Нагрузка турбины с противодавлением целиком определяется тепловым потребителем, поэтому, как отмечалось раньше, турбина с противодавлением обычно не может устанавливаться изолированно и должна работать параллельно с конденсационными турбинами. Кроме того, мощность самой турбины с противодавлением и связанного с ней электрического оборудования зачастую используется далеко не полностью, поскольку тепловое потребление или связано с зимним периодом, или зависит от числа смен, работающих в тенлонотребляющем производстве.

Значительно лучшее использование оборудования достигается в турбинах с промежуточным отбором пара, в которых мощность может изменяться в широких пределах независимо от нагрузки теплового потребителя.

В конденсаторе. Остальной поток пара Сп идет к тепловому потребителю. Таким образом, ЧВД турбины с отбором

представляет собой турбину с противодавлением, а ЧНД -конденсационную турбину.

При отсутствии отборов пара из ЧВД на регенерацию можно написать

Турбины с промежуточным от-

бором пара является суммой мощностей ЧВД и ЧНД:

Диаграмме. Если

принять обозначения рис. 9.4, то мощность ЧВД напишется так:

а мощность Ч НД:

Таким образом, внутренняя мощность всей турбины будет равна

Представляет собой использованный теплоперепад для потока пара, прошедшего в конденсатор через обе части турбины.

Из уравнения (9.4) можно найти расход свежего пара, если заданы мощность турбины и количество пара, отбираемого для теплового потребителя, и, кроме того, известны тепловые Перепады и КПД отдельных частей турбины:

Для того чтобы давление отводимого к тепловому потребителю пара поддерживалось на постоянном уровне, помимо клапанов, управляющих впуском пара в ЧВД, перед ЧНД турбины устанавливают также регулирующие клапаны. Изменения давления отбираемого пара воспринимаются регулятором давления.

Для того чтобы проследить зависимость между расходом свежего пара, развиваемой турбиной мощностью и количеством отбираемого пара, построим диаграмму, которая связывает эти величины и называется диаграммой режимов.

Диаграммы на рис. 9.5.

Здесь по оси абсцисс отложен относительный пропуск пара

Зависит от расхода пара;

Пара, выходящего из ЧВД.

будет наименьшим из все возможных располагаемых теилоперепадов ЧНД.

неизменным и производя расчет

Через ЧНД.

Выраженная в долях

На который необходимо умножить полученную из диаграммы рис. 9.6 мощность ЧНД, зависит только от пропуска пара через ЧВД.

Для рассматриваемого нами примера эта кривая нанесена на диаграмме рис. 9.5.

От количества пара, идущего в конденсатор.

Имея все предварительные данные, можно построить окончательную диаграмму режимов. Для этого перенесем

Определяется на основании

Которая показывает изменение мощности турбины при постоянном пропуске пара через ЧНД.

Случай, когда

На диаграмме рис. 9.7.

Представит собой диаграмму возможных режимов турбины с одним регулируемым отбором пара.

На которую рассчитан электрический генератор.

Увеличение пропуска пара через ЧНД за счет повышения давления пара перед ней сопровождается некоторым снижением экономичности ЧНД, но позволяет в брлее широких пределах использовать мощность турбогенератора. Следует отметить, что повышение давления пара в камере регулируемого отбора уменьшает располагаемый теплоперепад ЧВД и его КПД, а следовательно, и мощность ЧВД. Допуская режимы с повышенным давлением пара перед ЧНД, в диаграмме режимов получаем дополнительную область, которая на рис. 9.7 заштрихована.

Клапаны ЧНД откроются полностью и дальнейшее увеличение пропуска пара через ЧНД достигается за счет роста давления в камере отбора пара. Очевидно, что корпус ЧВД и примыкающие к нему трубопроводы отбираемого пара должны быть рассчитаны на максимальное давление, которое может возникнуть в камере отбора; на это же давление должны быть настроены предохранительные клапаны камеры отбора пара. В части низкого давления прочность рабочих лопаток и промежуточных диафрагм должна быть также рассчитана в соответствии с нагрузками, которые возникают при максимальном пропуске пара.

и принимая за начало отсчета мощности линию 1 - 1, получаем

В том случае, если требуется построить диаграмму режимов для электрической мощности турбогенератора, надо при

суммировании мощностей ЧВД и ЧНД вычесть из суммарной внутренней мощности механические потери и потери в электрическом генераторе. Последние зависят от нагрузки генератора и, следовательно, могут быть построены в зависимости от внутренней мощности турбины.

Часто при построении диаграммы режимов по оси абсцисс откладывают мощность, а по оси ординат - расходы свежего пара. В таком случае она примет вид, представленный на рис. 9.8, где показана диаграмма турбины Т-110/120-12,8-3 ТМЗ при работе с одним регулируемым отбором пара. Иногда строится упрощенная диаграмма режимов с прямыми линиями (рис. 9.9). При этом связь между отбором пара, мощностью и расходом свежего пара может быть выражена аналитически достаточно просто:

Расход пара, необходимый для холостого хода;

Отношение использованных теплоперепадов части низкого давления и всей турбины.

На рис. 9.7)

турбина практически работает как турбина с противодавлением и при заданном расходе отбираемого пара мощность не может быть меньше той, которая соответствует мощности ЧВД.

в диаграмме режимов (рис. 9.7).

Во всех тех случаях, когда по условиям электрической нагрузки турбины от нее не может быть отобран достаточно большой расход пара, в линию теплового потребителя добавляется свежий редуцированный пар и, таким образом, практически достигается любой режим, требуемый тепловым и электрическим потребителями.

В турбинах с отбором пара обычно применяется система регенеративного подогрева питательной воды. Построение диаграммы режимов в этом случае становится более сложным, так как необходимо рассматривать переменный режим всей установки.

Турбины с регулируемым отбором пара наиболее распространены па современных ТЭЦ, так как эти турбины в широком диапазоне режимов удовлетворяют запросам потребителей электроэнергии и теплоты и при этом полно используется оборудование независимо от времени года.

Однако нельзя забывать, что универсальность использования турбины с промежуточным отбором пара достигается ценой некоторого снижения экономичности при отдельных режимах. В самом деле, например, при конденсационном режиме такой турбины при полной нагрузке часть высокого давления оказывается незагруженной по пропуску пара, в то время как часть низкого давления перегружена. Такой режим турбины с отбором, очевидно, менее экономичен, чем режим конденсационной турбины. Понижение экономичности скажется особенно сильно, если при неполных нагрузках и конденсационном режиме или режиме с малыми отборами пара включено в работу регулирование давления промежуточного отбора. В этом случае возникают дополнительные потери дросселирования пара, перетекающего в часть низкого давления.

Точно так же при работе с большими отборами пара турбина с промежуточным отбором оказывается в менее благоприятных условиях, чем турбина с противодавлением, потому что при малом пропуске пара через часть низкоге давления последняя работает с низким КПД или даже потребляет мощность.

Очевидно, что наибольшая экономичность турбины с промежуточным отбором пара достигается при тех режимах, когда через каждук часть протекает оптимальный, обычно расчетный, расход пара.

Если режимы, при которых в основном будет эксплуатироваться турбина, известны наперед, то при проектировании можно так выбрать расчетные пропуски пара, чтобы обеспечить наибольшую экономичность при длительной эксплуатации. Так, например, если известно, что при чисто конденсационном режиме турбина должна развивать лишь небольшую мощность и что электрическая нагрузка турбины возрастает с ростом отбора пара, то расчетный пропуск через ступени низкого давления может быть выбран так, чтобы при чисто конденсационном режиме турбина принимала лишь частичную нагрузку или значительные нагрузки осуществлялись при существенном снижении экономичности. Это позволит сократить размеры лопаток ступеней низкого давления, удешевит трубину и сократит дополнительные потери при ограниченном пропуске пара в ЧНД. Наоборот, если от турбины требуется лишь небольшой отбор пара, то ступени низкого давления рассчитываются на пропуск пара, отвечающий конденсационной работе с полной мощностью, а ступени части высокого давления - на пропуск пара, лишь незначительно превышающий эту величину.

Для турбин с отопительным отбором пара, у которых в летнее время отбор пара существенно сокращается, обычно приходится рассчитывать ступени низкого давления на полный конденсационный пропуск пара. Следует учесть, что при этом несколько повышается давление в конденсаторе, что объясняется, с одной стороны, высокой температурой охлаждающей воды, с другой - большей нагрузкой конденсатора.

Выбор расчетных режимов теплофикационных турбин подробно описан в .

Обычно в основу этого выбора закладываются следующие положения.

1. Максимальная конденсационная мощность турбин с ото пительным отбором пара обеспечивается при полном расходе пара через турбину. Это позволяет полностью использовать оборудование ТЭЦ при конденсационном режиме, а в ото пительный период получить дополнительную электрическую мощность, если ограничить тепловую нагрузку. В то же время для турбин с производственным отбором пара, который, как правило, мало меняется в течение всего года, целесообразно, чтобы конденсационная мощность была равна или даже меньше номинальной, а не больше ее, что характерно для турбин с отопительными отборами пара.

Расходы пара в конденсатор невелики, то и технико-экономически целесообразно снизить стоимость конденсаторов и системы водоснабжения. Увеличение выходных потерь при конденсационном режиме, характерном для летнего времени, будет незначительным. Из-за больших отборов и соответственно малых массовых расходов пара в конденсаторе в зимний период сокращение общей кольцевой площади будет благоприятно и но экономичности и по надежности, что рассмотрено в § 7.4. Следует учитывать, что при том же расходе пара, что и в конденсационных турбинах, но и меньшем числе потоков в ЦНД через каждый поток проходит больший массовый расход и последние лопатки испытывают большие изгибающие напряжения.

3. В некоторых энергосистемах, в которых относительная мощность ТЭС невелика, приходится использовать ТЭЦ для регулирования электрической нагрузки. Для этого в отопитель ный период применяются различные способы, требующие сохранения тепловой нагрузки: отключение ПВД со снижением расхода свежего пара; повышение давления отопительного отбора с перепуском части сетевой воды помимо сетевых подогрева гелей в целях сохранения заданной температуры подогрева сетевой воды. Все эти методы, так же как ис пользование свежего пара для подогрева сетевой воды в обвод ЦВД, ведут к снижению экономичности турбоустановки, а в ря де случаев и собственно турбины и, главное, уменьшают удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении (см. § 1.4) и тем самым не используются экономически; весьма большие преимущества комбинированной выработки теплоты и электрической энергии.

На диаграмме строятся линии постоянной тепловой нагрузки, в общем случае равной

Расход сетевой воды.

Для частного случая одного сетевого подогревателя

Энтальпия насыщения при давлении отбора.

Турбины с регулируемым отбором пара могут выполняться как с промежуточным перегревом, так и без него. Промежуточный перегрев, как было проанализировано в § 1.3, повышает КПД цикла, КПД собственно турбины и надежность ступеней низкого (уменьшается эрозия лопаток ЦНД) и среднего давления (зона насыщения, чреватая неприятностями, вызываемыми коррозией под напряжением, благоприятно сдвигается в область пониженного давления).

МПа отсутствие промперегрева

может привести к недопустимо большой конечной влажности.

Временное отключение регенеративных отборов пара—один из простых и эффективных способов быстрого получения дополнительной мощности . При этом пар, ранее поступавший в подогреватели, проходит в проточную часть последующих ступеней турбины, вырабатывая дополнительную мощность, что особо актуально для энергоблоков, работающих при скользящем начальном давлении, а также при необходимости использования регуляторов «до себя». Отключение пара регенеративных отборов помимо рассмотренного прямого увеличения мощности ведет к отсечению паровых объемов подогревателей и трубопроводов, инерция которых снижает скорость набора нагрузки при открытии регулирующих клапанов турбины.
Конечно, следует иметь в виду, что существуют определенные ограничения режимов, при которых допустимо отключение регенерации, обусловленные, в частности, надежностью работы лопаточного аппарата последней ступени и упорного подшипника. Для изыскания возможностей расширения диапазона режимов, допускающих отключение регенерации, ведутся многочисленные исследования. В частности, результаты работ ЦКТИ и Средазтехэнерго показывают возможность отключения ПВД при нагрузках, близких к номинальной.
Можно выделить два основных способа отключения регенеративных отборов. За рубежом нашли применение схемы, в которых питательную воду направляют в обвод подогревателей. Уменьшение теплообмена в подогревателе прекращает конденсацию пара и повышает давление, вследствие чего прекращается поступление пара в подогреватель и увеличивается мощность турбины. Такой способ отключения регенерации обладает значительной инерцией, обусловленной паровыми объемами, а также аккумуляцией теплоты в металле подогревателей и находящейся в них воде. При практической его проверке в опытах ЦКТИ на турбине ПТ-60-90/13 процесс изменения мощности начинался через 3 с после подачи команды и продолжался 30 с. Аналогичные результаты получены фирмой «Сименс» на конденсационном блоке 80 МВт.
Указанный способ отключения регенерации не устраняет вредного влияния паровых емкостей системы регенерации при открытии регулирующих клапанов турбины. Изменение температуры питательной воды происходит с большой скоростью (22 К/мин в опытах ЦКТИ), что ухудшает условия работы котельного экономайзера. Возможны также значительные скорости изменения температуры труб подогревателей, недопустимые по условиям прочности. t..
Отмеченные обстоятельства заставляют отдать предпочтение непосредственному прекращению подачи пара в подогреватели. Для его реализации могут быть использованы обратные клапаны регенеративных отборов . Практическая проверка этого способа была проведена ЦКТИ, Л ПИ и Средазтехэнерго на турбинах К-300-240, К-200-130, К-100-90 и ПТ-60-90/13. Проведению испытаний предшествовала работа по наладке автоматики обратных клапанов, что позволило повысить их быстродействие до 0,4— с. В программу испытаний входило исследование работы оборудования как на частичных нагрузках, так и в режимах, близких к номинальному. Регулирующие клапаны турбин поддерживались в неизменном положении ограничителями мощности. Опыты были повторены многократно.
При закрытии обратных клапанов для исследованных турбин мощность возрастала на 10— % (рис. 5.13). Продолжительность процесса набора мощности составляла соответственно 1 и 5 с для турбин К-100-90 и ПТ-60-90/13. Мощность турбины К-200-130 повышалась на 10—11 % за 8—10 с, в том числе на 3—4 % за первые 1—2 с. Аналогичные результаты дает отключение регенерации для турбины К-300-240 . Временное отключение регенерации, безусловно, не должно противопоставляться быстрому открытию регулирующих клапанов турбины. Напротив, наибольший эффект дает сочетание обоих способов.
При закрытии обратных клапанов снижение давления в подогревателях оказалось сравнительно небольшим. Это объясняется тем, что в существующей конструкции обратных клапанов усилия гидроприводов при больших положительных перепадах давлений на клапанах недостаточны для обеспечения плотного прилегания клапана к седлу. Поэтому клапаны по мере падения давления в подогревателе приоткрываются на некоторую величину. Это явление усиливается, особенно при больших нагрузках, вследствие повышения давления в камере отбора после закрытия обратных клапанов. На осциллограммах перемещения клапанов можно видеть, что после закрытия в первый момент времени
ДДПП — датчик давления промперегрева; ДМ — датчик вырабатываемой мощности; ПВД — подогреватель высокого давления; ПЗ — промежуточный золотник; ПП — промперегреватель; Р М — регулятор мощности; PC — регулятор скорости; С — сервомотор ЦВД; СО — сервомотор клапана регенеративного отбора; ЭГП — электрогидравлический преобразователь; £ — корректирующий импульс по положению клапанов регенеративных отборов клапаны приоткрываются на несколько миллиметров. Этим можно объяснить заниженное значение увеличения мощности при отключении регенерации по сравнению с ее возможным приростом согласно тепловому расчету. Изменение конструкции гидроприводов для обеспечения полного закрытия обратных клапанов или применение специальных отсечных клапанов может повысить величину и скорость набора мощности.
Наличие некоторого расхода пара в подогреватели, а также аккумуляция теплоты в металле трубок и корпусов подогревателей обусловили лишь незначительное изменение температуры питательной воды за ПВД и давления в деаэраторе при работе с отключенной регенерацией, вследствие чего не нарушается нормальный режим работы экономайзера и питательного насоса. гриль для шаурмы
Движение обратных клапанов в сторону открытия (см. рис. 2.7, 6) происходит с меньшей скоростью, чем в сторону закрытия, что обусловлено конструктивными особенностями системы управления и гидропривода обратных клапанов. Клапаны полностью открываются за 4—8 с. Давление в подогревателях при этом возрастает.
Проведенные испытания подтверждают возможность использования обратных клапанов регенеративных отборов для повышения приемистости блоков. Для практической реализации этого способа отключения регенеративных отборов необходима разработка специальной системы автоматического управления обратными клапанами, которая, обеспечивая повышение приемистости блока, сохранила бы защитные функции обратных клапанов. На рис. 5.14 представлена как возможный вариант предложенная ЦКТИ схема регулирования мощности, в которой импульс "ф противоаварийной автоматики энергосистемы действует на ЭГП системы управления клапанами ЧВД и на регулятор мощности, управляющий отборами пара на регенерацию.
Как правило, отключение регенеративных подогревателей с целью быстрого набора мощности необходимо на весьма короткое время, определяемое переходом парогенератора к новому режиму, после чего они снова будут включены. Обычно за столь короткий промежуток времени не возникает значительных температурных изменений в оборудовании блока.
Положительно оценивая возможность быстрого отключения подогревателей высокого давления как скрытый вращающийся резерв энергосистемы, следует вместе с тем иметь в виду, что все же оно сильно изменяет режимы как турбины, так и подогревателей. Поэтому не следует злоупотреблять этой возможностью повышения приемистости, используя ее только при возникновении действительно аварийных ситуаций в энергосистемах.

Тип турбины	№ отбора Подогреватель	Давление, МПа	Темпе-ратура, °С	Количество отбираемого пара, кг/с
ПТ-12-35/10 (АПТ-12-1)	1-й отбор (ПВД) за 5 ст 2-й отбор (деаэратор) за 11 ст 3-й отбор (ПНД) за 13 ст	0,56 0,12* 0,0098		2,64 0,97 0,194
ПТ-12-90/10 (ВПТ-12)	1-й отбор (ПВД № 5) за 5 ст 2-й отбор (ПВД № 4) за 9 ст 3-й отбор (деаэратор)* за 12 ст 4-й отбор (ПНД № 3) за 15 ст 5-й отбор (ПНД № 2)* за 19 ст 6-й отбор (ПНД № 1) за 21 ст	2,51 1,49 0,98/0,59 0,32 0,12 0,007		1,22 1,36 0,055+0,47** 0,55 0,22 0,3+0,3**
ПТ-25-90/10 (ВПТ-25-3)	1-й отбор (ПВД № 5) за 5 ст 2-й отбор (ПВД № 4*, деаэратор*) за 9 ст 3-й отбор (ПНД № 3) за 12 ст 4-й отбор (ПНД № 2)* за 15 ст 5-й отбор (ПНД № 1) за 17 ст	2,11 0,98/0,59 0,32 0,12 Откл.		3,17 1,14/1,11 1,14 0,39
ПТ-25-90/10 (ВПТ-25-4)	1-й отбор (ПВД № 5) за 9 ст 2-й отбор (ПВД № 4) за 13 ст 3-й отбор (деаэратор)* за 16 ст 4-й отбор (ПНД № 3) за 19 ст 5-й отбор (ПНД № 2)* за 21 ст 6-й отбор (ПНД № 1) за 22 ст	2,65 1,57 0,98/0,59 0,24 0,12 Откл.		1,57+0,71** 2,39 0,42 0,69 0,33
ПТ-60-90/13	1-й отбор (ПВД № 7) за 8 ст 2-й отбор (ПВД № 6) за 12 ст 3-й отбор (ПВД № 5*, деаэратор*) за 15 ст 4-й отбор (ПНД № 4) за 18 ст 5-й отбор (ПНД № 3) за 20 ст 6-й отбор (ПНД № 2)* за 24 ст 7-й отбор (ПНД № 1) за 26 ст	3,72 2,16 1,27/0,59 0,64 0,36 0,12 0,007	–	6,11 4,44/3,05 – 5,83 0,55 –
ПТ-60-130/13	1-й отбор (ПВД № 7) за 9 ст 2-й отбор (ПВД № 6) за 13 ст 3-й отбор (ПВД № 5*, деаэратор*) за 17 ст 4-й отбор (ПНД № 4) за 20 ст 5-й отбор (ПНД № 3) за 22 ст 6-й отбор (ПНД № 2)* за 26 ст 7-й отбор (ПНД № 1) за 28 ст	4,41 2,55 1,27/0,59 0,56 0,33 0,12 0,006	–	5,83 (21) 6,11 (22) 3,89/0,55 3,33 4,17 0,55 –
ПТ-50-130/7 (ВПТ-50-4)	1-й отбор (ПВД № 7) за 9 ст 2-й отбор (ПВД № 6) за 11 ст 3-й отбор (ПВД № 5) за 13 ст 4-й отбор (ПНД № 4*, деаэратор*) за 16 ст 5-й отбор (ПНД № 3)* за 18 ст 6-й отбор (ПНД № 2)* за 20 ст 7-й отбор (ПНД № 1) за 22 ст	3,33 2,16 1,4 0,69/0,69 0,21 0,093 0,045	– –	3,11+0,42** 3,03 3,52 0,83+15,3**/0,55 1,96 0,36 0,083

* Пар из регулируемых отборов

** Пар из уплотнений

Таблица XIII-15

Пределы допустимых отклонений начальных параметров пара и температуры промежуточного перегрева пара (по ГОСТ 3618-82)

Примечание. Условия работы турбин при снижении параметров за пределы, указанные в таблице, которые могут иметь место при снижении паропроизводительности котла, должны устанавливаться в нормативно-технической документации на турбину.

Таблица XIII-16

Пределы регулирования давления пара в отборах

и за турбиной с противодавлением (по ГОСТ 3618-82)

Примечание. На режимах работы турбины с ограничением какого-либо отбора пара допус-кается повышать его абсолютное давление сверх верхнего предела регулирования. Допустимое повышение давления устанавливается в нормативно-технической документации на турбины конкретных типоразмеров.

ВВЕДЕНИЕ

1.1. Расчетно-пояснительная записка

1.2. Графическая часть

2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ

2.1. Определение экономической мощности и предварительная

оценка расхода пара

2.2. Выбор типа регулирующей ступени и ее теплоперепада

2.3. Построение процесса расширения турбины. Уточнение расхода

2.4. Определение предельной мощности турбины и числа выхлопов

2.5. Определение числа нерегулируемых ступеней турбины и

их теплоперепадов

2.5.1. Предварительный расчет ЧВД

2.5.2. Предварительный расчет ЧСД

2.5.3. Предварительный расчет ЧНД

3. ДЕТАЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ

4. РАСЧЕТ ЗАКРУТКИ ПОСЛЕДНЕЙ СТУПЕНИ

5. РАСЧЕТЫ НА ПРОЧНОСТЬ

5.1. Определение осевого усилия на ротор

5.2. Расчет лопатки последней ступени

5.3. Расчет диафрагмы первой нерегулируемой ступени

5.4. Расчет диска последней ступени

5.5. Расчет подшипников

6. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

6.1. Организация нерегулируемого теплофикационного отбора

6.2. Перевод конденсационной турбины на ухудшенный вакуум

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиографический список

Приложение I

Приложение II

В отличие от турбин с противодавлением у турбин с промежуточными регулируемыми отборами и конденсатором выработка э/э может вестись независимо от тепловой нагрузки.

Турбина с одним отбором.

1 - часть высокого давления (ЧВД);

2 - часть низкого давления ЧНД);

3 - генератор;

4 - конденсатор;

5 - тепловой потребитель;

6 - стопорный клапан;

7 - регулирующий клапан;

8 - регулирующий клапан ЧНД;

9 - предохранительный клапан;

10 - отсечной клапан;

11 - обратный клапан.

ЧВД и ЧНД представляют собой группы ступеней и могут быть расположены в одном или в разных цилиндрах, соответственно в цилиндре высокого давления (ЦВД) и в цилиндре низкого давления (ЦНД).

Свежий пар с параметрами Р о и t o , пройдя через клапаны 6 и 7, расширяется в ЧВД до давления Р п , которое поддерживается постоянным. После ЧВД поток пара разделяется на поток G п и G к . последний идет через 8 в ЧНД, где расширяется до давления в конденсаторе Р к .

Относительный внутренний КПД всей турбины:

Определим эл. мощность без учетов отборов пара на регенерацию: N э = η м ·η эг ·Ni .

Внутренняя мощность:

Для турбин с регулируемым отбором возможно

Конденсационные;

Теплофикационные.

Режим будет полностью конденсационным , если G п = 0 и турбина работает как турбина типа К. при этом клапан 8 полностью открыт, отсечной клапан 10 полностью закрыт, регулирование нагрузки производится клапаном 7. Отсечной клапан 10 не является регулирующим. Его возможное положение: полностью открыт или полностью закрыт.

Режим называется теплофикационным , когда G п > 0 и отсечной клапан 10 полностью открыт. Необходимые электрическая мощность при постоянной частоте тока и тепловая нагрузка обеспечиваются совместным регулированием степени открытия клапанов 7 и 8.

Как частный случай теплофикационного режима возможна работа с противодавлением , при этом клапан 8 закрыт, и весь пар направляется в регулируемый отбор. Но в ЧНД принудительно пропускается малое количество пара для отвода теплоты трения от ротора ЧНД. Этот пропуск пара называется вентиляционным . В режиме с противодавлением электрическая нагрузка полностью определяется величиной нагрузки теплового потребителя.

Предохранительный клапан 9 служит для предотвращения механических повреждений в случае неправильной работы системы регулирования и превышения давления пара в камере отбора сверх допустимого. Если при внезапном отключении генератора клапан 8 не закроется, то пар из паропровода отбора может пойти обратно и будет поступать в ЧНД и в конденсатор и может разогнать турбину до скорости, вызывающей её разрушение. Чтобы этого не произошло, установлен обратный клапан 11. Предусмотрено принудительное закрытие отсечного клапана 10.

Турбины с 2-мя промежуточными регулируемыми отборами пара.

4) генератор;

5) конденсатор;

6) потребитель низкопотенциальной теплоты (отопительный отбор);

7) производственный потребитель;

8) стопорный клапан;

9) 10) регулирующий клапан;

11) поворотная диафрагма.

Изобразим процесс расширения.

0-1 – расширение пара в ЧВД;

1-2– дросселирование в клапане 10;

2-3– расширение в ЧСД;

3-4– дросселирование в диафрагме 11;

4-5– расширение пара в ЧНД.

Для таких турбин характерно еще большее разнообразие режимов работы по сравнению с турбинами с 1 отбором. Возможен:

Конденсационный режим (10 и 11 полностью открыты, а отсечные клапаны закрыты);

- один из отборов закрыт;

В ЧНД имеется лишь вентиляционный пропуск пара (эл. Мощность полностью определяется нагрузками тепловых потребителей).

Необходимые в каждый момент времени эл. мощность с постоянной частотой тока и тепловые нагрузки с заданными давлениями Р п и Р т обеспечиваются совместным регулированием степени открытия клапанов 9 и 10 и диафрагмы 11.

Клапаны 9 и 10 представляют собой клапаны с сервомоторным приводом.

Регулирующим органом между ЧСД и ЧНД обычно служит поворотная диафрагма 11 из-за больших объемов расхода пара. При этом ЧСД и ЧНД расположены в ЦНД. В закрытом положении некоторая часть вентиляционного пара проходит в ЧНД через малые зазоры между лопатками и окнами диафрагмы.

12) сопловая решетка первой ступени ЧНД.

Втех случаях, когда необходимо одновременно снабжать тепло­вых потребителей паром двух различных давлений, например для отопительных и промышленных целей, на ТЭЦ могут быть установлены турбины ПР с отбором и противодавлением или турбины ПТ с двумя регулируемыми отборами.

Схема турбины с противодавлением и регулируемым отбором пара показана на рис.6.4.

Рис 6.4 Схема турбины с противодавлением и одним регулируемым отбором пара:

1,3-части высокого и низкого давления, 2-регулирующий клапан, 4-конденсационная турбина, 5,6-тепловые потребители

Пар, имеющий давление р 0 и темпера­туру t 0 , подводится к турбине и расширяется в ее ЧВД 1 до давления р п , необходимого тепловым потребителем. Затем поток пара разделяется: часть пара D n направляется к одно­му тепловому потребителю 6, а остальная D т через регулиру­ющие клапаны 2 проходит в ЧНД 3, где расширяется до давления р т , необходимого другому тепловому потребите­лю 5 (чаще всего это системы отопления и горячего водоснаб­жения).

Мощность турбины ПР, как и турбины Р, зависит от на­грузки тепловых потребителей. Поскольку турбина ПР мо­жет быть использована рацио­нально лишь при работе по тепловым графикам обоих потреби­телей теплоты, параллельно ей должна быть включена конден­сационная турбина 4, компенсирующая колебания электрической нагрузки.

Недостатком турбин ПР, как и турбин Р, является неполное использование электрического оборудования в периоды сокра­щенного теплового потребления.

6.4 Турбины с двумя регулируемыми отборами пара

Недостатки паротурбинных установок, использующих турбины с регулируемым отбором пара и противодавлением, связаны с тем, что электрическая мощность в них зависит от нагрузки тепловых потребителей, и в значительной мере устра­няются при использовании на ТЭЦ турбин с двумя регулируемы­ми отборами пара. Схема такой турбины показана на рис.6.5, а.

Рис 6.5 Схема турбины с двумя регулируемыми отборами (а) и h,s-диаграмма процесса расширения пара в ней (б):

1,2,3-части высокого, среднего и низкого давления, 4-конденсатор,

5,6-тепловые потребители

Турбина имеет три части: высокого 1 (ЧВД); среднего 2 (ЧСД) и низкого 3 (ЧНД) давлений, между которыми осуществляется промышленный (давление р п ) и теплофикационный (давление р т ) регулируемые отборы пара.

Поток пара D o , имеющий параметры р 0 и t o , расширяется в ЧВД до давления р п . При этом давлении часть пара D n отбирает­ся промышленным тепловым потребителем 6, а часть пара D o - D п проходит через регулирующие клапаны в ЧСД, где расширяется от давления отбора р т . При этом давлении производится второй отбор, из которого часть пара D T направляется теплофи­кационному потребителю 5, а остальной D o - D n - D т = D к через регулирующие органы поступает в ЧНД, а затем расширяется в конденсаторе до давления р к . Процесс расширения пара в h , s - диаграмме показан на рис.6.5,б.

Режим турбины с двумя регулируемыми отборами пара опре­деляется ее мощностью Р э , расходами пара, направляемого про­мышленному D n и теплофикационному D т потребителям, и рас­ходом пара D o в ЧВД. Графически зависимости между этими ве­личинами изображаются на диаграмме режимов, так же как для турбины с одним регулируемым отбором пара.

Однако в турбине с одним отбором пара диаграмма режимов изображает взаимную зависимость между тремя величинами D 0 , D n и Р э и поэтому может быть представлена поверхностью в трехмерном пространстве или, как показано на рис.6.3, сеткой кривых, которые можно рассматривать как линии пересечения этой поверхности с плоскостями постоянного расхода пара D n = const . Для турбины с двумя регулируемыми отборами пара так изобразить диаграмму режимов на плоскости невозможно, так как число переменных не три, а четыре.

Рис 6.6 Зависимость мощностей частей высокого, среднего и низкого давления турбины с двумя регулируемыми отборами от расхода пара

Для построения диаграммы режимов турбины с двумя отбо­рами пара вначале определяют зависимость мощности, развива­емой каждой частью турбины, от расхода пара. Выполнив рас­чет переменного режима и предполагая, что перед ЧСД и ЧНД состояние пара сохраняется неизменным, определяют зависи­мость электрической мощности от расхода пара P э = f (D ) для каждой из трех частей турбины. В качестве примера на диа­грамме, показанной на рис.6.6, для турбины с двумя регулиру­емыми отборами построены эти зависимости, причем мощности отдельных частей подсчитаны в долях от номинальной мощности всей турбины, а расход пара - в долях от его расчетного расхода через ЧВД. Если предположить, что отбор пара низкого давления не производится и через ЧНД мо­жет быть пропущен весь пар, по­ступающий в ЧСД, суммарная мощность ЧСД и ЧНД может быть представлена линией ае . Зная зависимость мощности ЧВД и суммарной мощности ЧСД и ЧНД от расходов пара че­рез них, можно построить диаграмму режимов турбины с одним (промышленным) отбором, как это, например, сделано в пра­вой части рис. 6.7.

Рис 6.7 Диаграмма режимов турбины с двумя регулируемыми отборами пара

Таким образом, правая часть рис.6.7 представляет собой диа­грамму режимов турбины с одним отбором пара, в которой его расход через ЧНД равен расходу через ЧСД. В левой части рис.6.7 линия ad представляет собой зависимость мощности ЧНД от расхода пара.

Пользуясь диаграммой, показанной на рис.6.7, можно для турбины с двумя регулируемыми отборами найти расход пара при заданной мощности и заданных расходах в отборы. Пусть зада­ны Р э , D n и D т и надо определить расход пара D o .

Допустим, что поток пара D T направляется через ЧНД в кон­денсатор турбины. Тогда, работая в ЧНД, этот пар выработал бы дополнительную мощность Р э III и мощность турбины составила Р э I = Р э + Р э III . Увеличение суммарной мощности турбины может быть найдено по диаграмме, если от точки А , соответствующей заданной мощности, провести линию АВ , параллельную линии ad , до пересечения в точке В с линией заданного расхода пара D T . При этом отрезком АС будет определяться дополнительная мощ­ность, выработанная в ЧНД в результате дополнительного расхода пара D т через ЧНД. Таким образом, отказываясь от отбора пара D т и направляя этот отбор в ЧНД, мы получили бы от тур­бины увеличенную мощность, определяемую на диаграмме точ­кой С , и одновременно перевели бы турбину на работу с одним регулируемым отбором пара.

Приняв этот фиктивный режим работы турбины, и пользуясь правой частью диаграммы, показанной на рис.6.7, можно определить суммарный расход пара через турбину при заданном его расходе D n первого отбора - точка Е .

Таким образом, используя диаграмму, заменяют режим тур­бины с двумя отборами пара некоторым фиктивным режимом, при котором его расходы через ЧВД и ЧСД остаются такими же, как при действительном режиме, а расход через ЧНД увеличива­ется на количество второго отбора. Связанное с увеличением рас­хода пара через ЧНД увеличение мощности турбины определя­ют по вспомогательной диаграмме в левой части рис.6.7.

Расход пара второго отбора не может быть произвольным и его максимальное количество (без учетa регенеративных отбо­ров)

где
- наименьший допустимый расход пара через ЧНД (кон­денсатор).

Поэтому второй отбор может быть выбран произвольно лишь в пределах от нуля до D т max .

Начальные параметры пара t o и р о , а также его давления в отборах р п и р т могут отклоняться от расчетных значений. В этом случае мощность турбины отличается от мощности, по­лученной по диаграмме режимов, и определяется с помощью спе­циальных поправочных коэффициентов.

Турбины с двумя регулируемыми отборами пара получили распространение на ТЭЦ, строящихся в районах крупного промышленного потребления теплоты. В этих районах необходим как пар высокого давления для промышлен­ных целей, так и пар низкого давления для отопления и горяче­го водоснабжения предприятий и прилегающих к ним жилых рай­онов.