7. Энергетические характеристики основного оборудования. Виды характеристик. Примеры тепловых и паровых характеристик.

Нормативные характеристики оборудования нужны для сопоставле­ния фактических показателей, достигнутых в условиях эксплуатации за отчетный период, с технически достижимыми. Они позволяют про­водить анализ экономичности работы энергооборудования для выявле­ния имеющихся резервов повышения экономичности и причин, вызвав­ших перерасход топлива.

Различают нормативные характеристики оборудования и технические нормы. Нормативные характеристики составляются по данным ис­пытаний без эксплуатационных допусков. Технические нормы устанав­ливаются на основании нормативных характеристик, но с учетом до­пусков на условия эксплуатации. Нормативные характеристики и тех­нические нормы могут оформляться в виде режимных карт, инструкций; таблиц или графиков .

Планирование и нормирование технико-экономических показателей работы ТЭС производят на базе расчетного анализа оптимального ре­жима работы станции с использованием нормативных характеристик оборудования, заданных графиков электрической и тепловой нагрузки, графиков ремонтов, календарного плана реконструкции и модерниза­ции оборудования.

Нормативные характеристики по энергоблоку в целом включают:

а) удельные расходы условного топлива b_у на отпущенную электрическую и тепловую энергию;

б) расходы электроэнергии и тепла на собственные нужды и на вспомогательные механизмы;

в) расход топлива на пуск энергоблока.

В число нормативных характеристик котлоагрегата входят зави­симости КПД от паропроизводительности котла нетто и температу­ры уходящих газов t_ух.

К нормативным характеристикам турбоагрегата относятся следую­щие зависимости от мощности:

а) Расход теплоты на турбоустановку (часовой или секундный) Qту;

б) КПД нетто или удельный расход теплоты qту;

в) вакуум в конденсаторе турбины Рк;

г) температура питательной воды tпв.

Технические нормы показателей тепловой экономичности ТЭС сос­тавляются на различные периоды времени ( месяц, квартал, год) и на различное время года ( на зимний и летний периоды).

Нормативные характеристики устанавливают зависимость различных показателей работы агрегата от нагрузки (паропроизводительности). Они отража­ет технически достижимую экономичность агрегата. При этом долж­ны быть оговорены параметры и условия, при которых получены норма­тивные (типовые) характеристики.

8.Энергетические характеристики конденсационных паровых турбин. Виды характеристик. Примеры характеристик.

1). Паровая энергетическая характеристика турбоагрегатов

Основой для построения расходных характеристик турбоагрегатов являются их тепловые испытания, реже — заводские расчеты.

При обработке материалов испытаний характеристики приводятся к номинальным условиям, в качестве которых обычно принимаются постоянные номинальные параметры свежего пара, пара отборов и постоянное давление в конденсаторе, фиксированная схема системы регенерации и режим ее работы (иногда вместо заданного давления в конденсаторе рассматриваются характеристики при постоянных расходе и температуре охлаждающей воды).

Такой подход позволяет представить расходные характеристики в виде функций одной или нескольких переменных. В простейшем случае, для конденсационного турбоагрегата, расход тепла Q_o (или пара D_o ) зависят от единственной переменной — от электрической нагрузки N и расходная характеристика имеет вид Q_o = f ( N₁) или D_o= f ( N₁).

Рис. Тепловая характеристика турбоагрегата. (аналог. вид имеет паровая характеристика).

Как видно из рисунка эту характеристику можно считать прямолинейной при изменении нагрузки от нуля до экономической. Экономическая мощность турбоагрегата N_э составляет обычно от 80% до 100% от его номинальной мощности, то есть N_эм = f N_м = (0.8  1.0 ) N_м

Если f = 1, то характеристика представляет собой прямую линию. Если f < 1 , то характеристика изображается ломанной линией с изломом в точке, соответствующей экономической мощности рис.

Характеристику можно разделить на две части: не зависящую от нагрузки (рис. 11.1, заштрихованная часть) и пропорциональную нагрузке.

Постоянная часть расхода свежего пара в голову турбоагрегата D_xx определяется ординатой, отсекаемой продолжением характеристики на вертикальную ось, и должна соответствовать величине расхода свежего пара, расходуемого на преодоление постоянных потерь при нулевой электрической нагрузке турбоагрегата и при полном числе оборотов (т.е. на холостом ходу) Относительная величина расхода пара на холостой ход турбоагрегата характеризуется коэффициентом холостого хода x = D_xx / D_э ( 11.1 ) х = 0.03  0.07.

Наклон прямолинейной характеристики определяется приростом расхода пара на единицу прироста нагрузки. Эту величину обычно называют относительным приростом. r = D/ N,

Относительный прирост расхода пара является полезной составляющей удельного расхо-

да (за вычетом расхода на холостой ход).

В случае криволинейной непрерывной характеристики, относительный прирост можно определить как первую производную по нагрузке турбины:

r = lim , ( 11.3 )

Расход пара на холостой ход турбоагрегата и относительный прирост имеют большее значение для оценки экономичности работы турбоагрегата и для рационального выбора режимов их эксплуатации.

Зная характеристические величины— расход на холостой ход и относительный прирост пара для любой заданной нагрузки, можно определить часовой расход пара в голову турбоагрегата.

Для нагрузок ниже экономической расход пара в турбину по формуле:D = D_хх + r ^. N (11.5 )

В области нагрузок выше экономической (для турбоагрегатов, имеющих излом в точке экономической мощности), характеристики также можно считать прямолинейными, но с большим наклоном, чем в основной ее части.

Для области перегрузки уравнение характеристики турбоагрегата имеет вид:

D = D_Хx + r N_э + r` (N - N_э ),

где r` — относительный прирост для области перегрузки.

Уравнение (11.5) можно представить в виде: D = D_xx + r N + ( r`- r ) ( N - N_э )

Это уравнение можно рассматривать как обобщающее, охватывающее всю область изменения нагрузки. На практике обычно используют в качестве характеристики не абсолютные, а относительные величины расходов пара (то есть удельный расход пара). Удельный расход пара ( d ) конденсационного турбоагрегата выражается в зависимости от нагрузки формулами:

d = ( 11.7 )

если нагрузка не превышает экономическую. Для расчета удельного расхода пара в области перегрузки уравнение ( 11.6) преобразуется к виду:

d = . ( 11.8 )

Удельный расход пара конденсационного турбоагрегата при изменении мощности от нулевой до экономической состоит из постоянной величины относительного прироста r , и из переменной величины , зависящей от коэффициента загрузки и обусловленной постоянными потерями холостого хода. Эта зависимость гиперболическая. При снижении мощности удельный расход пара на турбоагрегат резко повышается, стремясь к бесконечности при нулевой электрической мощности (рис. 11.1) несмотря на то, что абсолютная величина расхода пара холостого хода остается постоянной и равной D_xx. При увеличении нагрузки, величина удельного расхода пара стремится к величине относительного прироста ( r ) для области нагрузок не превышающей экономической.

1.2. Тепловые энергетические характеристики турбоагрегатов

Расход пара и паровая характеристика служат лишь первым приближением для оценки экономичности турбоагрегата при различных нагрузках. Обычно для расчета технико-экономических показателей используют тепловые характеристики, которые можно получить из паровых, если известна зависимость температуры питательной воды от нагрузки.

Расход тепла на конденсационную установку

Q_ту = D_o ^.* H, ( 11-9 )

где H = h_о - h_пв -расход тепла на 1 кг пара, для турбины без промперегрева;

H = h_о - h_пв + _пп ( h"- h' )-для турбин с промперегревом;

Здесь _пп -доля пара, идущего на промперегрев;

h_о , h_пв , h" _, h' -энтальпии свежего пара, питательной воды, горячего и холодного промперегрева.

Исходя из формул (11-4  11-6) для расхода пара, можно получить следующие соотношения для расхода тепла на турбоагрегат:

Q_ту = D_xx ^. H + r ^. HN , (11-10 )

тогда Q_хx = D_xx ^. H; r_Q =r ^. H,

откуда Q_ту = Q_xx + r_Q ^. N. (11-11 )

Для нагрузок выше экономической можно представить обобщенную тепловую характеристику аналогично обобщенной паровой характеристи

Q_ту = Q_xx + r_Q N_э + r'_Q( N - N_э ), (11-12 )

Здесь r'_Q - удельный прирост расхода теплоты при нагрузках N > N_э.

Мерой тепловой экономичности турбоагрегата наряду с КПД служит удельный расход тепла кДж/(кВтч)

q_ту = . ( 11-13 )

Удельный расход тепла для обобщенной характеристики с изломом может быть представлен следующим выражением:

q_ту =( 11-14

Анализ этого выражения показывает, что точка излома не всегда указывает на экономическую нагрузку, так как доля первого слагаемого уменьшается с ростом нагрузки, второе остается неизменным, а третье увеличивается. При этом возникают три возможных варианта:

1) Первое слагаемое уменьшается с такой же скоростью,

как и возрастает третий член выражения ( 11-14 ). Это возможно только в том случае, когда касательная, проведенная из начала координат через точку излома, сливается с участком характеристики выше излома. В этом случае величина q_ту =q и остается постоянной для всех N > N_э . (рис. 11.2, а).

2) В другом случае, представленном на рис. 11.2.б, первое слагаемое Q_хx / N убывает с ростом нагрузки быстрее, чем растет третий член выражения (11-14). Продолжение участка характеристики после излома в начало координат до пересечения с осью ординат дает положительный участок С . В этом случае удельный расход тепла продолжает снижаться, а КПД расти. Следовательно, нагрузка N_э не является экономической в этом случае.

3) В третьем случае, представленном на рис. 11.2. в, первое слагаемое Q_хx / N убывает медленнее, чем растет третье слагаемое. Продолжение участка характеристики после излома в начале координат до пересечения с осью ординат отсекает на оси ординат отрицательный участок С. В этом случае удельный расход начинает после N_э возрастать, а КПД снижается по кривым, представленным на рис.11.2.в.