Меню сайта

загрузка...

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Паровые турбины. Часть 2

Влияние давления отработавшего пара на мощность турбины

  различны.

Поэтому давление отработавшего пара обычно не сохраняется постоянным, и отклонения этого давления от расчетной величины значительны. Так, например, при проточном водоснабжении давление в конденсаторе может изменяться от 2 кПа (в зимние месяцы) до 8—10 кПа (в летние месяцы). Другими словами, абсолютное давление отработавшего пара конденсационной турбины изменяется в 4—5 раз, и это существенно сказывается на работе последних ступеней и всего ЦНД конденсационных турбин. Точно так же регулируемое давление турбин с противодавлением и турбин с промежуточным отбором пара может устанавливаться на различные уровни.

Рассматриваемое ниже влияние изменения давления отработавшего пара на мощность турбины относится к последним ступеням конденсационных турбин и турбин с противодавлением, а также к последним ступеням перед камерой отбора теплофикационных турбин.

В дальнейшем предполагается, что при изменении давления отработавшего пара расход сохраняется постоянным, а следовательно, и затраты теплоты также не меняются. Поэтому выраженное в процентах изменение мощности турбины при отклонениях давления эквивалентно изменению ее экономичности при постоянной мощности.

Поскольку изменение конечного давления главным образом сказывается на режиме работы ступени, то в основу расчета положим анализ переменного режима работы последней ступени, проведенный в § 7.4.

  не вызовет

изменения давления пара перед этой ступенью. Таким образом, все изменение мощности турбины будет происходить лишь за счет изменения мощности последней ступени.

В связи с этим и для всей турбины исследование влияние изменения конечного давления следует провести раздельно для двух областей:

а)             докритической, когда в рабочей решетке последней ступени скорость пара меньше скорости звука;

б)            закритической, которая на чинается с режима, когда в вы ходном сечении рабочей решетки устанавливается скорость звука.

(рис. 8.28). Остальные параметры при этом также обозначим индексом 0.

При докритическом течении пара в рабочей решетке последней ступени напишем мощность турбины в такой форме:

—внутренняя мощность турбины, подсчитанная без

—относительный внутренний КПД турбины, который взят без учета потери с выходной скоростью. При изменениях противодавления

  то согласно § 7.4,

, также нельзя считать, что он сохраняется неизменнйм.

  и других параметров последней ступени (см. § 7.4) и всей турбины.

напишем приращение мощности

  как правило, будет от-

  Для дальнейших

преобразований будем пользоваться уравнением идеального газа, несмотря на то что для влажного пара, в области которого лежит процесс расширения конденсационных турбин, такое предположение можно рассматривать лишь как грубое приближение.

Составим уравнение неразрывности для того случая, когда в выходном сечении рабочей решетки возникает критическая скорость

кроме того, воспользуемся зависимостью звуковой скорости от параметров потока:

  и подставив его

в уравнение неразрывности, получим

, мало меняется при изменениях расхода пара и конечного давления.

  можно представить изменение удельной мощности в области дозвуковых режимов как функцию одной переменной

Для режимов со сверхкритической скоростью истечения пара из рабочей решетки последней ступени зависимость изменения мощности турбины от давления отработавшего пара находится на основании следующих соображений.

Как отмечалось выше, при достижении критической скорости и последующем расширении в косом срезе рабочей решетки расширение пара в турбине от начального состояния до критического сечения последней ступени остается неизменным при изменениях давления отработавщего пара. Таким образом, отклонение мощности турбины определяется лишь изменением мощности последней ступени вследствие расширения пара в косом срезе.

Запишем мощность последней ступени:

. учитывает понижение мощности при работе в области влажного пара (см. § 4.4).

  При этом приращение мощности последней ступени найдется как разность

Выразим приращение кинетической энергии, вызванное дополнительным расширением:

можно после преоб-

разований найти

С другой стороны, по формуле (2.53) найдем синус угла потока при выходе из рабочей решетки:

Пользуясь этими выражениями, подставляя их в (8.39) и производя преобразования, получаем

Увеличение мощности по мере понижения давления отработавшего пара происходит до тех нор, пока не будет достигнуто предельное расширение в косом срезе. Как было показано в §2.5, это предельное давление определяется отношением

  универсальная кривая имеет горизонтальный участок.

Построен-

диаграммой или уравнениями для водяного пара.

  В действительности

  погрешность подсчета по средним параметрам обычно не столь велика [45].

будет сопровождаться ростом мощности.

  кроме приведенного выше расчета переменного режима последней ступени необходимо знать характеристику патрубка. Расчет универсальной кривой поправок на вакуум с учетом характеристики патрубка представлен в [45].

  которое в данном расчетном примере

Пользуясь формулами этого параграфа, следует учитывать также изменение расхода пара через последний отсек турбины в зависимости от давления в конденсаторе. Снижение давления пара в конденсаторе и, следовательно, уменьшение энтальпии воды на входе в последний (по потоку пара) подогреватель вызывает необходимость дополнительного отбора пара в этот подогреватель, так как энтальпия воды на выходе из него практически не меняется. С учетом этого на универсальной кривой па рис. 8.29 вместо участка неизменной мощности

  пунктиром показана кривая, характеризующая уменьшение мощности при снижении давления рк.

Пользуясь универсальной кривой, легко построить сетку кривых изменения мощности одного потока турбины от давления отработавшего пара при разных пропусках пара в конденсатор. Такая сетка нанесена на рис. 8.30. Если исключить области, близкие к предельному вакууму, то наклоны этих линий одинаковы и сами линии близки к прямым. При изменении давления на 1 кПа мощность в данном примере изменяется приблизительно на 1000 кВт на один поток низкого давления, т. е. приблизительно на 1% номинальной мощности четырехпоточной турбины 400—500 МВт.

  ее

можно перестроить для любого иного пропуска пара.