Студентам забороняється:
вставати на бар'єри площадок, запобіжні кожухи підшипників, муфт й інших деталей обертових механізмів, а також на трубопроводи, конструкції й перекриття, не призначені для проходу по них і які не мають спеціальних огороджень;
торкатися оголених кінців кабелю й електродротів, частин механізмів й устаткування, що обертаються (насосів, електродвигунів і т.п.), неізольованих поверхонь трубопроводів й арматури;
перебувати без дозволу викладача поблизу фланцевих з'єднань й арматури трубопроводів, запобіжних клапанів і т.п.;
ходити по слизьких поверхнях, покритих маслом або водою, а також перебувати в місцях, обгороджених для ремонтних робіт;
курити в цехах.
I. Мета роботи
Вивчення теплофікаційної парової турбіни, її конструктивних особливостей, техніко-економічних показників й основ експлуатації (на прикладі теплофікаційної турбіни ПТ-25-90/10).
II. Основні теоретичні положення
До складу паротурбінної установки (ПТУ) включають: котельну установку (КУ), турбінну установку (ТУ), конденсаційну установку (КНДУ), систему регенеративного підігріву живильної води (РПЖВ), деаераційно-живильну установку (ДЖУ).
Робота
ПТУ базується на реалізації циклу
Ренкіна. Ефективність циклу Ренкіна
можна оцінити, використовуючи термічний
коефіцієнт корисної дії
.
Теплота, підведена до ПТУ (
):
,
(1)
де
– ентальпія свіжої пари, кДж/кг;
— ентальпія
конденсату в конденсаторі турбіни,
кДж/кг.
Втрата теплоти в конденсаторі турбіни:
,
(2)
де
– ентальпія пари на вході в конденсатор
турбіни при ізоентропному процесі
розширення пари, кДж/кг.
Термічний
коефіцієнт корисної дії визначає
досконалість ідеальної ПТУ і являє
собою відношення корисно використаної
теплоти в ПТУ
до теплоти підведеної (
).
Термічний ККД:
.
(3)
Найбільша
енергія, що може передати потік пари
усередині турбіни, характеризується
корисно використаним теплоперепадом
.
Ця енергія становить лише частину
розташовуваної (витраченої) енергії
.
Зменшення енергії пов'язане з її втратами
в соплових й робочих ґратах, дискових
і вентиляційних витоків пари через
ущільнення діафрагм і втратами з
вологістю пари на останніх східцях.
Зазначені втрати оцінюються внутрішнім відносним ККД:
,
(4)
де
–
ентальпія пари при вході в конденсатор
турбіни при дійсному процесі розширення
пари, кДж/кг.
або, виражаючи через потужність:
.
(5)
Якщо віднести використану в турбіні енергію до теплової енергії, підведеної до пари в котлі, то одержимо абсолютний ККД турбіни:
.
(6)
У формулах (1) ... (6) позначені:
— ентальпія свіжої (гострої) пари, кДж/кг;
— ентальпія пари, що відробила, дійсного процесу розширення, кДж/кг;
— ентальпія пари, що відробила, при ізоентропному процесі розширення, кДж/кг;
— витрата
свіжої пари через турбіну, кг/с;
— внутрішня
потужність, кВт;
— розташовувана потужність, кВт;
— ентальпія живильної води з
урахуванням роботи стиснення живильного
насоса, кДж/кг;
— термічний ККД паротурбінної установки.
Ефективна потужність (дійсна), яка
розвивається на муфті вала турбіни
внаслідок механічних втрат, менше
внутрішньої потужності
й виражається
,
(7)
де
— механічний ККД, що враховує втрати
на тертя в підшипниках, приводи масляних
насосів, механізму, що регулює й ін.
Всі втрати, включаючи й механічні, оцінюються ефективним відносним ККД:
,
(8)
Абсолютний ефективний ККД
,
(9)
Електрична потужність, що знімається із клем генератора, буде менше, ніж ефективна потужність, на величину втрат у генераторі:
,
(10)
де
— ККД електрогенератора.
Абсолютний електричний ККД представляє
відношення величини ефективної потужності
до кількості теплоти, підведеної в котлі
до теплоносія,
.
(11)
Абсолютний електричний ККД характеризує економічність роботи турбогенератора в цілому і є однієї з найважливіших характеристик роботи турбінних установок. Він залежить від рівня досконалості конструкції турбогенератора й термодинамічного циклу установки.
Якщо витрата пари через турбіну (або її частину), а також її початкові й кінцеві параметри відомі, то можна визначити внутрішню, ефективну й електричну корисні потужності турбогенератора:
,
(12)
,
(13)
.
(14)
При відомій потужності турбіни витрата пари визначається з виразів (9), (10), (11), наприклад,
.
(15)
Турбіна із двома регульованими відборами складається із трьох частин, що представляють як би самостійні частини турбіни: частина високого тиску (ЧВТ), частини середнього тиску (ЧСТ) і частина низького тиску - (ЧНТ).
Корисна потужність турбіни є сумою потужностей окремих частин турбіни, наприклад, корисна внутрішня потужність.
.
(16)
Для конденсаційних турбін і турбін із протитиском широке поширення одержала формула, що дозволяє визначити один з показників економічності - питома витрата пари на 1 кВт·год.:
. (17)
Для оцінки економічності сучасних конденсаційних турбінних установок користуються також величиною питомої витрати тепла на вироблену кіловат-годину на клемах електрогенератора:
.
(18)
Для конденсаційних турбін з одним або двома регульованими відборами пари зазначені вище показники економічності не відображають переваг комбінованого виробітку електричної й теплової енергії. Наприклад, за змістом абсолютного ККД турбоустановки без відборів (6) корисною енергією вважається лише вироблена електрична потужність на клемах генератора. Невикористана в турбіні теплота в цьому випадку не враховується, і її відносять до загальної втрати теплоти в холодному джерелі (конденсаторі). У дійсності, у порівнянні із чисто конденсаційною установкою, комбінований виробіток електричної й теплової енергії дає значну економію теплоти й палива.
Для розрахунку показників економічності ТЕЦ звичайно приймається метод поділу загальної витрати теплоти, що надходить на турбоустановку (або на електростанцію в цілому), на виробіток теплової й електричної енергії.
На частку зовнішніх споживачів теплоти
відносять теплоту, що відпускається з
відборів турбіни, з урахуванням втрат
у теплообмінних апаратах і комунікаціях
на лініях від турбоустановки до теплового
споживача. На частку електричного
споживача відносять всю теплоту, що
залишилася (включаючи втрати теплоти
в конденсаторі
)
, тобто різниця між повними витратами
теплоти й теплотою, відпущеною споживачеві
з відборів. Для спрощення розрахунків
витрата теплоти на регенерацію не
враховується, внаслідок малого значення,
у порівнянні з відпущеною теплотою
зовнішнім споживачам.
Таким чином, дійсна повна витрата теплоти на турбоустановку
.
(19)
Відпущення теплової енергії зовнішнім споживачам:
,
(20)
де
й
— витрата теплоти на виробничий і
теплофікаційний відбори, кДж/год.;
і
— витрата пари на виробничий і
теплофікаційний відбори, кг/год.;
і
— ентальпія пари виробничого й
теплофікаційного відборів, кДж/кг;
і
— температура конденсату, що повертається
від споживачів, кДж/кг;
і
— коефіцієнти повернення конденсату
від споживачів відповідних відборів;
— ККД теплового потоку, що враховує
втрати теплоти на ТЕЦ при відпустці її
споживачам (втрати теплоти в теплообмінних
апаратах, у комунікаціях на лініях від
турбіни до теплових споживачів).
Якщо конденсат пари, що відпускається на технологічні потреби виробництва, не повертається на ТЕЦ (наприклад, через забруднення), то = 0. Якщо конденсат гріючої пари з мережних підігрівників (бойлерів) повністю повертається в регенеративний цикл турбоустановки = 1.
При цих умовах рівняння (17) приймає вигляд
.
(21)
Витрата теплоти на виробіток електричної енергії
,
(22)
де
— ефективна потужність, кВт;
— час роботи, с, (можна прийняти
).
,
(23)
де
— дійсна кількість теплоти, яка витрачена
на виробіток електроенергії, з урахуванням
втрати його в конденсаторі;
— механічний ККД, що враховує втрати
енергії тертя в підшипниках турбіни, у
приводі масляного насоса й системі
регулювання;
=
0,97...0,99 (для сучасних турбін);
— ККД електрогенератора, що враховує
електричні й механічні втрати;
= 0,98...0,99;
— втрати теплоти в конденсаторі,
які можуть досягати 60 % від витрати,
теплоти, що йде на виробіток електроенергії.
Але також на ТЕЦ проводиться оцінка
витрати палива на виробіток електроенергії
й теплоти
.
Загальна витрата палива на комбінований виробіток теплової й електричної енергії:
,
,
,
(24)
де
— нижча теплотворна здатність палива,
кДж/кг.
За прийнятою методикою теплова економічність ТЕЦ оцінюється наступними показниками: ККД турбоустановки по виробництву й відпустці теплоти зовнішнім споживачам
.
(25)
ККД турбоустановки по виробництву електроенергії:
. (26)
Питома витрата умовного палива на виробництво й відпустку теплової енергії:
,
(27)
де = 29330 (кДж / кг) – теплотворна здатність умовного палива;
— теплова енергія, яка виробляється відборами [див. формули (20) і (21)], кДж/год.
Питома витрата умовного палива на виробництво електричної енергії
.
(28)
У такий же спосіб розраховуються питомі витрати палива й для ТЕЦ у цілому.
При оцінці якості роботи теплофікаційних турбоустановок ТЕЦ часто користуються величиною питомого вироблення електроенергії на тепловому вжитку, віднісши цю величину до кількості теплової енергії, виробленої відборами
,
(29)
де
— електрична потужність, вироблювана
парою відборів, кВт;
,
(30)
де , , — відповідно ентальпія свіжої пари на вході в турбіну, ентальпія виробничого й ентальпія теплофікаційного відборів;
— електромеханічний ККД турбогенератора,
.
Питомий виробіток електроенергії на тепловому споживанні характеризує особливості технологічного процесу виробництва електроенергії на тепловому споживанні.