нагрузок 20 – 40 %; 2 – средних нагрузок (от 40 – 80 %); 3 – повышенных нагрузок (80 – 85 %).

η = f (Q_е)

В,

b,

В = f (Q_е)



b = f (Q_е)

Зона перегрузки

Зона средних нагрузок

Зона

сниженных

нагрузок

P

Рис. 10. Энергетические характеристики котлоагрегата:

расходная В = f (Q_е); удельных расходов b = f (Q_е);

КПД η = f (Q_е).

Первая зона (сниженных нагрузок) характеризуется медленным возрастанием потерь (пологая часть характеристики), что перекрывается незначительной величиной нагрузки котлоагрегата в этой зоне и приводит к низким значениям КПД и соответственно к большим удельным расходам. Эта зона характеризуется неустойчивым режимом горения и является практически нерабочей зоной.

Вторая зона (средних нагрузок) отвечает наиболее экономичным характеристикам. Она имеет наибольшие значения КПД и, следовательно, наименьшие значения удельных расходов.

Третья зона характеризуется крутым подъемом расходной характеристики, т. е. быстрым возрастанием потерь, что уже не компенсируется ростом нагрузки котлоагрегата и приводит к снижению КПД и возрастанию удельных расходов топлива. Это зона перегрузки или форсировки.

Ограниченная точность испытаний позволяет производить упрощение энергетических характеристик, заменяя их ломанной линией. После спрямления характеристика изображается ломаной, где точки излома соответствуют трем зонам. Для каждой зоны относительный прирост является величиной постоянной.

Наиболее целесообразными являются следующие формы спрямления энергетических характеристик котлоагрегатов:

1. выделение экономической зоны работы и зоны перегрузки

В = b_эк Q_е + (β - b_эк) (Q_е – Q_эк);

2) выделение холостого хода, экономической мощности и зоны нагрузки

В = В_хх + βQ_е + (β' - β") (Q_е – Q_эк);

где b_эк – удельный расход условного топлива в экономической зоне; β' и β" - частичный удельный расход до и после экономической мощности; Q_эк – экономическая мощность; Q_е – текущая нагрузка; В_хх – расход топлива на холостой ход.