Тема 3_2008

3. Работа оборудования на частичных нагрузках

При эксплуатации оборудования (энергоблоков) на частичных нагрузках, особую роль в выборе технологии режима играет конструктивное решение системы парораспределения турбины.

В настоящее время в теплоэнергетике на современных турбинах используется либо сопловое парораспределение, либо дроссельное.

При использовании соплового парораспределения могут быть реализованы следующие технологические способы (режимы) регулирования:

регулирование на номинальном давлении перед турбиной

Сопловое

парораспределение регулирование на скользящем давлении Р₀=var, t₀=const

комбинированное регулирование:

1 этап - Р₀= const; 2 этап - Р₀=var.

При наличии на турбине дроссельного парораспределения можно реализовать только два способа регулирования:

на номинальном давлении Р₀= const.

Дроссельное

парораспределение

на скользящем давлении Р₀=var.

При использовании указанных способов регулирования можно рассматривать их эффективность с нескольких точек зрения:

• тепловая экономичность режима;

• надежность длительной эксплуатации;

• простота и удобство реализации.

3.1. Работа оборудования на частичных нагрузках при дроссельном парораспределении и при постоянном давлении перед регулирующим клапаном.

При работе на частичных нагрузках, при дроссельном парораспределении и работе с постоянным давлением перед регулирующим клапаном, снижение нагрузки определяется расходом пара на турбину. Уменьшение расхода пара производится за счет частичного прикрытия регулирующего клапана на входе в турбину. В результате проходное сечение клапана уменьшается, расход пара уменьшается, вследствие этого происходит дросселирование потока пара идущего на турбину. Так как у нас имеется только один регулирующий клапан, то весь поток пара подвергается дросселированию

Поскольку геометрия проточной части турбины остается неизменной, то давление за регулирующим клапаном и по всем отсекам проточной части турбины определяется формулой Стодолы-Флюгеля.

,(1)

где Dop, Doo-расходы пара через отсек в расчетном и номинальном режимах соответственно, кг/с;

Po1, Po2 – давление перед отсеком и за отсеком в расчетном режиме, МПа;

Poo1, Poo2 – давление перед отсеком и за отсеком в номинальном, исходном режиме, МПа;

Too1, To1-температура пара на входе в отсек в номинальном и расчетном режиме соответственно, ^оК.

На рис.3.1 представлена принципиальная схема паротурбинной установки, работающей и дроссельным парораспределением.

Рис.3.1. Принципиальная схема паротурбинной установки с дроссельным парораспределением.

В результате дросселирования, происходит существенное снижение давления, которое изменяется пропорционально снижению расхода пара. На рис. 3.2 представлен процесс расширения пара в h-sдиаграмме, при работе турбины с дроссельным парораспределением на частичной нагрузке. Как видно из рис.3.2. происходит существенное смещение процесса вправо. При этом считаем, что процесс дросеелирования происходит без внутренних потерь. В результате чегоhо остается постоянной. В результате смещения процесса вправо резко снижается срабатываемый перепад , что наряду с уменьшением расхода приводит к более быстрому снижению мощности и приводит к снижению экономичности.

Как видно из рис. 3.2 используемый теплоперепад существенно снижается.

(h_o-h_K)>(h_o-h_kf)

Рис. 3.2. Процесс расширения пара в турбине при работе на частичной и номинальной нагрузке с дроссельным парораспределением и постоянным давлением перед турбиной

Кроме этого, при использовании режима с постоянным давлением вследствие дросселирования происходит понижение температуры пара, причем это снижение может быть довольно значительным. На рис 3.3. приведено изменение температуры пара в камере регулирующей ступени в процессе разгружения при постоянном, скользящем и комбинированном регулировании. Из рис 3.3 видно, при режиме постоянного давления и снижении нагрузки на 50% температура пара за регулирующей ступенью снизится почти на 70˚С. Систематическое изменение уровня нагрузки, при работе турбины в режиме регулирования графиков нагрузки, приводит к постоянным изменениям температуры металла ротора и корпуса турбины в зоне регулирующей ступени, что ведет к дополнительным термическим напряжениям и малоцикловой усталости металла, а значит и снижению надежности.

Рис. 3.3. Изменение температуры пара в камере регулирующей ступени турбины при регулировании нагрузки.

1-при постоянном начальном давлении; 2- при скользящем начальном давлении с нагрузки 60%; 3- при скользящем давлении после закрытия первой группы клапанов; 4- при скользящем давлении во всем диапазоне; 5- температура пара на входе в турбину.