Влияние изменения параметров свежего пара на мощность турбины

Во время работы турбинной установки возникают отклонения не только расхода пара от расчетного, часто не соблюдаются расчетные параметры пара: давления и температуры свежего пара, давления и температуры промежуточного перегрева, имеют место те или иные отклонения в тепловой схеме от номинальных условий ее работы.

Отклонение начального давления пара

Отклонение давления свежего пара от номинального значения может существенно отражаться на развиваемой турбиной мощности. Влияние отклонения давления на мощность зависит от абсолютного уровня давления свежего пара, от противодавления, от способа парораспределения турбины и от режима, при котором работает турбина.

Если выразить внутреннюю мощность турбины таким образом:

  изменение мощности может быть найдено как приращение

. Влиянием небольшого отклонения начального давления на КПД турбины обычно можно пренебречь.

Расход пара через сопловые сегменты первой ступени турбины при неизменном открытии регулирующих клапанов пропорционален давлению пара, поэтому можно записать:

Эта пропорциональность точно соблюдается для конденсационных турбин и для турбин, где в соплах регулирующей ступени возникает критическая скорость.

Располагаемый теплоперепад для процесса, протекающего в области перегретого пара, можно представить так:

  при изменении только

начального давления, но неизменной энтальпии перегретого пара почти не меняется, находим после преобразования, что

Необходимо подчеркнуть, что этот результат получен в предположении постоянного открытия регулирующих органов парораспределения, причем изменение мощности в этом случае определяется изменением и расхода пара через турбину и располагаемого теплоперепада.

Если при выяснении влияния изменения начального давления на развиваемую турбиной мощность предположить, что расход пара должен сохраняться неизменным, то результат будет определяться условиями работы парораспределения.

Рассмотрим возможные в этом отношении частные случаи.

Допустим, во-первых, что турбина имеет дроссельное парораспределение. Тогда при частичных нагрузках турбины, когда дроссельный клапан открыт не полностью, давление свежего пара при постоянном его расходе через турбину вообще не отразится на мощности турбины. В самом деле, давление пара за дроссельным клапаном определяется только количеством протекающего через турбину пара, а так как это количество по условию сохраняется постоянным, то и давление пара перед первой ступенью сохраняется постоянным, а следовательно, и мощность турбины не изменится (рис. 8.26, а).

Другими словами, все изменения начального давления будут компенсироваться изменением степени дросселирования пара в клапане, т. е. разным открытием регулирующего клапана.

В турбине с сопловым парораспределением при повышении давления свежего пара количество пара, протекающего через полностью открытые сопловые группы, возрастает. Сохранение постоянства пропуска пара через всю турбину в этом случае может быть достигнуто, если, одновременно прикрывая регулирующий клапан, сократить пропуск пара через частично открытую сопловую группу. При этом потери от дросселирования пара в этой сопловой группе могут возрасти или сократиться в зависимости от того, какое положение занимал

последний по порядку открытия регулирующий клапан перед изменением начального давления (рис. 8.26, б). Чем больше число регулирующих клапанов, тем меньше влияние на общую экономичность потерь от дросселирования в каждом из них и тем больший выигрыш мощности будет достигаться при повышении давления.

Если турбина имеет сопловое парораспределение с таким большим числом клапанов, так что потерями дросселирования парового потока, протекающего через частично открытый клапан (идеальное сопловое парораспределение), можно пренебречь, то выигрыш мощности, возникающий от повышения давления свежего пара при неизменном его расходе, определится вторым слагаемым в формуле (8.20) и составит приближенно

  и 0,1 МПа.

диаграмме дало практически одинаковые результаты в случае турбин с противодавлением, так как расширение пара происходит в области перегретого пара, где уравнения идеального газа более или менее приемлемы.

  диаграммы (пунктирная линия), что объясняется переходом линии расширения в область влажного пара.

Как показывают формула (8.21а) и кривые диаграммы рис. 8.27, отклонение давления свежего пара тем сильнее сказывается на мощности, развиваемой турбиной, чем выше противодавление турбины.

Поэтому снижение давления свежего пара перед турбиной, работающей с противодавлением, приводит к большей потере мощности, чем понижение давления перед конденсационной турбиной.

для турбин с дроссельным парораспределением при неизменном пропуске пара давление свежего пара вообще не отражается на мощности турбины, если дроссельный клапан не полностью открыт;

для турбин с идеальным сопловым регулированием давление свежего пара сказывается на экономичности наиболее сильно.

Следует иметь в виду, что регенеративный подогрев питательной воды за счет нерегулируемых отборов из турбины влияет на зависимость экономичности турбины от начального давления (рис. 8.21). В самом деле, при выводе формулы (8.20) предполагалось, что все количество пара расширяется до конечного давления. В турбине с регенерацией часть пара отбирается при повышенных давлениях. Для каждого из потоков отбираемого пара зависимость экономичности от начального давления протекает тем круче, чем выше давление в отборе. Это обстоятельство следует иметь в виду при построении зависимости экономичности турбины с регенерацией от р0.

постоянна, то можно считать, что расход теплоты в котле на 1 кг пара остается неизменным. Поэтому найденное выше изменение мощности, вызванное изменением теплоперепада (но не расхода пара), отвечает изменению экономичности при отклонении начального давления.

Повышение начального давления при неизменной его температуре вызывает некоторое увеличение влажности в последних ступенях конденсационных турбин ТЭС без промежуточного перегрева. Это несколько снижает экономичность последних ступеней и ставит их лопатки в более тяжелые условия работы из-за возможно большей эрозии, а также коррозии под напряжением деталей, находящихся в зоне линии насыщения при повышенной температуре.

  для

  работа турбины допустима. Если позволяют условия надежности паропроводов, клапанной и сопловой коробок и других элементов в зоне паровпуска, желательно одновременно с повышением давления свежего пара повысить и его температуру. Если повышается начальное давление, то давления по ступеням не изменяются но сравнению с расчетным режимом, соответственно не меняются условия надежности элементов проточной части и осевые усилия. В случае одновременного увеличения расхода пара все эти характеристики надежности изменятся, что требует специальной проверки, особенно но изгибающим напряжениям в последней ступени турбины.

=0,005-^0,01).

Изменение температур свежего пара и промежуточного перегрева

, учитывая, что изменение температуры одновременно сказывается и на мощности, и на начальной энтальпии пара, а следовательно, и на количестве теплоты, расходуемой на 1 кг пара в котле.

Представим мощность турбины в таком виде:

Изменение мощности при отклонении начальной температуры можно определить как приращение

  Наконец, третий член суммы

учитывает влияние температуры свежего пара на КПД турбины. В конденсационных турбинах нельзя пренебрегать этим влиянием, так как повышение начальной температуры пара приводит к уменьшению влажности в последних ступенях турбины и к сокращению ступеней, работающих во влажном паре. Это в свою очередь вызывает увеличение внутреннего КПД турбины.

  то для конденсационной турбины высоких параметров можно считать, что при повышении начальной температуры на 30—40° С возрастает КПД турбины на 1 %. Это дает

  причем следует принимать тем большую величину, чем большая доля теплового перепада приходится на область влажного пара.

получаем

, чему соответствует температура насыщения

и, подставляя найденные величины в уравнение (8.23), находим

Другими словами, при изменении начальной температуры на 1.0е С и при неизменном расходе теплоты мощность турбины изменяется на 0,55% или при неизменной мощности на ту же величину изменяется расход теплоты, т. е. экономичность установки.

  за промежуточным перегревателем. Рассмотрим приближенно влияние отклонения этих температур на мощность или на экономичность турбины.

Для простоты дальнейших расчетов допустим, что в системе регенерации все отборы располагаются после промежуточного перегревателя, т. е. в частях среднего и низкого давления турбины.

Напишем выражение мощности турбины:

— использованный теплоперепад части высокого

- приведен-

ный использованный теплоперепад пара от давления за промежуточным перегревателем до давления отработавшего пара, подсчитанный для установки с развитой системой регенерации. Расход теплоты в установке с промежуточным перегревом

Здесь предполагается, что через промежуточный перегреватель протекает все количество пара.

и подставив его в формулу (8.24), получим

  этих температур написать

  так как

все расширение в ЧВД происходит в области перегретого пара.

После преобразований найдем

Отклонение от номинального значения начальной степени сухости пара

  и что согласно формуле (2.88) коэф-

фициенты расхода обратно пропорциональны квадратному корню из степени сухости, то вместо выражения (7.40) получим

расход пара несколько возрастет, немного снизится

располагаемый теплоперепад ЦВД. Недостаточно однозначно изменение при этом КПД проточной части ЦВД. С одной стороны, в первых ступенях потери от влажности могут снизиться, так как согласно § 2.8 и 4.4 в случае практически насыщенного, мелкодисперсного пара перед сопловой решеткой первой ступени потери в связи с неравновесностью процесса могут быть значительными, а при повышенной на входе в ступень влажности и обычно дополнительным выпадением капель влаги они могут даже несколько понизиться. С другой стороны, в последних ступенях ЦВД при повышенной начальной влажности возрастает и степень влажности, и доля в ней крупной влаги, т. е. потери возрастут. Несколько при этом усложнятся условия работы СПП.

  записать