6.2 Турбины с одним промежуточным регулируемым отбором пара

Основной недостаток турбин с противодавлением — неполное ис­пользование мощности при работе по тепловому графику — уст­ранен в конденсационных турбинах типа П или Т с регулируемы­ми отборами пара. Поскольку выработка электрической энергии турбинами с регулируемыми отборами пара не зависит от тепло­вой нагрузки, они могут одновременно снабжать внешних потре­бителей теплотой и электроэнергией.

Турбина с одним промежуточным регулируемым отбором па­ра (рис. 6.2,а) состоит из двух частей: группы ступеней 3, рас­положенных до регулируемого отбора (называемой частью высокого давления ЧВД), и группы ступеней 5, расположенных от отбора до конденсатора 6 (называемой частью низкого давления ЧНД).

Рис 6.2 Схема турбины с одним промежуточным регулируемым отбором пара (а) и h,s-диаграмма процесса расширения пара в ней (б):

1,2-стопорный и регулирующий клапаны ЧВД, 3-часть высокого давления, 4-регулирующий клапан ЧНД, 5-часть низкого давления, 6-конденсатор, 7,8-отсечной и обратный клапаны, 9-тепловой потребитель,

10-редукционно-охладительная установка

Пар, имеющий давление р₀ и температуру t₀, подводится к тур­бине через стопорный 1 и регулирующий 2 клапаны и расширя­ется в ЧВД до давления р_п, которое поддерживается постоянным и определяется тепловым потребителем 9. Пройдя ЧВД, поток пара Do разделяется на две части. Одна часть D_n через отсечной 7 и обратный 8 клапаны идет к тепловому потребителю 9, а дру­гая D_K=D₀—D_n через регулирующий клапан 4 направляется в ЧНД, где расширяется до давления р_к в конденсаторе 6. Для снабжения паром теплового потребителя в период останова тур­бины служит редукционно-охладительная установка 10.

Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме пока­зан на рис. 6.2,б, где даны располагаемые (Н_о' и H_о") и исполь­зованные Н_і' и H_і" теплоперепады соответственно в ЧВД и ЧНД. При изменении расхода пара D_n в отбор можно поддержи­вать электрическую мощность Р_э неизменной изменением расхо­дов пара D_o в ЧВД и D_k в ЧНД. Аналогично можно при изменении электрической на­грузки Рэ поддерживать по­стоянным расход пара D_n теп­ловому потребителю. Таким об­разом, можно в определенном диапазоне независимо изменять тепловую и электрическую на­грузку.

Зависимость электрической мощности турбины Р_э от рас­хода пара D_k в конденсатор при постоянном его расходе в теплофикационном отборе D_n, а также от расхода пара в от­бор при постоянном его расхо­де в конденсатор изображают графически на диаграмме ре­жимов (рис.6.3).

Рис 6.3 Диаграмма режимов турбины с одним регулируемым отбором

Сплошными линиями показывают режимы с постоянным отбором пара тепловому потребителю (D_n = const). При этом верхняя кривая, соединяющая точки 1, 2, 3 и 4, соответствует конден­сационному режиму (Dn = 0). Штриховыми линиями показыва­ют режимы с постоянным пропуском пара в конденсатор (D_k=const). Причем нижняя кривая, соединяющая точки a, b, с и d, соответствует расходу D_k=0 (полный отбор пара, через ЧНД расход пара отсутствует).

Р

ежимы с расходомD_k=0 при эксплуатации турбины не до­пускаются, так как приводят к чрезмерному перегреву ротора из-за недостаточного теплоотвода. Поэтому через ЧНД всегда должен быть минимальный расход пара D_k^min, чтобы обеспечи­вались условия теплоотвода. Кривая, соответствующая расходу D_к^min=const, обозначена точками 5,6,7 а 8. Кроме того, на диа­грамму нанесены линии максимального расхода пара D_o^mаx в ЧВД и максимальной мощности турбины Р_э.

Заштрихованная область диаграммы соответствует пол­ностью открытым клапанам ЧНД. Увеличить расход пара через конденсаторы в этом случае можно только, повысив давление в отборе—камере перед клапанами ЧНД.

Диаграмма режимов турбины позволяет при заданных потре­бителями расходе отбираемого пара D_n и электрической мощно­сти Р_э определить расход пара Do в ЧВД, расход D_k в конденсатор. Пунктирными линиями на рис.6.3 по­казано, как определить расходы D_k и D_o при заданных D_n и Р_э.

При проектировании и эксплуатации турбин с регулируемым отбором пара необходимо учитывать некоторые их особенности. Так, в зависимости от тепловой и электрической нагрузок эти турбины могут работать в различных режимах, которые разде­ляют на конденсационные и теплофикационные. При конденса­ционном режиме работы турбины с одним регулируемым отбо­ром пара, который не отличается от режима работы конденса­ционной турбины, расход пара в регулируемый отбор отсутству­ет. В теплофикационном режиме такая турбина может работать по тепловому или электрическому графику. При тепловом графи­ке электрическая мощность определяется тепловой нагрузкой и не может быть изменена без соответствующего изменения тепло­вого потребления, так как при этом регулирующие органы ЧНД турбины находятся в неподвижном состоянии. Регулируют на­грузку в этом случае парораспределением в ЧВД. При режимах работы по электрическому графику регулирующие органы ЧНД турбины могут иметь произвольную степень открытия. Для турбин с независимым заданием электрической нагрузки характерно наличие тепловой нагрузки, которая ограничивает возможность снижения электрической мощности ниже некоторого минималь­ного значения, определяемого расходом теплового потребите­ля D_n. Возможность увеличения электрической нагрузки ограни­чивается максимальным D_k^max расходом пара в конденсатор.

В теплофикационных турбинах применяют сопловое парораспределе­ние, так как многообразие возможных режимов их работы опре­деляет изменение в широком диапазоне расхода пара, протека­ющего через ЧВД. На паропроводе, связанном с камерой отбора, устанавливают обратный клапан 8 (см. рис.6.2,а). Это обуслов­лено возможным повышением давления в корпусе ЧВД и примы­кающих к нему паропроводах при неправильной работе системы регулирования, например, если клапаны ЧНД по какой-либо при­чине закроются раньше, чем клапаны ЧВД.

Такие же клапаны устанавливают на линиях нерегулируемых отборов. Так как паропровод отбираемого пара имеет большую емкость, то, если регулирующие органы ЧНД при внезапном от­ключении генератора не закроются, пар может пойти обратно в ЧНД и, расширяясь, разогнать турбину до скорости, вызывающей ее разрушение. Кроме того, одновременно с закрытием регулиру­ющего 2 и стопорного 1 клапанов на линии подвода пара в тур­бину предусмотрено принудительное закрытие отсечного клапа­на 7 и регулирующих органов 4.