Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Режимы работы и эксплуатация ТЭС - файл Сопловое и Дроссельное.doc


Лекции - Режимы работы и эксплуатация ТЭС
скачать (2015.1 kb.)

Доступные файлы (19):

Tema5_2008.doc484kb.07.01.2010 20:17скачать
ВОПРОСЫ2009о.doc34kb.04.01.2010 14:28скачать
дополнение к теме1_05 ПерсоналТЭС.doc232kb.04.01.2010 17:14скачать
Напряжения в элементах при работе под нагрузкой.doc90kb.07.01.2010 20:10скачать
ПВД_ПНДЭкспплуатация_требования.doc125kb.19.09.2004 01:41скачать
Работа вспомогательного обрудования на частичных нагрузках.doc351kb.04.01.2010 20:12скачать
Сопловое и Дроссельное.doc302kb.04.01.2010 19:38скачать
Тема1_05.doc448kb.17.01.2010 21:22скачать
Тема 10 ДР.doc324kb.07.01.2009 17:35скачать
Тема2_2008.doc53kb.05.01.2009 13:54скачать
Тема3_2008.doc480kb.07.01.2010 20:14скачать
Тема6_2009.doc144kb.05.01.2009 19:44скачать
Тема7_2009.DOC51kb.05.01.2009 19:53скачать
Тема8_2009.doc73kb.07.01.2009 13:43скачать
Тема9.DOC231kb.07.01.2009 16:33скачать
Тема_переменные_ режимы.doc195kb.07.01.2009 18:59скачать
Температурные напряжения.doc192kb.04.01.2010 16:57скачать
Типовые задачи.doc107kb.16.01.2010 19:06скачать
Энергетические характеристики.doc269kb.07.01.2009 18:47скачать

Сопловое и Дроссельное.doc

Лекция 4


Тема: Оптимизация технологии режимов работы

Работа оборудования на частичных нагрузках
При эксплуатации оборудования (энергоблоков) на частичных нагрузках, особую роль в выборе технологии режима играет конструктивное решение системы парораспределения турбины.

В настоящее время в теплоэнергетике на современных турбинах используется либо сопловое парораспределение, либо дроссельное.

При использовании соплового парораспределения могут быть реализованы следующие технологические способы (режимы) регулирования:
регулирование на номинальном давлении перед турбиной

Сопловое

парораспределение регулирование на скользящем давлении Р0=var, t0=const
комбинированное регулирование:

1 этап -Р0= const; 2 этап - Р0=var.
При наличии на турбине дроссельного парораспределения можно реализовать только два способа регулирования:

на номинальном давлении Р0= const.

Дроссельное

парораспределение

на скользящем давлении Р0=var.

При использовании указанных способов регулирования можно рассматривать их эффективность с нескольких точек зрения:

  • тепловая экономичность режима;

  • надежность длительной эксплуатации;

  • простота и удобство реализации.

При работе на частичных нагрузках, расход пара на турбину снижается. При использовании соплового парораспределения и постоянного давления перед клапанами наибольшим нагрузкам подвергается регулирующая ступень. Особенность работы регулирующей ступени состоит в том, что при изменении расхода пара через нее изменяется и давление за ней (в камере регулирующей ступени) и перед ней (вследствие дросселирования пара в регулирующем клапане). При уменьшении расхода пара, давление за ступенью уменьшается пропорционально изменению расхода пара, а поскольку часть клапанов остается полностью открытой, то теплоперепад по этим потокам и расход пара через полностью открытые клапана возрастает. В результате уменьшение расхода пара при постоянном давлении перед регулирующими клапанами приведет к увеличению изгибающих напряжений в рабочих лопатках регулирующей ступени.

При сопловом парораспределении, при режимах с частичной нагрузкой КПД регулирующей ступени, ЦВД и всей турбины понижается, это связано с дросселированием пара в частично открытых клапанах и увеличением теплоперепада в регулирующей ступени, экономичность которой всегда ниже, чем последующих ступеней.

Кроме этого, при использовании режима с постоянным давлением вследствие дросселирования происходит понижение температуры пара, причем это снижение может быть довольно значительным. На рис 4.1. приведено изменение температуры пара в камере регулирующей ступени в процессе разгружения при постоянном, скользящем и комбинированном регулировании.

Использование скользящего давления возможно при блочной компоновке оборудования. В этом случае начальное давление понижается за счет уменьшения расхода питательной воды и регулирования его насосом.При этом начальная температура остается постоянной.

Процесс расширения пара в регулирующей ступени при дроссельном парораспределении и регулировании при постоянном и скользящем давлении представлен на рис. 4.2.

При этом процесс расширения при Р0= const идет по линии ОСД, а при Р0=var по линии ОС'Д'.

При Р0=var начальная энтальпия даже возрастает, температурное состояние регулирующей ступени, всей проточной части и температура пара на выходе из ЦВД остается более высокой.


Рис. 4.1. Изменение температуры пара в камере регулирующей ступени турбины при регулировании нагрузки.

1-при постоянном начальном давлении; 2- при скользящем начальном давлении с нагрузки 60%; 3- при скользящем давлении после закрытия первой группы клапанов; 4- при скользящем давлении во всем диапазоне; 5- температура пара на входе в турбину.

Из рис 4.1 видно, при режиме постоянного давления и снижении нагрузки на 50% температура пара за регулирующей ступенью снизится почти на 70˚С. Систематическое изменение уровня нагрузки, при работе турбины в режиме регулирования графиков нагрузки, приводит к постоянным изменениям температуры металла ротора и корпуса турбины в зоне регулирующей ступени, что ведет к дополнительным термическим напряжениям и малоцикловой усталости металла, а значит и снижению надежности.

Дроссельноеисопловоепарораспределениеутурбин.
При наличии у турбины дроссельного парораспределения можно реализовать только два способа:

а) дросселирование пара клапаном при номинальном давлении po

б)регулирование на «скользящем» давлении po = var при открытом полностью дроссельном клапане .

При оценке указанных способов регулирования турбины следует рассматривать их с трёх точек зрения :

  1. тепловая экономичность режима ;

  2. надёжность длительной эксплуатации ;

  3. простота и удобство реализации .

При работе на частичных нагрузках расход пара в турбину снижается.

При использовании соплового парораспределения и постоянного давления перед клапанами наибольшим механическим нагрузкам подвергается первая регулирующая ступень. Для этого рассмотрим схему соплового парораспределения (рис.4.3) .


Рис. 4.3. Схема соплового парораспределения с попарно открывающимися регулирующими клапанами.
При изменении расхода пара через регулирующую ступень изменяется давление в сегментах сопловой коробки и в её камере.

Давление пара в КРС при этом изменяется пропорционально его расходу . Поскольку при частичной нагрузке часть клапанов может быть полностью открыта , а другие лишь частично, теплоперепады по этим потокам и перепады давлений в них различны , диск регулирующей ступени нагружается механически не равномерно и в нём возникают изгибные напряжения .

Чтобы по возможности избежать одностороннего давления пара на диск выбирают cоответствующую очерёдность подачи пара в сопловую коробку одновременно с диаметрально-противоположных сторон.

При сопловом парораспределениии режимах частичной нагрузки КПД регулирующей ступени понижаеся, что связано с дросселированием пара в частично открытых клапанах.

КПД регулирующей ступени всегда ниже, чем последующих ступеней , что связано также с потерями энергии за счёт парциальности подвода пара. Процесс расширения пара в регулирующей ступени с сопловым парораспределением в h,s – диаграмме изображен на рис.4.4.

Здесь даны два процесса : для потока пара через полностью открытые клапана и через частично открытые . Пунктиром показан условный итоговый процесс.

Поскольку трудно достаточно точно построить отдельные процессы пара для этих потоков в регулирующей ступени турбины, заводы выдают клиентам итоговую зависимость КПД регулирующей ступени от расхода пара рс = f ( D ) :
рс = ( hо – hкрс) / ( hо – hкрс.а) ( 20.3)
позволяющую построить процесс в турбине в h,s – диаграмме .

В отличие от соплового при дроссельном регулировании имеется только один регулиующий клапан, где дросселируется весь поток пара, в виду чего причастичной нагрузке турбина с дроссельным парораспределением имеет более низкий КПД , чем при сопловом парораспределении. Однако при полной нагрузке КПД турбины при дроссельном парораспределении несколько выше, чем при сопловом ,что связано с потерями энергии в регулирующей ступени , которая отсутствует у турбин с дроссельным парораспределением.

На рис.4.6 представлено примерное распределение относительных давлений пара за регулирующими клапанами в зависимости от общего относительного расхода пара в турбину , близкое к параболическому (для первого клапана зависимость почти линейная ).


Рис. 4.6. Распределение давления пара за регулирующими клапанами при сопловом парораспределении.

На рис. 4.7 в развитие этого показано распределение относительных расходов пара по клапанам в той же зависимости.


Рис. 4.7 Относительное изменение расхода пара через регулирующие клапаны.

Давление пара в КРС характеризует величину общего пропуска пара и нагрузкутурбины оно связано с расходом свежего пара формулой Стодола- Флюгеля:

(
21.3)
Здесь D – расход пара через группу ступеней в рассматриваемом режиме ,кг/сек ;

Dн-тоже , в номинальном режиме ;

p1- давление пара перед группой ступеней в рассматриваемом режиме ,МПа ;

p2-давление пара за группой ступеней в том же режиме ;

p1.н иp2.н –тоже в номинальном режиме ;

T1 и T1.н –абсолютная температура( оК) перед группой ступеней тех же режимах.

ПосколькуT1 от режима к режиму изменяется мало , температурной

Поправкой в формуле( 21.3) можно пренебречь .

Если рассматривать всю турбину, а за начало принять КРС, тогда p2 = pк

и p1=pкрс . Поскольку pкрс  pк , из формулы получим




Характеристики расхода пара турбиной типа К при сопловом парораспределении в отличие от рассмотренной ранее линейной (рис.4.6) , более правильно выглядит в виде волнообразной кривой (рис.4.8) . Каждой волне этой зависимости соответствует открытие очередного регулирующего клапана .
Рис. 4.8. Изменение расхода пара по мере открытия клапанов.
Работа паровых турбин на «скользящем» и комбинированном режимах .
Метод регулирования мощности паротурбинной установки «скользящим» начальным давлением пара при неизменном положении регулирующих клапанов турбины изменением давления пара на котлоагрегате впервые был предложен в конце 20-х годов прошлого

Столетия В. Д. Кирпичниковым для турбин с противодавлением ,а несколько лет спустя Г. Глейманом и Г. Меланом для конденсационных турбин . Однако в то время в большой энергетике применялись низкие начальные параметры пара , при которых этот способ не давал существенных преимуществ перед работой при постоянном давлении свежего пара .Поэтому работа при «скользящем» давлении не нашла тогда значительного применения на электростанциях. Иногда этот способ применялся тогда только на судовых установках . Переход к высоким и сверхкритическим начальным параметрам пара при промперегреве и переход к блочным установкам а также рост неравномерности графиков нагрузки в энергосистемах открыли перспективу практического использования «скользящего» давления на ТЭС.

Введению «скользящего» давления в энергетику препятствовало отчасти мнение о низкой мобильности блоков, т.е. об их способности к подхвату нагрузки, что связано с пониженным давлением пара в котле , ограничивающими спользование его аккумулирующей способности .

Проведенные в 60 –70-е годы прошлого столетия научные исследования ЛПИ, ЛМЗ, ОРГРЭС, УралВТИ, МЭИ ЦКТИ и некоторых других организаций показали эффективность ,тепловую экономичность и повышенную надёжность метода «скользящего» давления .

Сущность метода «скользящего» давления заключается в том , что для снижения нагрузки турбины , не изменяя положения её регулирующих клапанов , снижают давление генерируемого пара на выходе из котла , сохраняя его температуру .

Нарис. 4.10 дано термодинамическое сопоставление способов регулированиянагрузки блока дроссельного со «скользящим» .



Рис 4.10. Циклы ПТУ для различных режимов при постоянном и скользящем начальном давлении пара.
При скользящем давлении с изменением режима меняется также цикл ПТУ (рис.4.10.). При номинальном режиме на Ts-диаграмме он изображается контуром a0b0c0d0e0, а при частичном – a0bcde. Удаление параметров цикла от оптимальных по мере снижения нагрузки определяет понижение термического к.п.д. цикла t при скользящем давлении. Однако это понижение оказывается менее интенсивным, чем для установки с дроссельным парораспределением при постоянном давлении. Это объясняется тем, что процесс дросселирования пара в регулирующих в регулирующих клапанах турбины d0d1 (см. рис 4.10.) сопровождается понижением температуры пара перед турбиной. Поскольку с термодинамической точки зрения эффективность цикла определяется достигаемыми перед турбиной параметрами пара и не зависит от линии подвода теплоты, полученный цикл a0b0c0d1e1 эквивалентен циклу a0bcd1e1 Последний же практически совпадает с циклом скользящего давления по давлению перед турбиной, но отличается от него меньшей температурой. Вследствие отмеченного скользящее давление по термическому к.п.д. цикла при частичных нагрузках превосходит постоянное, сочетаемое с дроссельным парораспределением.

Заметим, что этот термодинамический выигрыш, определяемый параметрами пара перед турбиной и в конденсаторе, не зависит от того, каким путем достигается скользящее давление: изменением угловой скорости питательного насоса или дросселированием рабочей среды в питательных клапанах котла либо в специальных задвижках, встроенных в пароводяной тракт. Из этого следует, что термодинамический выигрыш от применения скользящего давления вместо дроссельного парораспределения при постоянном давлении обусловлен не самим по себе устранением дросселирования рабочего тела, а непостоянством удельной теплоемкости пара Cp, вследствие чего при дросселировании свежего пара понижается его температура.

При использовании водяного пара этот выигрыш тем больше, чем круче изотермы на is-диаграмме, т. е. возрастает с повышением номинального давления свежего пара.



Рис.4.11. Процесс расширения пара в турбине при скользящем методе регулированияю

Менее наглядно это преимущество метода «скользящего» давления по сравнению с дроссельным регулированием иллюстрируется на h,s – диаграмме(рис.4.11) , где однако виден прирост располагаемого в ЦВД теплоперепада . Здесь видна также более высокая температурная равномерность ЦВД турбины .

Существенную экономию расхода энергии на собственные нужды блока при применении «скользящего» давления даёт питательный насос за счётснижения требуемого напора .

Существенную часть расхода энергии на собственные нужды паротурбиннойустановки (ПТУ) приходится на привод питательного насоса . С ростом начального давления пара удельная мощность питательного насоса возрастает и для энергоблоков сверхкритических параметров пара превышает 4 % .

Мощность ,развиваемая питательным насосом ,определяется из в
ыражения :
Где Dпв – расход питательной воды, кг/сек ;

vср –удельный объём воды , м3 / кг ;

p = pпв – pд – напор насоса ,Па ;

pпв = pо + pтр- давление питательной воды , зависящее от давления свежего пара и сопротивления тракта ;

н и пр-КПД насоса и его привода .

Большую роль здесь играет экономичность методарегулирования напора и производительности питательного насоса .

Наиболее экономичным является регулирование частотой вращения рабочего колеса насоса Это обеспечивается применением гидромуфты при электроприводе насоса или использованием паротурбинного привода .


Рис. 4.12. Зависимость мощности турбопривода питательного насоса от мощности турбогенератора:

1 – располагаемая мощность турбопривода при питании деаэратора от IV отбора турбины; 2 – то же при питании деаэратора от III отбора турбины; 3 – то же при питании деаэратора от постороннего источника пара; 4 – требуемая мощность турбопривода при работе блока на двух корпусах котла при номинальном давлении свежего пара; 5 – то же при скользящем давлении свежего пара.
Нарис. 4.12 показаны характеристика насоса при различной частоте вращения рабочего колеса и характеристика сети- тракта питательной воды с учётом статического напора, определяемого давлением pо пара на выходе из котла , при использовании режимов pо = const( pо (ПД))иpо = var( pо(СД)) .

Расчёты показывают ,что для блоков К-300-240 использование метода «скользящего» начального давления позволяет снизить мощность привода питательного насоса на 1МВт при разгружении блока до50 %Nн .

Весьма существенным с точки зрения эксплуатации блока является более равномерный температурный режим регулирующей ступени турбины при “скользящем” давлении ( рис. 4.1) .

Здесь показано изменение температуры пара в камере регулирующей ступени впроцессе разгружения турбины при постоянном ,“скользящем” и комбинированном регулировании .Как видно, при режиме постоянного давления и снижении нагрузки на 50 % температура пара за регулирующей ступенью снижается почти на 70о С .

Систематическое изменение уровня нагрузки при работе турбины в режиме регулирования графиков нагрузки приводит к постоянным изменениям температуры металла ротора и корпуса турбины в зоне регулирующей ступени , что ведёт к дополнительным температурным напряжениям и к малоцикловой усталости металла, а значит и к снижению надёжности .

Использование “скользящего” давления возможно только при блочной компоновке оборудования . В этом случае начальное давление пара уменьшается за счёт уменьшения расхода питательной воды и регулирования его насосом . При этом начальная температура пара остаётся постоянной . При работе на “скользящем” давлении температурное состояние регулирующей ступени практически не изменяется во всём диапазоне изменения нагрузки, поэтому надёжность этого режима для турбины выше .

На энергоблоках с промперегревом пара ввиду более высокой температурыза ЦВД снижается подвод тепла в промежуточном пароперегревателе чем облегчается регулирование температуры промперегрева пара .

В заключение приведём графики сопоставления экономичности различных способов регулирования нагрузки для энергоблока с турбиной типа К-300-240(рис.4.13).

Наиболее экономичным явился способ при идеальном сопловом регулировании с бесконечно-большим числом регулирующих клапанов.

Однако он может рассматриваться только теоретически . Реальное сопловое регулирование уступает ему ,особенно в области малых нагрузок .

Регулирование “скользящим” давлением занимает здесь промежуточное положение, имеющее преимущество перед реальным сопловым регулированием в области малых нагрузок .Лучше этого способа в области малых нагрузок выглядит комбинированное регулирование.

Под комбинированным способом регулирования понимается работа при постоянном начальном давлении до момента полного прикрытия, чаще всего, одной из групп клапанов и переход на скользящее давление при дальнейшем понижении нагрузки. Этот способ обладая высокой экономичностью, обеспечивает лишь небольшие колебания температур в регулирующей ступени. Изменение КПД регулирующей ступени приведено на рис.




Рис. 4.13 Зависимость изменения термического КПД цикла ПТУ от относительного расхода пара и способа регулирования.
1 – Дроссельное парораспределение (регулирование);

2 – Скользящее парораспределение (регулирование);

3 – Сопловое реальное распределение (регулирование);

4 – Комбинированное регулирование

5 – Идеальное сопловое регулирование


Скачать файл (2015.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации