Регулювання парової турбіни

Різниця потужностей турбін пояснюється втратами, викликаними дроселюванням пари в паровпускному клапані турбіни із дросельним регулюванням, і визначається різницею ординат обох кривих. Для того щоб оцінити вплив числа соплових сегментів на економічність турбіни при змінній витраті пари.

Розділимо соплові ґрати першого щабля спочатку на дві рівні групи з однаковим числом соплових каналів і постачимо кожну групу своїм регулювальним клапаном. Тоді при одному повністю відкритому клапані економічність турбіни збіжиться в крапці з економічністю турбіни, що мала ідеальний сопловий паророзподіл, а зміна потужності зобразиться лінією.

Виграш потужності при двох соплових групах у порівнянні із дросельним регулюванням представиться площею фігури, горизонтально заштрихованої. Тепер розділимо кожну із двох груп ще на дві групи. При чотирьох групах сопел зміна потужності зобразиться лінією виграш потужності в порівнянні із двома групами сопел уже буде значно меншим, хоча й відчутним, що представляється площею фігури, заштрихованої вертикально.

Перехід від чотирьох до більшого числа соплових груп дає зовсім невелику додаткову потужність, але ускладнює конструкцію турбіни. Тому, як правило, при сопловому паророзподілі застосовують чотири соплові групи й дуже рідко шість - вісім соплових груп. Спосіб з'єднання соплових каналів в окремі регулювальні групи вибирається залежно від того, у яких межах буде змінюватися навантаження проектованої турбіни в процесі експлуатації й при яких потужностях вона буде працювати найбільш тривалий час.

Наприклад, відомо, що турбіна основний час буде працювати з навантаженнями від 0,4 до 0,8 максимальної потужності й короткочасно - з навантаженнями менше 0,4 і більше 0,8 максимальної потужності. При цьому умові доцільно, щоб потужність до 0,4 максимальної могла бути досягнута при роботі одного регулювального клапана, а подальше збільшення витрати пари для досягнення потужності до 0,8 максимальної здійснювалося шляхом наступного відкриття спочатку другого, потім третіх і четвертого регулювальних клапанів.

З огляду на короткочасність роботи при максимальній потужності, для досягнення її можна застосувати обвідний перевантажувальний клапан. При виборі порядку відкриття регулювальних клапанів необхідно враховувати також умови прогріву корпуса турбіни. Із цих міркувань, наприклад, часто відкривають одночасно два клапани, один із яких подає пару в нижню половину циліндра, а іншої - у верхню, щоб обидві частини циліндра розігрівалися одночасно. Регулювання потужності турбіни способом ковзного тиску: З появою блокового компонування теплосилової установки пуск турбіни стали робити одночасно з розпалюванням казана, тобто на ковзних параметрах пари, причому не тільки підвищення частоти обертання й включення генератора в мережу, але й підвищення навантаження турбіни аж до повної здійснюється при поступово наростаючому тиску й температурі свіжої пари, при повністю відкритих регулювальних клапанах.

При регулюванні потужності органами паророзподілу турбіни в казані й паропроводах свіжої пари підтримується постійний номінальний тиск. При регулюванні ж потужності казаном, коли регулювальні клапани турбіни повністю відкриті й навантаження змінюється приблизно пропорційно тиску свіжої пари, тривала робота при зниженому тиску підвищує надійність і довговічність поверхонь нагрівання казана й паропроводів, що йдуть ктурбине.

Крім того, оскільки тиск пари перед турбіною міняється (сковзає) плавно, а температура пари підтримується постійної (номінальної), те при повністю відкритих регулювальних клапанах температура більшості відповідальних елементів турбіни зберігається незмінної. Завдяки цьому при зміні навантаження відсутня нерівномірність температурних полів у поперечних перерізах корпуса турбіни, що викликає термічні напруги.

Специфічні для часткового навантаження турбін із сопловим паророзподілом; не з'являються відносні теплові розширення (або вкорочення) ротора; знижуються напруги вигину, особливо динамічні, у лопатках першого щабля. Перераховані обставини помітно поліпшують надійність і маневреність турбіни, не говорячи вже про можливість спрощення її конструкції (шляхом відмови від соплового паророзподілу) і підвищення економічності за рахунок цієї відмови при номінальному режимі.

Для того щоб оцінити зміна економічності турбінної установки при переході із клапанного регулювання потужності на регулювання способом ковзного тиску, розглянемо як приклад процес розширенні пари в діаграмі у ЦВД конденсаційної турбіни з високими початковими параметрами пари й проміжним перегрівом, що має дросельний паророзподіл, при розрахунковій і половинній витратах пари для двох випадків: при постійному тиску свіжої пари, (суцільні лінії); при ковзному тиску свіжої пари, (штрихові лінії).

Якщо температура пари після проміжного перегріву буде підтримуватися постійної, то тиск за ЦВД при повністю відкритих клапанах ЦСД буде мінятися пропорційно витраті пари й при тому самому значенні процеси розширення пари в ЦСД і ЦНД при ковзному тиску будуть такими ж, як і при дросельному регулюванні. Оскільки при ковзному тиску свіжої пари температура й тиск його перед першим щаблем ЦВД при знижених навантаженнях вище, ніж при дросельному регулюванні, те й початкова энтальпия вище. Энтальпия ж пари за ЦВД при цьому теж вище, щоправда, на трохи менше значення.

Тому навіть при значному зниженні навантаження теплоперепад, а отже, і КПД проточної частини ЦВД у цьому випадку зберігаються майже постійними, тобто такими ж, як і при повному навантаженні. На відміну від дросельного регулювання економічність турбінної установки, постаченої сопловим паророзподілом, може бути при ковзному тиску як вище, так і нижче, ніж при постійному тиску, і, як показують розрахунки, при 0,8 економічність трохи вище, а при вона однакова як при ковзному, так і при постійному тиску.

При інших режимах економічність установки вище при постійному тиску. Підвищення надійності роботи блоку при знижених навантаженнях, спрощення конструкції турбін, деяке підвищення економічності й накопичений досвід експлуатації дозволили в нас і за рубежем застосовувати на теплових і атомних електростанціях спосіб регулювання потужності ковзним тиском як на знову проектованих, так і на діючих паротурбінних установках, що мають дросельний або сопловий паророзподіл.

Вплив відхилення початкових. Параметрів пари й температури. Проміжного перегріву. На потужність турбіни. При експлуатації турбін відхилення початкових параметрів пари від номінальних значень може перевищувати припустимі значення, що буде супроводжуватися зміною потужності й економічності турбінної установки, а також надійності окремих елементів турбін. Тому навіть короткочасна робота турбіни при зміні параметрів свіжої пари в більшості випадків допускається після спеціальних розрахунків на міцність найбільш напружених деталей або після створення нормальних умов їхньої експлуатації шляхом зміни витрати пари або внесення необхідних конструктивних змін. Вплив початкового тиску пари.

Розглянемо роботу турбіни в припущенні сталості відкриття регулювальних клапанів.

При повністю відкритих клапанах збільшення початкового тиску пара викликає перевантаження всіх щаблів турбіни й особливо останньої, тиск за якою зберігається постійним. При цьому в конденсаційних турбінах основна небезпека полягає в збільшенні напруг у робочих лопатках, а в турбінах із протитиском - у збільшенні напруг у діафрагмі останнього щабля.

Для приведення умов роботи цих елементів турбіни до розрахункового необхідно обмежити витрату пари через турбіну так, щоб тиск у камері регулюючого щабля не перевищувало припустимого. При тривалій роботі на підвищеному початковому тиску пари це досягається штучним обмеженням ходу останнього регулювального клапана, а при короткочасній роботі - за рахунок введення в роботу обмежників потужності.

У режимах роботи турбіни з використанням обмежників витрата пара буде знижений до розрахункового, що приведе до нормальних умов роботи всіх нерегульованих щаблів турбіни. Якщо за умовами надійності роботи електричного генератора такий режим допустимо, то для турбіни таке перевантаження також не небезпечне, тому що в цьому випадку нерегульовані щаблі працюють у розрахунковому режимі, а перевантаження регулюючого щабля значно менше тієї, котра виникає при нормальному початковому тиску в режимі з одним повністю відкритим регулювальним клапаном.

Якщо генератор за умовами охолодження або порушення таке перевантаження не допускає, необхідне скорочення витрати пари до досягнення номінального навантаження. У цьому випадку тиск пари в камері регулюючого щабля знизиться, що приведе до невеликого розвантаження нерегульованих щаблів і деякому перевантаженню регулюючого щабля в порівнянні з розрахунковим режимом.

Дата добавления: 2015-10-30