Магистратура 2 сем ТЭС / girshfeld_v_ya_rezhimy_raboty_i_ekspluataciya_tes

4-8. ВЗАИМОСВЯЗЬ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВОЙ СЕТИ И ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН

Из трех параметров, которые определяют режим тепловой нагрузки теплофикационной турбины один - температура обратной сетевой воды - является неуправляемым и определяется режимом работы всей системы теплоснабжения; два других параметра - тепловая нагрузка отбора и расход сетевой воды — являются управляемыми и поддерживаются на ТЭЦ на заданном уровне. Температура сетевой воды в подающей линии также является заданной в зависимости от температуры наружного воздуха.

В режимах работы теплофикационной турбины по тепловому графику развиваемая мощность в значительной мере зависит от уровня температуры обратной сетевой воды. Количественно это отражено в приведенных выше аналитических характеристиках.

Рассмотрим изменения температуры обратной сетевой воды в течение суток (4-22), (4-23). При последовательном включении подогревателей горячего водоснабжения первая их ступень обогревается сетевой водой, прошедшей систему отопления и имеющей температуру t'2 . В результате смешения части

нагрузки горячего водоснабжения меняется охлаждение сетевой воды в подогревателе горячего водоснабжения и температура сетевой воды в обратной линии.

Рис. 4-24. Схема узла обратных тепловых сетей.

Тепловая нагрузка горячего водоснабжения меняется в течение суток в соответствии с разбором горячей воды абонентами: утренний пик, затем дневной провал, вечерний пик и ночной провал, при котором нагрузка падает почти до нуля. Соответственно с суточным графиком тепловой нагрузки горячего водоснабжения меняется температура обратной сетевой воды после абонентов, но до ТЭЦ эти изменения доходят с запаздыванием, которое определяется емкостью тепловой сети.

На рис. 4-24 показана примерная схема узла обратных тепловых сетей. Принимаем, что в ночной период (от 0 до 6 ч утра) тепловая нагрузка горячего водоснабжения снижается до нуля. Температура сетевой воды в обратных линиях после абонентов становится равной температуре после отопительных

температуры сетевой воды в обратных линиях тепловой сети, емкость которых равна Vобр .

Запишем в дифференциальной форме тепловой баланс смешения более горячей сетевой воды, поступающей в обратную теплосеть после прекращения разбора горячей воды, с сетевой водой, заполняющей обратную теплосеть при текущей температуре tо.с :

Рис. 4-25. Графики изменения tо.с на ТЭЦ по расчету (1) и по наблюдениям (2).

условий конкретной ТЭЦ с турбинами Т-100-130 (кривые 1) и по данным наблюдений (кривые 2) для различных температур наружного воздуха. Из графиков видно, что температура обратной сетевой воды достигает

наибольшего значения к шести часам утра, т. е. к моменту начала утреннего набора электрической нагрузки, а затем снижается. Характер протекания расчетных и фактических кривых идентичен, и совпадение их вполне удовлетворительное.

Повышение температуры поступающей на ТЭЦ обратной сетевой воды при работе по тепловому графику приводит к повышению давления в регулируемом теплофикационном отборе, вследствие чего регулятор давления дает команду на прикрытие регулирующих клапанов перед ЦВД. Это приводит к разгрузке турбины как по отпуску тепла, так и по выработке электроэнергии.

Аналогичная картина будет и при работе турбины Т-250/300-240 в режиме теплового графика нагрузки (при отсечении ЦНД по ресиверным трубам и подаче в ЦНД охлажденного пара из регулируемого теплофикационного отбора).

В условиях эксплуатации положение может быть выправлено вмешательством машиниста турбины, который может вручную устанавливать большее задание регулятору давления и повышать давление отбора.

Таким образом, при ручной подрегулировке давления в отборе повышение температуры обратной сетевой воды приводит к повышению давления в отборе и соответствующему снижению развиваемой мощности турбины. Наибольшее повышение температуры обратной сетевой воды приходится, как это видно из рис. 4-25, на часы утреннего набора нагрузки в энергосистеме, что особенно ощутимо.

Из сказанного также следует, что регулятор давления теплофикационного отбора должен уступить место регулятору заданной тепловой нагрузки. Для турбины Т-175/210-130 предусмотрен именно такой регулятор.

Для стабилизации температуры обратной сетевой воды в течение суток было предложено перейти к суточному регулированию температуры прямой сетевой воды.

Последнее сводится к ночному снижению температуры прямой сетевой воды на ТЭЦ, что приведет с некоторым запаздыванием, обусловленным емкостью подающей теплосети, к понижению температуры прямой сетевой воды у абонентов и к соответствующему снижению температуры сетевой воды после отопления t'2 . Для компенсации недоотпуска тепла на отопление из-за ночного снижения температуры сетевой воды в подающей магистрали необходимо соответственно повышать ее в дневные часы за счет дополнительного нагружения водогрейных котлов.

Рассмотрим характер изменения температуры сетевой воды в обратной линии после прекращения разбора горячей воды на ночь при ночном снижении

температуры сетевой воды в подающей линии на ТЭЦ с t нач до t .

п.с п.с

Для подающей теплосети можем записать в дифференциальной форме тепловой баланс смешения пото-ха сетевой воды с пониженной температурой t'п.с сетевой водой, заполняющей подающую теплосеть при температуре tпн.ачс :

Vподсв вdtп.с = −Vс.всв в (tп.с − t'п.с )d ,

где tп.с - текущая температура сетевой воды в подающей линии у абонентов; Vс.в

магистралей теплосети, м³.

Это дифференциальное уравнение является математической моделью процесса снижения температуры сетевой воды в подающей линии у абонентов после снижения ее на ТЭЦ.

После интегрирования получаем:

меняться соответственно изменению температуры сетевой воды в подающей линии:

где t''2 - температура сетевой воды после систем отопления, соответствующая пониженной температуре в подающей линии t'п.с .

При ночном перерыве горячего водоснабжения в теплосеть поступает

дифференциальной форме тепловой баланс смешения потока сетевой воды после отопления с сетевой водой, заполняющей теплосеть

или

Подставим принятые обозначения и получим:

dxdz = kz + Ae px .

При p k решение этого дифференциального уравнения

z = k −A p ekx + Ce px .

Подставляем значение х в исходное дифференциальное уравнение (4-89):

Для проверки возможности применения полученных зависимостей при расчете температуры сетевой водыг возвращающейся на ТЭЦ из теплосети, были проведены расчеты применительно к тепловым сетям одной из ТЭЦ. Сравнение расчетных кривых с действительными значениями температуры обратной сетевой воды показало их ^вполне удовлетворительное совпадение.

При понижении температуры в подающей линии на ТЭЦ ночью на 18°С электрическая мощность на четырех турбоагрегатах Т-100-130 увеличилась в часы утреннего подъема нагрузки на 16 МВт по сравнению с режимом без понижения температуры в подающей линии. Во время испытаний производилось термографирование внутри помещений в пяти- и девятиэтажных панельных зданиях, находящихся на расстоянии 10 км от ТЭЦ. Термографирование показало, что температура внутри помещений при снижении температуры сетевой воды в подающей линии от ТЭЦ менялась не более чем на

0,4°С.

Эффект повышения электрической мощности турбин Т-100-130 в часы подъема нагрузки означает помимо дополнительной мощности также дополнительную выработку электроэнергии на тепловом потреблении.

Так, в указанном случае было получено дополнительно 30 МВт·ч электроэнергии на тепловом потреблении, что соответствует экономии условного топлива

200 30 10−3 = 6т.

Применение суточного регулирования температуры сетевой воды в подающей линии на ТЭЦ может существенно улучшить ее показатели.

4-9. ПРИМЕНЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ МНОГОФАКТОРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК К РАСЧЕТУ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВОМ ПОТРЕБЛЕНИИ

Как известно, изменение отопительной нагрузки Qот по продолжительности может быть рассчитано по формуле Россандера:

число часов использования максимума за отопительный сезон. Из графика отопительной нагрузки вытекает соотношение

районов СССР. Тепловая нагрузка равна сумме отопительной нагрузки и

отборов при различных значениях температуры обратной сетевой воды. Изменение температуры обратной сетевой воды по продолжительности может быть аппроксимировано степенной функцией, аналогичной формуле Россандера. Так, при температурном графике тепловой сети 150-70°С при нагрузке горячего водоснабжения Qг.в = 0,2Qср для условий Москвы имеем:

температурного графика).

Определение отпуска тепла за отопительный сезон возможно по следующим формулам:

полный отпуск тепла

Для определения выработки электроэнергии на тепловом потреблении принимаем, что весь отопительный сезон теплофикационные турбины работают в режиме по тепловому графику. Отопительный сезон разбиваем на три участка и интегрированием по участкам находим выработку электроэнергии за отопительный сезон:

ГЛАВА ПЯТАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК

ОБОРУДОВАНИЯ 5-1. ТРАДИЦИОННЫЙ МЕТОД ПОСТРОЕНИЯ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБОРУДОВАНИЯ

Заводы-изготовители оборудования обычно выдают его расчетные характеристики. В условиях эксплуатации эти характеристики проверяются проведением испытаний.

Следует различать однофакторные и многофакторные характеристики. При однофакторной характеристике дается зависимость выходной величины от определяющего ее фактора. При этом предполагается, что некоторые другие факторы, также влияющие на выходную величину, но в меньшей степени, остаются неизменными.

Такая форма характеристик соответствует традиционному методу проведения эксперимента, при котором варьируется лишь один фактор при поддержании других факторов на постоянном уровне; в результате такого эксперимента находят зависимость выходной величины от варьируемого фактора при постоянных значениях других факторов. Затем то же проделывается при варьировании уже другого фактора.

Полученные зависимости могут быть представлены графически или выражены аналитически.

Рассмотрим в качестве примера снятие характеристик конденсатора паровой турбины.

Абсолютное давление пара в конденсаторе определяется температурой его конденсации, которая зависит от различных факторов: от паровой нагрузки конденсатора Dк , кг/с; от температуры охлаждающей воды на входе в

Если рассматривать зависимость только от трех первых факторов, то при традиционном методе эксперимента надо провести несколько серий опытов:

1) при постоянном уровне tв1 и постоянном расходе Gо.в варьировать Dк ;

Снятие указанных характеристик следует провести при различных значениях температуры охлаждающей воды.

В рассматриваемом случае одна из переменных величин является неуправляемой - это температура охлаждающей воды на входе tв1 которая в

основном определяется метеорологическим факторами; в случае оборотного

теплофикационных турбин, что объясняется наличием большого числа факторов, а также возможностью применения различных режимов работы.

Так, для турбины с двумя регулируемыми отборами типа ПТ-60-130 характеристики представляются в виде диаграммы режимов, которая дает возможность графического определения выходной величины от трех факторов: например, расход пара на турбину в зависимости от мощности, от расходов промышленного и теплофикационного отборов при номинальных, их давлениях. При отклонении давления отборов от их номинальных значений надо определять поправку к мощности с помощью специальных поправочных кривых. Для построения указанных графических характеристик надо провести целый ряд серий опытов, в том числе при варьировании давлений отборов. Для сокращения числа опытов приходится прибегать к расчетноэксперименталыюму методу, сокращая число серий опытов проведением расчетов по отдельным реперным точкам. Такой подход вполне оправдан, если используемые для пересчета зависимости дают надежные достаточно точные результаты.

Важной особенностью промышленного эксперимента является трудность поддержания ряда факторов на постоянном уровне при варьировании одного переменного фактора. Дело в том, что каждый из факторов в свою очередь зависит от других факторов, которые в процессе эксплуатации меняют свое значение в том или ином диапазоне. Следует отметить пульсирующий характер большинства параметров оборудования ТЭС, таких как частота электрического тока, мощность генераторов, давление пара, давления, создаваемые насосами и др.

В результате получаются искаженные опыты, результаты которых при обработке приходится приводить к заданным постоянным значениям факторов. Так, например, для построения диаграммы режимов теплофикационной турбины снимаются характеристики отсеков турбины при постоянных давлениях теплофикационных отборов, а также при номинальных начальных параметрах пара. При обработке результатов вводятся поправки на имевшиеся отклонения этих факторов от заданных постоянных значений, в первую очередь на отклонения давлений регулируемых отборов пара.

Рассмотрим в качестве примера построение характеристики сетевого

температура сетевой воды на входе; Gc.в - расход сетевой воды), то необходимая температура насыщениия греющего пара равна:

где F - площадь поверхности нагрева сетевого подогревателя; k - коэффициент теплопередачи в сетевом подогревателе.

коэффициент теплопередачи k - сам является функцией первых трех:

Таким образом, достаточно построить характеристику (5-2) и, имея ее, пользуясь аналитической характеристикой (5-1), по заданному режиму

Экспериментальное определение коэффициента теплопередачи требует

Указанные серии опытов надо провести при различных значениях t' .

Оценим ошибку в определении коэффициента теплопередачи и при расчете по (5-3).

Предельная относительная ошибка [5-3]

систематичеспркая ошибка; y - среднее значение выходной величины; n -

относительная среднеквадратичная случайная ошибка.

При принятой доверительной вероятности 0,95 в расчет вводится 2σ. Для рассматриваемого случая среднеквадратичная ошибка равна:

где - абсолютная случайная ошибка при измерении расхода сетевой воды; mt ' , mt '' , mtн - абсолютные случайные ошибки при измерении температур t',t'',tн .

Относительные случайные погрешности при определении, %:

проведем расчет ошибок по приведенным формулам для результатов тепловых испытаний горизонтального сетевого подогревателя ПСГ-5000, включенного в схему турбины Т-250-240. Результаты расчетов сведены в табл. 5-1.

В основу расчета положены абсолютные погрешности измерения. При измерении расхода сетевой воды

при измерении температур сетевой воды

mt ' = mt '' = 0,1o C.

При измерении температуры насыщения косвенным путем (измерение давления греющего пара и определение по таблицам водяного пара температуры насыщения) ошибка зависит от уровня давления. При ошибке в измерении давления mp =0,001 МПа:

Рассмотрение результатов расчетов ошибок показывает, что наибольшее влияние имеет ошибка при косвенном измерении температуры насыщения