2. Энергетические характеристики агрегатов

2.1. Формы и уравнения энергетических характеристик

По внешним признакам энергетические характеристики всего многообразия производственного оборудования можно разделить на три группы: характеристики вогнутые, выпуклые и прямолинейные. Вогнутые характеристики свойственны центробежным вентиляторам, трансформаторам, крупным промышленным печам; выпуклые – центробежным насосам, кардочесальным машинам и ряду других электроприемников; прямолинейные – промышленным печам, теплообменникам, ленточным транспортерам, компрессорам.

Энергетические характеристики могут быть выражены не только в виде кривых, но и в виде уравнений. Уравнение прямолинейной характеристики имеет вид:

Na = Na₀ + dNe,

где, Na₀ – потери холостого хода агрегата; d - частичный удельный расход энергии.

В общем случае уравнение криволинейных характеристик можно представить в виде

Na = Na₀ + d Ne^m,

где m > 1 – для вогнутых характеристик; m < 1 – для выпуклых характеристик.

На практике криволинейные характеристики спрямляют.

Анализ уравнений и графической формы прямолинейных характеристик показывает, что подведенная мощность или подведенная энергия в агрегате состоят из двух частей:

а) постоянной, не зависящей от производительности и равной потерям холостого хода в агрегате Na₀;

б) переменной, пропорциональной производительности и равной d Ne.

Пользоваться спрямленной энергетической характеристикой можно в пределах той зоны, для которой она построена. Не допускается экстраполяция в зону малых нагрузок.

Перегиб характеристики в точке перелома не отражает физических свойств машины, и место его зависит от способа спрямления характеристик.

Если характеристика имеет большую кривизну, то для исключения ошибки спрямляется два участка, поэтому появляется точка перегиба

Na = Na₀ + d¢ (0¸Neэк) + d¢¢ (Ne - Neэк)

На практике большое распространение получила другая форма записи. Для этого необходимы дополнительные построения

Na = Na₀ + Na¢ + Na¢¢ = Na₀ + d¢Ne + (d¢¢ - d¢) (Ne – Neэк )

Значения Nа¢, Nа¢¢ и т. д. зависят от способа спрямления. Они являются случайными и по этой причине случайны и частичные удельные показатели.

Выражение удельного расхода энергии выглядит так

Na

Na₀

Ne

Ne

d = = + d.

При спрямлении криволинейных характеристик частичный удельный расход в общем случае окажется равным первой производной подведенной мощности по производительности и определится как тангенс угла наклона касательной в данной точке характеристики.

Частичный удельный расход дается спрямленной характеристикой как средний для зоны спрямления.

d ¢

d

Ne

d¢¢

2.2. Энергетические характеристики турбоагрегатов

Процесс преобразования тепловой мощности, подводимой к турбине, в механическую мощность сопровождается потерями:

собственными потерями (от охлаждения турбины, на трение опорных трущихся частей ротора);

потерями термодинамического цикла.

Энергетическую характеристику турбины получают в виде расходной весовой D = f (Ре) или в виде расходной тепловой характеристики Q = f (Ре).

Расходная энергетическая характеристика турбоагрегатов Q = f (Ре) в зависимости от системы парораспределения изображается в виде выпуклой кривой или сочетания таких кривых. Кривизна энергетической характеристики имеет затухающий характер и соответствующее уменьшение относительного прироста, т. е. экономичность энергетического процесса повышается с ростом нагрузки. Это объясняется постепенным открытием дроссельного клапана, пропускающего пар в проточную часть турбины, и снижением потерь дросселирования.

Кривизна расходной характеристики зависит от отношения давления на выходе к давлению на входе Р_к / Р_о. Более выпуклые участки соответствуют большему отношению Р_к / Р_о . При отношении Р_к / Р_о  1, характеристики паровых турбин мало отличаются от прямолинейных.

В то же время характеристика генератора является вогнутой кривой, (поскольку переменная составляющая потерь в генераторе пропорциональна квадрату тока).

Противоположность кривизны характеристик турбины и генератора приводит к тому, что энергетическая характеристика турбогенератора еще более приближается к линейной, особенно в области высоких и средних нагрузок. Это позволяет на практике заменять криволинейные характеристики прямыми, проходящими через две точки – 100 % и 50 % мощности.

Наибольшее применение в практике получили энергетические расходные характеристики, т. е. зависимость часового расхода первичной энергии от величины нагрузки агрегата

_{кот кот кот}

В_час = f (Q_час), Q_час = f (Р).

Энергетические характеристики строятся для всех видов оборудования станции. Расходные характеристики турбин различаются в зависимости от системы регулирования.