8. Сброс нагрузки до уровня собственных нужд, холостой ход.

Минимум для турбины определяется характеристиками системы регулирования турбины и температурных режимов.

Увеличение нагрузки паровой турбины до ее максимального значения ограничивается допустимым пропуском пара в ее конденсатор и предельной мощностью ее электрогенератора.

9. Работа турбины при переменных тепловых нагрузок, производственных и теплофикационных отборов. Явления, возникающие в турбине при нестационарных режимах.

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.

Работа турбины по тепловому графику. Наиболее простым для анализа является режим с одноступенчатым теплофикационным отбором. В рассматриваемом случае теплофикационная турбина работает как турбина с противодавлением. Следовательно, наиболее опасным режи­мом при работе турбины по тепловому графику с одноступенчатым отбором является режим мини­мального нагрева сетевой воды и максимального те­плофикационного отбора. В этом случае давление за последней ступенью предотборного отсека будет ми­нимальным, а теплоперепад последней ступени воз­растет не только по этой причине, но из-за увеличен­ного расхода пара. Это приведет к увеличению изгибных напряжений в лопатках предотборной ступени.

При работе по тепловому графику с двухступен­чатым отбором пара на теплофикацию в совершен­но аналогичные условия попадают рабочие лопатки последней ступени отсека, расположенного перед верхним теплофикационным отбором.. Поэтому с целью Ограничения напряжений изги­ба в рабочих лопатках последних ступеней предот-борных отсеков в инструкции по эксплуатации вво­дят ограничения по нижнему пределу давления в ка­мерах отборов. Повышение давления в камерах теплофикацион­ных отборов разгружает лопатки предотборных ступеней от изгибных напряжений, но приводит к опасности перегрева проточной части ЦНД. Опасность этого явления тем выше, чем больше давление в теплофикационном отборе, чем больше расход пара и чем выше тепловыделение в ЦНД, ко­торое зависит в первую очередь от давления в кон­денсаторе (т.е. в ЦНД) и от длины лопаток послед­ней ступени. При снижении расхода свеже­го пара при работе турбины по тепловому графику следует снижать давление в отборе в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Другим способом, является либо снижение тепловыделения в ЧНД (поддержание глубокого вакуума), либо введение охлаждения (либо то и другое вместе). При проектировании турбины проточная часть отсека формируется так, чтобы распределить общий расход пара на номиналь­ном режиме между сетевыми подогревателями та­ким образом, чтобы обеспечить требуемую тепло­вую нагрузку Q_то и максимальную экономичность.

При изменении режима теплофикационной уста­новки, работающей по тепловому графику при за­данных температуре сетевой воды после установки и ее расходе, через промежуточный отсек турбины протекает вполне определенный расход пара G_t1 , а за ним устанавливается вполне определенное давле­ние р_т1 Эти параметры таковы, что при их реализа­ции обеспечивается заданная тепловая нагрузка. категориче­ски запрещено работать только с верхним теплофикационым отбором. Если отключить CП1 путем обвода его по сетевой воде, то конденсирующая способность СП₁ исчезнет, расход пара через про­межуточный отсек станет равным нулю и начнет­ся быстрый разогрев проточной части промежуточного отсека из-за вращения лопаток в плотном застойном паре. Аналогичная ситуация возникнет и при отключении СП₁ по греющему пару (если име­ется соответствующая задвижка) даже при сохране­нии через него протока сетевой воды. Расход пара через ЦНД может изменяться от нуля до конденсационного, когда обеспечивается максимальная мощность турби­ны. При этом ЦНД работает со скользящими на­чальными параметрами на входе, когда давление и температура перед регулирующей диафрагмой, т.е. в камере нижнего теплофикационного отбора изменяется в соответствии с работой теплофика­ционной установки. Параметры за ЦНД определяются не только рас­ходом пара в конденсатор, но и режимом работы конденсатора. При работе на циркуляционной воде, особенно при использовании охлаждающей поверх­ности не только основного, но и теплофикационного пучка можно получить очень глубокий вакуум. При ра­боте с использованием только теплофикационного пучка и относительно холодной подпиточной воды для тепловой сети вакуум в конденсаторе будет ху­же, однако все-таки достаточно глубоким. При рабо­те с охлаждением теплофикационного пучка кон­денсатора прямой сетевой водой, достигающей 70 °С, давление в конденсаторе может повышаться до 45—50 кПа, угрожая безопасной работе турбины.

Главным параметром, который определяет режим течения в проточной части является абсолютный объемный расход пара через последнюю ступень Gv_K, где G —■ расход пара через послед­нюю ступень, a v_K — удельный объем за ней. Так как Gv_K ~ G/p_K, то можно сказать, что массовый расход пара и давление в конденсаторе определяют режим работы ЧНД. Характер изменения тем­ператур по проточной части ЧНД при работе турби­ны по тепловому графику. При относительно боль­ших объемных пропусках пара его температура вдоль проточной части монотонно уменьшается (так как ступени вырабатывают мощность), и толь­ко в последней ступени наблюдается ее небольшой рост, связанный с началом отрыва в прикорневой зоне. Вдоль рабочей лопатки температура изменяет­ся мало, несколько повышаясь к периферии и кор­ню, где возникают повышенные аэродинамические потерн. При малом объемном пропуске пара первая ступень продолжает вырабатывать мощность (об этом свидетельствует снижение температуры пара за ней), а вторая и третья ступени переходят в ре­жим потребления мощности, вследствие чего тем­пература пара возрастает (иногда в 2 раза) и начи­нается нагрев лопаток.

Явления возн. в турбине при нестац. реж.

Любые нестационарные режимы всегда связаны со снижением надежности и экономичности энер­гетического оборудования.

При изменении режима работы турбоустановки давления и температуры в проточной части турби­ны изменяются. Явления, возникающие при относительно быстром изменении параметров в проточной части турбины.

Быстрое изменение расхода пара и, следователь­но, давления в проточной части опасно для турбо­установок, имеющих большие аккумулирующие емкости пара (например, промежуточный паропере­греватель). В этом случае осевые усилия, прило­женные к различным роторам (например, ЦВД и ЦСД), изменяются во времени по-разному, и это приводит к появлению значительной неуравнове­шенной осевой силы.

К еще большим последствиям приводит измене­ние температуры в проточной части. Основным следствием изменения температуры является возникновение в деталях турбин и других элементах турбоустановки нестационарного рас­пределения температур нестационарных темпе­ратурных полей. В свою очередь это приводит к двум явлениям.

Во-первых, детали турбины «в среднем» прогре­ваются по-разному. Это приводит к тому, что их те­пловое расширение оказывается различным в раз­личные моменты времени, и поэтому возникает опасность задевании вращающихся деталей о не­подвижные, освобождения отдельных деталей на валу, затруднения свободного теплового расшире­ния одних деталей относительно других.

Во-вторых, в деталях вследствие неравномерно­го прогрева возникают температурные напряже­ния, приводящие при их циклическом повторении к трещинам малоцикловой усталости.

При нестационарных режимах наиболее важными являются следующие взаимные деформации деталей:

1) продольное расширение или сокращение ро­тора относительно статора;

2) тепловой изгиб ротора;

3) деформация корпуса вследствие несимметрич­ного прогрева.

При быстром повышении температуры пара ро­тор турбины нагревается быстрее, чем корпус, по­скольку его масса меньше, а поверхность и интен­сивность теплообмена с паром значительно больше. Поэтому ротор расширяется быстрее статора, и это вызывает опасность осевых задеваний в проточной части. При подаче в турбину пара с температурой более низкой, чем температура ее деталей, происхо­дит сокращение ротора относительно статора. Это явление еще более опасно, чем относительное рас­ширение ротора, поскольку осевые зазоры между рабочим диском и предшествующей по ходу пара диафрагмой всегда меньше, чем между диском и стоящей за ним диафрагмой.

Тепловой изгиб ротора возникает при его неосесимметричном прогреве. Перед пуском конденса­ционной турбины в ней создается вакуум с помо­щью эжектора.

Неравномерный нагрев корпуса турбины по ок­ружности приводит к его изгибу вследствие того, что более нагретые образующие корпуса расширя­ются сильнее, чем менее нагретые.

При нестационарных режимах затраты топлива на производство электроэнергии всегда оказываются повышенными. Особенно велики потери теплоты при пусках энергоблоков