Вопрос № 373 Турбина с промежуточным перегревом. Принципиальная тепловая схема. Процесс расширения пара в I-s диаграмме.

В теплоэнергетической установке с промежуточным перегревом пар после расширения в ЦВД турбины направляется в котел для вторичного перегрева, где температура его повышается от t₁ до t_пп. После промежуточного перегрева пар попадается в ЦНД, где расширяется до давления в конденсаторе р_к.

К–100–90

Потеря давления ∆р_пп в тракте промежуточного перегрева (в паропроводе от турбины к котлу, перегревателе и паропроводе от котла к турбине) приводит к снижению КПД, и поэтому допускается потеря не более 10 % абсолютного давления в промежуточном перегревателе .

Температура пара после промежуточного перегрева обычно принимается равной или близкой температуре свежего пара: t_пп= t_o ± (10 ... 20) °С.

Промежуточный перегрев приводит, естественно, к усложнению конструкции турбины, увеличению расхода высоколегированных сталей и соответствующему удорожанию турбины на 10—12 %.

Экономичность идеального теплового цикла с промежуточным перегревом зависит от параметров пара, отводимого на промежуточный перегрев.

Если принять температуру пара после промежуточного перегрева равной температуре свежего пара t_o и изменять температуру пара, отводимого на промежуточный перегрев, Т₁, то КПД присоединяемого цикла будет тем выше, чем выше температура Т₁, однако доля его в общем цикле при этом будет уменьшаться. В частности, когда Т_{1 =}t_o , промежуточного перегрева уже не будет. При понижении же температуры Т₁ будет уменьшаться эквивалентная температура (T_э)_пп, а следовательно, и КПД дополнительного цикла, что в конечном счете может вызвать не повышение, а снижение КПД общего цикла.

Оптимальную температуру пара T₁^опт, при которой он должен отводиться на промежуточный перегрев, можно ориентировочно оценить во втором приближении следующим образом. Вначале определяют эквивалентную температуру Т_э = Т_к/(1 –η_t), затем по или подсчитывают КПД η_t^пп сложного цикла при T₁ = Т_э, после чего находят

.

Обычно Т^опт = (1,02 ... 1,04)T_э.

Давление пара перед промежуточным перегревом обычно выбирают равным 0,2—0,3 давления свежего пара.

Вопрос № 374 Какие существуют системы защиты турбины

Технологические защиты служат для предотвращения аварий оборудования при отклонении основных контролируемых па­раметров за допустимые пределы.

Турбина снабжается системой регулирования, которая обеспечивает необходимое воздействие на регулирующие клапаны и устройства автоматических защит, обеспечивающих прекращение поступления пара в турбину в случае возникновения на турбине аварийной ситуации, а также при возникновении аварийной ситуации в энергосистеме.

Система регулирования поддерживает частоту вращения РТ с неравномерностью около 4–2%.

Основными элементами системы защиты являются датчики, измеряющие параметры, от которых зависит надежность турбины, и вырабатывающие сигналы, которые поступают в систему управления и вызывают срабатывание защиты.

Защита турбины от раз­гона с помощью автомата безопасности. В случае неис­правности системы регулирования число оборотов турбо­генератора при сбросе нагрузки может возрасти до опас­ной величины. Автомат безопасности срабатывает при повышении числа оборотов на 10—12% выше нормаль­ного и вызывает мгновенное закрытие автоматического стопорного клапана, прекращающего доступ пара в тур­бину.

ПРИМЕР РАБОТЫ: При эксплуатации турбин могут возникать аварийные ситуации, при которых система регулирования не в состоянии управлять расходом пара (например, при заедании регулирующих клапанов или золотника сервомотора). Если при такой неисправности генератор отключится от сети, частота вращения ротора турбины начнет расти вплоть до его разрушения. Для предупреждения разрушения турбины снабжают независимыми системами защиты, полностью прекращающими доступ пара в них, когда частота вращения ротора превышает максимально допустимую.

Система защиты должна иметь собственное устройство для измерения частоты вращения ротора, независимый клапан (стопорный), прекращающий доступ пара в турбину, и систему управления этим клапаном. Устройство, измеряющее частоту вращения ротора и подающее сигнал на закрытие клапанов, называется автоматом безопасности.

Турбина снабжена защитами, которые воздействием на ЭМВ (электромагнитный выключатель) автоматически прекращают доступ пара в турбину при возникновении следующих аварийных ситуаций:

1. при недопустимом осевом сдвиге РТ;

2. при недопустимом повышении давления пара в конденсаторе (СРЫВ ВАКУУМА);

3. при недопустимом падении давления масла на смазку подшипников турбоагрегата;

4. при недопустимом повышении давления в отборе;

5. при недопустимом понижении температуры свежего пара перед турбиной;

6. при срабатывании защит генератора.

Подробнее о них:

а) Защита от осевого сдвига вала турбины. Сдвиг вала может вызвать тяжелые повреж­дения агрегата. Поэтому защита от осевого сдвига по­вышает надежность работы турбины. Реле автомата осевого сдвига воздействует на прекращение доступа пара в турбины. Для срабатывания автомата доста­точно осевого сдвига ротора турбины в сторону генера­тора на 0,25—0,5 мм.

б) Мощные турбины защищают от срыва вакуума с по­мощью вакуум-реле. При снижении вакуума до заданной величины вакуум-реле дренируют масло из систе­мы регулирования, что вызывает закрытие регулирую­щих клапанов турбины.

в)Защита от падения давления масла в масляной системе, осуществляется паромасляным регулятором. При пуске и остановке турбины, а также при аварийных падениях давления масла паромасляный регулятор автоматически включает резервный электронасос, а затем пусковой турбонасос.

Давление масла в системе регулирования поддержи­вается редукционным клапаном. Для поддержания при­близительно постоянного давления масла в системе смазки применяется сливной клапан.

д) В последнее время начали применять защиту турбин от чрезмерного повышения или понижения температуры свежего пара.

Система защиты автоматически закрывает не только стопорные, но и регулирующие клапаны, а также обратные клапаны на паропроводах регенеративных и других отборов, открывает сбросные клапаны на линии между горячими паропроводами: промперегрева и конденсатором. Закрывать обратные клапаны одновременно со стопорными необходимо для того, чтобы пар отборов не попал в турбину. Этого пара в регенераторах и паропроводах достаточно, чтобы разогнать ротор турбины до недопустимо большой частоты вращения уже после срабатывания защиты. Через сбросные клапаны перегретый пар, находящийся в системе трубопроводов промежуточного перегрева, направляется в конденсатор, конденсируется, и давление в системе промперегрева уменьшается.