75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 3 / Расчет тепловой схемы
.pdf2.2. Давление пара в узловых точках процесса расширения
При построении процесса расширения пара в h-s - диаграмме необходимо учитывать потери давления пара в устройствах парораспределения турбины (перепускные паропроводы, регулирующие, стопорные клапаны), вызванные процессом дросселирования (уменьшение давления пара без потери теплосодержания, т.е. с постоянной энтальпией).
Потери давления в устройствах парораспределения цилиндров принимаются по табл. 2.
Таблица 2. Потери давления в органах парораспределения
турбины (для всех вариантов)
Источник потерь |
|
Обозначение |
Величина |
||
|
потери, % |
||||
|
|
|
|
|
|
Регулирующие |
и |
стопорные |
Рцвд |
5 |
|
клапаны перед ЦВД |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Паропроводы |
промежуточного |
Рпп |
10 |
||
перегрева пара |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Регулирующие |
и |
стопорные |
Рцсд |
5 |
|
клапаны перед ЦСД |
|
|
|||
|
|
|
|
||
Перепускные паропроводы |
из |
Рцнд |
7 |
||
ЦСД в ЦНД |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Давления пара в узловых точках процесса расширения составляют:
- на входе в ЦВД Р'0 = Р0 (1 − Рцвд ) = 12, 75(1 − 0, 05) = 12,11 МПа;
-после промежуточного перегрева пара Рпп = Р2 (1 − Рпп ) = 2,56(1 − 0,10) = 2,30 МПа;
-на входе в ЦСД
Р'пп = Рпп (1 − Рцсд ) = 2,30(1 − 0,05) = 2,18 МПа;
-на входе в ЦНД Р'6 = Р6 (1 − Рцнд ) = 0,125(1 − 0,07) = 0,116 МПа.
11
2.3. Построение узловых точек
Построение точки «1». Точка 1 определяется по параметрам свежего пара на входе в турбину. На h-s - диаграмме находим линию постоянной температуры (изотерму) t0 = 540 oC и линию постоянного давления (изобару) Р0 = 12,75 МПа. В точке их пересечения отмечаем точку 1.
По h-s - диаграмме или по табл. III [2]* определяем энтальпию пара в точке 1:
h0 = 3447,7 кДж/кг.
Построение точки «2». Перед попаданием в проточную часть турбины (точка 2) пар проходит стопорные и регулирующие клапаны, в которых теряет часть своего давления. Точка 2 находится на пересечении линии постоянной энтальпии h0 и
изобары Р'0 .
Из-за большого масштаба h-s - диаграммы точно найти изобару Р'0 проблематично, поэтому допускается отступить от
точки 1 на 2-3 клетки вправо и отметить точку 2.
Построение точки «2*». Процесс 2 - 2* является идеальным (адиабатным) процессом расширения пара в ЦВД, т.е. протекающим без потерь тепла при неизменной энтропии.
Для нахождения точки 2* необходимо опустить вертикальную линию из точки 2 до пересечения с изобарой Р2. В полученной точке находим энтальпию пара:
h2а = 2992 кДж/кг.
Построение точки «3». Для нахождения точки 3 необходимо сначала определить энтальпию в этой точке, кДж/кг:
h2 = h0 − (h0 − h2а ) ηцвд0i = 3447, 7 − (3447,7 − 2992) 0,883 = 3045,3 ,
где ηцвд0i - внутренний относительный КПД ЦВД.
Теперь находим на h-s - диаграмме линию постоянной энтальпии h2 и изобару Р2. В месте их пересечения отмечаем точку 3.
_____________________________________________
* Необходимо помнить, что масштаб h-s - диаграммы по оси Y составляет 4 кДж/кг в 1 мм, что предполагает погрешность в определении энтальпии, поэтому предпочтительнее нахождение энтальпий по таблицам [2].
12
Построение точки «4». Точка 4 соответствует параметрам пара после промежуточного перегрева.
На h-s - диаграмме находим изотерму tпп = 540 oC и изобару Рпп. В месте их пересечения отмечаем точку 4.
По h-s - диаграмме или по табл. III [2]* определяем энтальпию пара в точке 4:
hпп = 3553,8 кДж/кг.
Построение точки «5». Перед попаданием в проточную часть ЦСД (точка 5) пар проходит стопорные клапаны, в которых теряет часть своего давления. Точка 5 находится на пересе-
чении линии постоянной энтальпии hпп и изобары Р'пп .
Построение точки «5*». Процесс 5 - 5* является адиабатным процессом расширения пара в ЦСД.
Для нахождения точки 5* необходимо опустить вертикальную линию из точки 5 до пересечения с изобарой Р6. В полученной точке находим энтальпию пара:
h6а = 2768 кДж/кг.
Построение точки «6». Для построения точки 6 необходимо сначала определить энтальпию в этой точке, кДж/кг:
h6 = hпп − (hпп − h6а ) ηцсд0i = 3553,8 − (3553,8 − 2768) 0,925 = 2826,9,
где ηцсд0i - внутренний относительный КПД ЦСД.
Теперь находим на h-s - диаграмме линию постоянной энтальпии h6 и изобару Р6. В месте их пересечения отмечаем точку 6.
Построение точки «7». На входе в ЦНД нет регулирующих или стопорных клапанов, однако перепускные паропроводы также обладают сопротивлением, в результате чего давление пара уменьшается.
Точка 7 находится на пересечении линии постоянной энтальпии h6 и изобары Р'6 .
Построение точки «7*». Процесс 7 - 7* является адиабатным процессом расширения пара в ЦНД.
Для нахождения точки 7* необходимо опустить вертикальную линию из точки 7 до пересечения с изобарой Рк = 3,5 кПа. В полученной точке находим энтальпию пара:
hка = 2298 Дж/кг.
13
Построение точки «8». Для построения точки 8 необходимо сначала определить энтальпию пара в этой точке, кДж/кг:
hк = h6 − (h6 − hка ) ηцнд0i = 2826,9 − (2826,9 − 2298) 0,854 = 2375, 2 ,
где ηцнд0i - внутренний относительный КПД ЦНД.
Теперь находим на h-s - диаграмме линию постоянной энтальпии hк и изобару Рк. В месте их пересечения отмечаем точку 8.
После нахождения на h-s - диаграмме всех узловых точек сплошной линией соединяем основные точки (1-8). На этом процесс расширения пара в турбине считается построенным.
Суммарный теплоперепад в проточной части турбины составляет, кДж/кг:
h0 = (h0 − h2 ) + (hпп − hк ) = (3447, 7 − 3045,3) + (3553,8 − 2375, 2) = = 1581.
Повышение энтальпии пара в промежуточном пароперегревателе
hпп = hпп − h2 = 3553,8 − 3045,3 = 508,5 кДж/кг.
2.4. Определение энтальпии пара в отборах турбины
После построения процесса расширения пара в турбине необходимо определить энтальпии пара в отборах на регенеративные подогреватели. Сделать это можно двумя способами.
По реальному процессу расширения пара в турбине
Для этого в h-s - диаграмме находим точки пересечения построенного процесса и изобар, соответствующих давлению пара в регенеративных отборах Рi (см. табл. 1). В найденных на h-s - диаграмме точках определяем энтальпии и температуры.
Втом случае, если регенеративный отбор осуществляется
взоне влажного пара (ниже линии х=1), то температуру пара в камере отбора определить не удастся, вместо неё необходимо найти степень сухости пара в этой точке.
14
По адиабатному процессу расширения пара в турбине
Энтальпии пара в отборах турбины можно определить так же, как и энтальпии на выходе из ЦВД, ЦСД и ЦНД (h2, h6, hк), т.е. по известному КПД цилиндра и энтальпии в конце адиабатного процесса расширения.
Для этого вначале определяем энтальпии в точках пересечения адиабатного процесса расширения пара в турбине и изобар, соответствующих давлению пара в регенеративных отборах: h1а, h3а, h4а, h5а, h7а. Энтальпии пара в отборах турбины определяются по формулам
h1 |
= h0 |
− (h0 − h1а ) η0iцвд , |
h3 = hпп − (hпп − h3а )η0iцсд , |
h4 |
= hпп |
− (hпп − h4а )η0iцсд , |
h5 = hпп − (hпп − h5а ) η0iцсд , |
|
|
h7 = h6 − (h |
6 − h7а ) η0iцнд . |
Найденные энтальпии пара и температуры заносятся в табл. 3 и на рис. 3.
Таблица 3. Параметры пара в отборах турбины
|
|
Давление |
Температура |
Энтальпия |
|
|
|
(влажность) |
пара |
||
Номер |
Наименование |
в камере |
|||
пара в каме- |
в камере |
||||
отбора |
подогревателя |
отбора, |
|||
ре отбора, |
отбора, |
||||
|
|
МПа |
|||
|
|
оС |
кДж/кг |
||
1 |
ПВД-8 |
3,8 |
369 |
3144 |
|
2 |
ПВД-7 |
2,56 |
316 |
3045,3 |
|
3 |
ПВД-6, |
1,2 |
450 |
3368 |
|
деаэратор |
|||||
|
|
|
|
||
4 |
ПНД-4 |
0,63 |
366 |
3198 |
|
5 |
ПНД-3 |
0,27 |
262 |
2992 |
|
6 |
ПНД-2 |
0,125 |
176 |
2826,9 |
|
7 |
ПНД-1 |
0,026 |
х = 0,998 |
2616 |
|
|
|
|
|
|
15
Рис. 3. Процесс расширения пара в проточной части турбины
16
3. БАЛАНС ПАРА И ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
3.1. Баланс пара (для всех вариантов)
Паровой баланс турбины с регенеративными отборами
D0 = ∑ Di + ∑ Dу + ∑ Dсн + Dут + Dк ,
где D0 - расход свежего пара на турбину; ∑ Di - регенеративные
отборы |
пара; ∑ Dу - |
протечки |
пара |
через уплотнения; |
∑ Dсн |
- отборы пара |
на собственные |
нужды станции; |
|
Dут - утечки пара в турбоустановке; |
Dк - расход пара в конден- |
|||
сатор.
Принимаем ∑ Dу =0, ∑ Dсн =0, Dут =0.
Получаем упрощенное выражение для расчёта D0 :
D0 = ∑Di + Dк .
3.2. Баланс питательной воды
Расход питательной воды на котёл определяется из урав-
нения
Dпв = D0 + Dдв ,
где Dдв - расход добавочной воды.
Поток питательной воды необходимо дополнить таким количеством добавочной воды Dдв , которое восполнит потери
пара и конденсата (в том числе с продувочной водой) в паротурбинном цикле станции Dут (см. табл. 1).
Расчёт расхода добавочной воды:
Dдв = Dут = 0, 02D0 .
Общее выражение для расчёта расхода питательной воды:
Dпв = D0 + 0, 02D0 = 1, 02D0 .
17
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПАРА, ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ И КОНДЕНСАТА
4.1. Параметры пара в корпусе регенеративных подогревателей
Давление в камерах отборов турбины выше, чем давление пара перед подогревателями. Это связано с потерей давления в паропроводах на трение и местные сопротивления. Потери давления в паропроводах Pi принимаются по данным табл. 4.
Таблица 4. Потери давления пара в паропроводах (для всех
вариантов)
№ отбора |
Наименование |
Величина потерь |
|
подогревателя |
давления |
I отбор |
П-8 |
3% |
II отбор |
П-7 |
4% |
III отбор |
П-6, деаэратор |
5% |
IV отбор |
П-4 |
6% |
V отбор |
П-3 |
7% |
VI отбор |
П-2 |
8% |
VII отбор |
П-1 |
9% |
Определяем давления пара в корпусе каждого регенеративного подогревателя по известным давлениям в отборах тур-
бины Pi |
и потерям в паропроводах Pi : |
|||
П-8 |
P' = P (1 − |
P / 100) = 3,8(1 − 0, 03) = 3, 686 МПа; |
||
|
1 |
1 |
1 |
|
П-7 |
P' = P (1 − |
P |
/ 100) = 2,56(1 − 0, 04) = 2, 457 МПа; |
|
|
2 |
2 |
2 |
|
П-6 |
P' = P (1 − |
P |
/ 100) = 1, 2(1 − 0, 05) = 1,140 МПа; |
|
|
3 |
3 |
3 |
|
П-5 |
P' = 0, 700 МПа (для всех вариантов); |
|||
|
3 |
|
|
|
П-4 |
P' = P (1 − |
P |
/ 100) = 0, 63(1 − 0, 06) = 0,592 МПа; |
|
|
4 |
4 |
4 |
|
П-3 |
P' = P (1 − |
P |
/ 100) = 0, 27(1 − 0, 07) = 0, 251 МПа; |
|
|
5 |
5 |
5 |
|
П-2 |
P' = P (1 − |
P |
/ 100) = 0,125(1 − 0, 08) = 0,115 МПа; |
|
|
6 |
6 |
6 |
|
П-1 |
P' = P (1 − |
P / 100) = 0, 026(1 − 0, 09) = 0, 023 МПа. |
||
|
7 |
7 |
7 |
|
|
|
|
|
18 |
По найденным давлениям пара находим параметры насыщения (температуру и энтальпию) в корпусе регенеративных подогревателей и конденсатора, которые соответствуют параметрам сливаемого из подогревателей конденсата:
П-8 |
t |
н |
= f (P') = 245,6 оС |
h |
н |
= f (P') = 1064,1 кДж/кг; |
|
|
П8 |
1 |
|
П8 |
1 |
П-7 |
t |
н |
= f (P' ) = 223,0 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 957,7 кДж/кг; |
|
|
П7 |
2 |
|
П7 |
2 |
П-6 |
t |
н |
= f (P' ) = 185,7 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 788,3 кДж/кг; |
|
|
П6 |
3 |
|
П6 |
3 |
П-5 |
t |
н |
= f (P' ) = 164,9 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 697,1 кДж/кг; |
|
|
П5 |
3 |
|
П5 |
д |
П-4 |
t |
н |
= f (P' ) = 158,3 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 668,2 кДж/кг; |
|
|
П4 |
4 |
|
П4 |
4 |
П-3 |
t |
н |
= f (P' ) = 127,5 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 535,9 кДж/кг; |
|
|
П3 |
5 |
|
П3 |
5 |
П-2 |
t |
н |
= f (P' ) = 103,5 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 434,1 кДж/кг; |
|
|
П2 |
6 |
|
П2 |
6 |
П-1 |
t |
н |
= f (P' ) = 63,1 оС |
h |
н |
= f (P' ) = 264,2 кДж/кг; |
|
|
П1 |
7 |
|
П1 |
7 |
Кон-р |
tк = f (Pк ) = 26,7 ° С |
hк = f (Pк ) = 111,84 кДж/кг. |
||||
4.2. Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей
Для определения давления основного конденсата и питательной воды за подогревателями вначале необходимо найти давления на нагнетании конденсатных и питательных насосов.
В рассматриваемой схеме установлены две группы конденсатных насосов и одна группа питательных насосов
(см. рис. 1):
-КЭН I с насосами типа КсВ 500-85 (подача 500 т/ч, напор 85 м в.ст.);
-КЭН II с насосами типа КсВ 320-160 (подача 320 т/ч, напор 160 м в.ст.);
-ПЭН с насосами типа ПЭ 380-185 (подача 380 т/ч, напор
2030 м в.ст.).
Первая группа конденсатных насосов (КЭН I) необходима для перекачивания основного конденсата из конденсатора во второй ПНД смешивающего типа (П-2). Соответственно, давления на нагнетании данных насосов должно хватить, чтобы ос-
19
новной конденсат преодолел гидравлическое сопротивление подогревателей (ОЭ, П-1, ОУ) и имел давление в П-2, близкое к
давлению греющего пара ( P2' - см. п. 5.1).
Вторая группа конденсатных насосов (КЭН II) необходима для перекачивания основного конденсата из второго ПНД смешивающего типа в деаэратор (П-5). Соответственно, давления на нагнетании данных насосов должно хватить, чтобы основной конденсат преодолел гидравлическое сопротивление подогревателей (П-3, П-4), поднялся на высоту установки деаэратора, а также имел давление в деаэраторе, близкое к давлению
греющего пара, т.е. около 6 бар ( P2' - см. п. 5.1).
Питательные насосы перекачивают питательную воду из деаэратора в котёл. Соответственно, давления на напоре данных насосов должно хватить, чтобы питательная вода преодолела гидравлическое сопротивление подогревателей высокого давления, сопротивление поверхностей нагрева парового котла и на входе в турбину перегретый пар имел расчётное давление свежего пара.
4.2.1. Расчёт конденсатных и питательных насосов
Напор насосов определяется по формуле, м в.ст.:
Н = Pнап − Рвс ,
где Pнап - давление воды на выходе из насоса (нагнетание); Pвс - давление воды на входе в насос (всас).
Давление на всасе насоса определяется по формуле
Pвс = P H + Pi ,
где P H - давление столба жидкости перед насосом (для всех вариантов у КЭН I - 4 м в.ст., у КЭН II – 5 м в.ст., у ПЭН – 21 м в.ст.); Pi - давление в корпусе подогревателя, из которого вода попадает в насос (в конденсаторе для всех вариантов Pi = Pк ≈ 0 МПа , в П-2 Pi = Р'2 = 0,115 МПа , в деаэраторе для всех вариантов Pi = Р'П3 = 0, 700 МПа ).
20