7. Способы регулирования нагрузки турбины и их тепловая эффективность.

Парораспределение

Система подачи пара в турбину называется системой парораспределения, или просто парораспределением. Конструктивно парорас­пределение реализуется с помощью регулирую­щих клапанов. При изменении степени их от­крытия изменяется площадь для прохода пара и, следовательно, его расход. При частичном откры­тии регулирующего клапана происходит дроссели­рование пара, что приводит к уменьшению теплопе­репада проточной части турбины. Таким образом, в общем случае при регулировании нагрузки клапа­нами происходит изменение и расхода пара, и теп­лоперепада проточной части турбины. Для современных теплофикационных турбин в основном используют два вида парораспределе­ния: дроссельное и сопловое.

При дроссельном парораспределении весь пар, подводимый к турбине, по­сле дросселирования в одном или нескольких од­новременно открывающихся регулирующих кла­панах подается в общую сопловую камеру. Из этой камеры пар поступает к соплам первой ступени, вы­полненной, как правило, с полным подаодом пара. Таким образом, характерным признаком дроссель­ного парораспределения является отсутствие в турбине первой специально выделенной ступени, в которой изменяется степень парциалъности. При дроссельном парораспределении пар к первой

Важными преимуществами дроссельного паро­распределения являются его простота (можно обой­тись одним — двумя дроссельными клапанами), высокая экономичность при полном открытии кла­панов (из-за отсутствия регулирующей ступени) и высокая надежность рабочих лопаток первой ступе­ни из-за подвода пара по всей окружности.

При сопловом парораспределении уве­личение расхода пара через турбину достигается последовательным открытием регулирующих кла­панов, каждый из которых подводит пар к своей группе сопл, расположенных в одной сопловой ко­робке, занимающей часть окружности. Схема соплового парораспределения показана на рис. 2.30. По мере открытия клапана № 1 в нем происходит процесс дросселирования точно такой же, как и при дроссельном парораспределении. Од­нако при его полном открытии давление за ним практически совпадает с давлением до него, и поте­ри, связанные с дросселированием, исчезают. Затем (или несколько раньше) начинает открываться регу­лирующий клапан № 2, в нем будет происходить дросселирование и давление за ним р₀' будет мень­ше, чем давление р₀ перед клапаном. Таким обра­зом, при сопловом парораспределении дросселированию подвергается только та часть пара, кото­рая проходит через частично открытый клапан. Только тогда, когда в работе находится одни или, как это часто бывает, два одновременно закрываю­щихся клапана, и дросселированию подвергается весь поступающий к турбине пар, сопловое паро­распределение становится дроссельным с той лишь разницей, что пар подводится по части окружности.

Характерным конструктивным признаком со­плового парораспределения является наличие регу­лирующей ступени, т.е. выделенной ступени с изме­няющейся степенью парциальности. Главное преимущество соплового парораспреде­ления — сохранение высокой экономичности при отклонении режима работы от номинального из-за малых потерь от дросселирования в полностью от­крытых регулирующих клапанах.

Однако сопловое парораспределение имеет и су­щественные недостатки. Его экономичность при полном открытии регулирующих клапанов оказыва­ется ниже, чем при дроссельном, из-за потерь, свя­занных с парциальным подводом пара. Парциальность создает высокий уровень переменной силы, действующей на рабочие лопатки, из-за того, что они попеременно проходят перед активными и не­активными дугами подвода пара. Это снижает виб­рационную надежность рабочих лопаток.

Для теплофикационных турбин используют только сопловое парораспределение, что связано со значительными, часто независимыми изменениями тепловой и электрической нагрузок и соответствен­но расхода свежего пара.

В тех случаях, когда возникает частая необходи­мость получать от турбины максимальную мощ­ность либо при сниженных начальных параметрах пара (вследствие неудовлетворительной работы котла), либо при повышенной теплофикационной нагрузке (например, при очень низкой температуре окружающего воздуха), либо при повышенном про­тиводавлении используют обводное парорас­пределение.

Номинальная мощность турбины обеспечивается при полном открытии ре­гулирующего клапана (или группы клапанов), ко­торые реализуют чаще всего сопловое парораспре­деление. Для перегрузки турбины открывается об­водной клапан (чаще всего один) , давление за об­веденной группой ступеней возрастает, а так как проходное сечение последующих ступеней больше, чем обведенных, то возрастает расход пара через ступени, расположенные за обведенными ступеня­ми.

Тепловая нагрузка сетевого по­догревателя в основном определяется двумя факто­рами: температурой сетевой воды на выходе из по­догревателя н ее расходом.

Требуемая температура сетевой воды на выходе из сетевого подогревателя при имеющемся темпе­ратурном напоре определяет температуру конден­сации (а значит, и давления) греющего пара. Учет гидравлического сопротивления паропроводов, подводящих пар от турбины к подогревателю, од­нозначно определяет то давление пара в месте отбо­ра в паровой турбине, которое обеспечивает требуе­мую температуру сетевой воды. При этом расход пара в отбор должен изменяться примерно пропор­ционально расходу сетевой воды, н, следовательно, расход пара на турбину должен изменяться вместе с изменением расхода отбираемого пара. Учитывая эти обстоятельства, рассмотрим различные условия работы турбины и теплофикационной установки.