Расходные энергетические характеристики тепловых турбоагрегатов

Турбоагрегат– это турбина плюс генератор.

Расходная энергетическая характеристика теплового турбоагрегата– это зависимость часового расхода тепловой энергии турбоагрегатом от его электрической нагрузки:

,

где

Q- вход (часовой расход тепла, ГДж/ч, Гкал/ч; 1 кал = 4,19 Дж);

Р- выход (электрическая нагрузка, МВт – от энергии перешли к мощности, чтобы отсечь время;мощность– это энергия в единицу времени).

Расходные характеристики тепловых (паровых) турбоагрегатов зависят от системы их регулирования и представляют собой выпуклые кривые или их сочетание.

Рассмотрим расходные энергетические характеристики конденсационноготурбоагрегата (мощность регулируемая):

• турбина конденсационная – пар после турбины попадает в конденсатор;

• мощность регулируется в пределах от минимальной нагрузки до номинальной путем изменения пропуска пара через турбину.

Есть различные способы изменения подачи пара.

Наиболее простое – дроссельное регулированиепосредством задвижки или дроссельного клапана.

Особенности:

1.Относительная экономичность возрастает с увеличением нагрузки(рис.2.2) – при возрастании нагрузки угол наклона касательной к расходной характеристике уменьшается. Это объясняется постепенным открытием задвижки, пропускающей пар в проточную часть турбины, и снижением потерь дросселирования:

• когда проходное сечение мало – скорость потока пара велика, соответственно потери велики, т.к. скоростные потери напора пропорциональны скорости;

• когда проходное сечение большое – скорость мала, потери малы.

Рис.2.2. Расходная энергетическая характеристика конденсационного турбоагрегата с дроссельнымрегулированием

2.Кривизна (выпуклость) характеристики незначительна.

Использование в практических расчетах криволинейных характеристик весьма сложно, поэтому их заменяют прямолинейными, т.е. аппроксимируют прямойлинией. Обычно прямую проводят через точки характеристики, соответствующие нагрузкам 50% и 100%. Согласно спрямленной расходной характеристике часовой расход тепла:

,

где

- часовой расход тепла на холостой ход агрегата (когда нагрузка равна нулю), ГДж/ч, Гкал/ч. Имеется ввиду условный, получающийся в результате спрямления характеристики часовой расход тепла на холостой ход;

- относительный прирост расхода тепла, т.е. отношение приращения расхода тепла к приращению нагрузкиили (для спрямленной характеристики) тангенс угла наклона характеристики к оси абсцисс, ГДж/(МВт·ч), Гкал/(МВт·ч)

;

Р- текущая электрическая нагрузка турбоагрегата, МВт.

Таким образом, при любой нагрузке турбоагрегата часовой расход тепла складывается из постоянногоне зависящего от нагрузки расхода тепла на холостой ход инагрузочногорасхода тепла зависящего от нагрузки.

Клапанное регулирование

В крупных турбинах для уменьшения потерь дросселирования применяют клапанное регулирование, осуществляемое последовательным открытием нескольких клапанов: подача пара изменяется не непрерывно, а ступенчато. В точке включения каждого клапана происходит скачкообразное увеличение относительного прироста расхода топлива из-за возрастания потерь дросселирования во вновь открываемом клапане.

Сколько клапанов – столько изломов расходной характеристики (рис.2.3).

Рис.2.3. Расходная энергетическая характеристика конденсационного турбоагрегата с клапаннымрегулированием

Обводное регулирование

Для увеличения пропуска пара через проточную часть турбин большой мощности применяется обводное регулирование, которое осуществляется дополнительнымобводным клапаном, обеспечивающим дополнительную подачу пара при больших нагрузках генератора в обвод первых ступеней турбины непосредственно в одну из промежуточных ступеней. В этом случае расходная характеристика представляет собой сочетание двух выпуклых кривых, из которых последняя имеет больший угол наклона (рис.2.4), где:

- электрическая нагрузка турбоагрегата в точке излома характеристики;

- расход тепла в точке излома характеристики;

- номинальная электрическая нагрузка турбоагрегата;

- расход тепла при номинальной нагрузке турбоагрегата.

При обводном регулировании в результате кусочно-линейной аппроксимации часовой расход тепла на турбину:

;

где

- относительные приросты расхода теплоты турбоагрегата в зоне до и после точки излома характеристики, ГДж/(МВт·ч). Это тангенсы угла наклона характеристики к оси абсцисс.

Рис.2.4. Расходная энергетическая характеристика конденсационного турбоагрегата с обводнымрегулированием

Параметры аппроксимированной характеристики являются величинами постоянными для данного состояния агрегата. Они либо известны по данным завода-изготовителя, либо определяются проведением соответствующих испытаний.