18. Как осуществляется изменение расхода пара через турбину методом скользящего давления?

Для того чтобы оценить изменение экономичности турбинной установки при переходе с клапанного регулирования мощности на регулирование способом скользящего давления, рассмотрим процесс расширения пара в h, s-диаграмме (рис. 8.6) в ЦВД конденсационной турбины, имеющей дроссельное парораспределение, при расчётном (G0) и половинном (G/G0 = 0,5) расходах пара для двух случаев: 1) при постоянном давлении свежего пара, т.е. p0 = const и h0 = const (сплошные линии), 2) при скользящем давлении свежего пара, т.е. p0 = var и t0 = const (штриховые линии).

Рис. 8.6. Процесс расширения пара в h, s-диаграмме в ЦВД конденсационной турбины с дроссельным парораспределением при постоянном ( ) и скользящем ( ) начальных давлениях

Давление перед первой ступенью ЦВД определяется расходом пара, причём при сниженной нагрузке в режиме скользящего давления р0ск и постоянной температуры t0 = const оно будет несколько выше, чем при дроссельном регулировании и h0 = const, из-за большего удельного объёма, обусловленного более высокой температурой.

Поскольку при скользящем давлении свежего пара температура и давление его перед первой ступенью ЦВД при сниженных нагрузках выше, чем при дроссельном регулировании, то и начальная энтальпия выше. Энтальпия пара за ЦВД при этом тоже выше. Поэтому даже при значительном снижении нагрузки теплоперепад, а следовательно и КПД проточной части ЦВД сохраняются почти постоянными, т.е. такими же как и при полной нагрузке. При дроссельном же регулировании КПД уменьшается при снижении нагрузки из-за потерь от дросселирования пара в регулирующем клапане.

Таким образом, внутренняя мощность ЦВД при регулировании скользящим давлением больше, чем при дроссельном регулировании

КПД турбины при сниженной нагрузке можно выразить так:

при дроссельном регулировании

; (8.8)

при регулировании скользящим давлением

, (8.9)

где НiЦСД+ЦНД – используемый теплоперепад ЦСД и ЦНД турбины с учётом регенеративных отборов. Регулирование мощности скользящим давлением и с точки зрения экономичности при всех режимах частичного пропуска пара предпочтительнее дроссельного регулирования с постоянным давлением.

19. Какие теплофикационные турбины вы знаете. Опишите их работу.

Турбины с противодавлением. Свежий пар с параметрами pо и tо подводится к турбине 1 из котла, где происходит расширение пара до конечного давления рп . Отработавший пар поступает к потребителя теплоты 4. РОУ 3 позволяет снабжать теплового потребителя паром в период остановки турбины. Такие турбины обычно устанавливают параллельно с конденсационными 2. (выработка электрической энергии зависит от тепловой нагрузки)

Турбины с промежуточным регулируемым отбором пара. Турбина с регулируемым отбором состоит из двух частей: группа ступеней 1, расположенных до отбора (ЧВД) и группа ступеней 2 – от отбора до конденсатора 3 (ЧНД). Свежий пар подводится к турбине с параметрами pо и tо через стопорный 8 и регулирующий 7 клапаны. В ЧВД пар расширяется до давления рп, которое поддерживается постоянным и определяется тепловым потребителем 9. Пройдя ЧВД, поток пара G0 разветвляется: часть пара GП через отсечной 4 и обратный 5 клапаны идет к тепловому потребителю 9, а часть пара GК направляется через регулирующие органы 6 в ЧНД, где расширяется до давления рк в конденсаторе 3. РОУ 10 служит для снабжения паром теплового потребителя 9 в период остановки турбины (выработка электрической энергии не зависит от тепловой нагрузки)

Турбины с противодавлением и регулируемым отбором пара. Свежий пар подводится к турбине с параметрами pо и tо и расширяется в ЧВД 1 до давления рп, необходимого для производственного потребителя 9. Далее поток пара разветвляется: часть пара GП идет к тепловому потребителю 9, а оставшийся пар Gт через регулирующие органы 6 проходит в ЧНД 2 , где расширяется до давления pт, которое определяется потребителем теплоты низкого потенциала 12 (система отопления и горячее водоснабжение). Такие турбины обычно устанавливают параллельно с конденсационной 13.

Турбины с двумя регулируемыми отборами пара. Турбина состоит из трех отсеков: группа ступеней до промышленного отбора – ЧВД 1, группа ступеней, расположенных между отборами – ЧСД 13, группа ступеней от теплофикационного отбора до конденсатора – ЧНД 2. Свежий пар подводится к турбине с параметрами pо и tо и расширяется в ЧВД 1 до давления рп, при котором часть пара GП отбирается для промышленного теплового потребителя 9. Далее пар в количестве G=G0 -GП проходит через регулирующие клапаны 14 в ЧСД 13, где расширяется до давления pт, при котором производится теплофикационный отбор Gт, для низкопотенциального потребителя теплоты 12. Оставшаяся часть пара в количестве GК=G0 –GП-GТ поступает в ЧНД 2 и расширяется там до давления в конденсаторе рк..

Турбины с двумя отопительными отборами пара. Теплофикационные турбины мощностью 50МВт и выше имеют два регулируемых отопительных отбора пара для ступенчатого подогрева сетевой воды. Для подогрева сетевой воды используют 70-80% расхода свежего пара на турбину.

Свежий пар в количестве G0 с параметрами pо и tо подводится к турбине через стопорный 8 и регулирующий 7 клапаны. В ЧВД 1 пар расширяется до давления в нижнем отопительном отборе 5 и затем через регулирующий орган 6 направляется в ЧНД 2. В верхний отбор 4 пар с расходом G1 отбирается при давлении р1 и с энтальпией h1,а в нижний отбор 5 пар с расходом G2 – при параметрах р2 и h2. Поскольку в турбине имеется один регулирующий орган ЧНД, то регулируемое давление поддерживается только в одном отопительном отборе: в верхнем – при включенных обоих отборах, в нижнем – при включенном нижнем отборе.

Установка для подогрева сетевой воды состоит из двух подогревателей 9 и 10 поверхностного типа.

19. Из-за чего возникают колебания лопаток? Что такое резонанс? Как отстранить турбину от резонанса?

Колебания лопаток возникают

1. Неодинаковость каналов сопловой решетки, вследствие которой поток из ее различных каналов выходит с разной скоростью и под различными углами. Поэтому каждая лопатка, вращаясь и проходя за различными сопловыми каналами будет испытывать различную нагрузку.

2, Неодинаковость параметров пара перед или за ступенью

3. Парциальный подвод пара, характерный в основном для регулирующей ступени.

4. Неравномерность потока пара вдоль окружной сопловой решетки из-за наличия выходной кромки и кромочных следов.

Резонанс – явление совпадения частоты возмушающей силы и собственной частоты колебания лопаток.

В турбинах стараются избегать явления резонанса, которая является основной причиной усталостных поломок лопаток, либо путем изменения характеристик системы, т.е. частоты собственных колебаний, либо путем изменения частоты возмущающих сил.

19. Из-за чего возникает вибрация водопроводов? Что такое критическая частота ротора?

Неуравновешенность ротора является одной из основных причин вибрации. Она может возникать на стадии изготовления, монтажа и сборки, а также в процессе эксплуатации. Они связаны с недостаточной балансировкой ротора. Обычно причиной вибрации является обрыв рабочих лопаток.

Частота вращения, при которой наблюдается резкий всплеск динамического прогиба вала, называется критической или резонансной

Ротор начинает совершать сложное движение: во-первых, он по-прежнему будет вращаться вокруг своего геометрического центра (точка 0) с условной скоростью, во-вторых, валопровод получит стрелу прогиба, а плоскость изгиба валопровода будет вращаться с угловой скоростью, отличной от частоты вращения самого ротора и даже переменной во времени. Последний вид движения ротора называют процессионным, а его угловую скорость – скорость процессии. Именно процессионное движение является причиной вибрации подшипников, фундаментной плиты и т.д.

Появляющийся прогиб валопровода зависит, прежде всего, от частоты его вращения: при постепенном и медленном увеличении частоты вращения прогиб медленно увеличивается, затем резко возрастает, достигая максимума, и снова быстро убывает практически до нуля.