Лекция №14. Влияние начальных и конечных параметров пара на мощность паровых турбин

При эксплуатации турбин отклонение начальных и конечных параметров пара от номинальных значений сопровождается изменением мощности и экономичности, а также надежности элементов турбин. Последующий анализ изменения внутренней мощности N_i=GH₀_oi турбины при изменении названных параметров (П) пара осуществляется на основе следующего выражения:

. (14.1)

14.1. Влияние начального давления на мощность турбин

При незначительном отклонении давления свежего пара р₀ от номинального значения р₀ (t₀=const) изменение внутренней мощности турбины определяется из выражения:

. (14.2)

Введем коэффициенты, характеризующие изменение мощности турбины при отклонении давления р₀, обусловленные, соответственно, изменениями расхода пара G, располагаемого теплоперепада Н₀ и относительного внутреннего КПД _oi с их оценкой, принятой в инженерных расчетах:

, (14.3)

где р₂, v_2t – давление и теоретическое значение удельного объема пара за последней ступенью турбины. Тогда выражение (14.2) после преобразований примет следующий вид:

. (14.4)

Из (14.4) следует, что для всех турбин, не имеющих регулируемых отборов, в том числе и для турбин с промежуточным перегревом пара, приращение мощности пропорционально изменению давления р₀. При полностью открытых клапанах увеличение начального давления вызывает перегрузку и снижение надежности всех ступеней турбины и особенно последней, за которой давление р₂ сохраняется неизменным. Поэтому ограничивают расход пара так, чтобы давление в камере регулирующей ступени не превышало допустимого значения. В условиях длительной эксплуатации на повышенном давлении ограничивают ход последнего регулирующего клапана на его открытие, а при кратковременной – вводят в работу ограничители мощности. При этом расход пара снижается до расчетного значения, что обеспечивает нормальные условия работы всех ступеней турбины. При повышенном давлении р₀ опасным является режим работы с одним открытым клапаном, так как в рабочих лопатках регулирующей ступени возникают наибольшие изгибающие напряжения из-за максимального значения теплового перепада в этом режиме. Понижение р₀ ограничивается только условиями работы вспомогательного оборудования.

Из выражения (14.4) видно, что значительное влияние на мощность имеет отклонение р₀ для турбин с противодавлением. Для них при полностью открытых клапанах увеличение начального давления приводит к опасному росту напряжений в диафрагме последней ступени. При этом снижение давления свежего пара перед турбиной приводит к большему снижению мощности, чем понижение давления перед конденсационной турбиной. На рис.14.1 показаны кривые изменения относительного изменения мощности от отношения р₀¹/р_0,ном, полученные для двух значений давления р₂ за турбиной с противодавлением (₂=р₂/р₀) и для конденсационной турбины.

Рис. 14.1. Относительное изменение внутренней мощности паровой турбины

(р₀=8,8 МПа, t₀=500⁰С) при отклонении давления р₀ от номинального значения (р₀¹/р_{0, ном})