Влияние различных способов регулирования мощности на тепловой процесс в турбине

Тепловой процесс в турбине на переменных режимах существенно отличается от теплового процесса на расчетном режиме.

В турбину, имеющую вполне определенную проточную часть, размеры которой определены из расчета на основном режиме, попадает на уменьшенных мощностях соответственно меньшее количество рабочего вещества или же при измененных параметрах. Так как проточная часть турбины не может меняться (за исключением первой ступени при наличии соплового регулирования), то, естественно, произойдет перераспределение теплоперепадов между ступенями и тепловой процесс в турбине изменится по сравнению с режимом номинальной нагрузки.

Хотя при изменении режима работы турбины одновременно может меняться несколько параметров, рассмотрим сначала влияние на тепловой процесс турбины отдельных параметров.

Количественное регулирование – изменением расхода пара.

Рассмотрим первоначально особенности работы последней ступени турбины.

Условие неразрывности струи сохраняет свою силу независимо от изменений расхода рабочего вещества в турбине

Если при изменении режима работы турбины расход пара изменится и станет равным G’, то для последней ступени , где G’, V’, c₁’ – величины, соответствующие измененному режиму работы.

Проточная площадь последней ступени f является величиной постоянной.

Давление за турбиной (пара в конденсаторе) с изменением нагрузки немного меняется, но это изменение незначительно и в данном случае им можно пренебречь. Поэтому можно считать \/'» \/

Взяв отношение второго уравнения неразрывности к первому имеем , т.е., если расход пара в турбине уменьшается, то во столько же раз уменьшается скорость пара c₁'; с увеличением расхода пара происходит увеличение c₁’.

Скорость истечения c₁ прямо пропорциональна корню квадратному из располагаемого теплоперепада (для активного типа турбинной ступени). Поэтому с изменением расхода пара в турбине располагаемый теплоперепад в последней ступени изменяется в том же направлении, как и расход пара.

При сопловом регулировании расход пара через первую ступень может изменяться за счет изменения количества работающих групп сопел (изменения проточной площади). Но за ступенью при всех режимах паровое пространство остается неизменным V_р = пост.

В свою очередь где G; G’ – расходы пара на соответствующих режимах, а V_р и V’_р – удельные объемы пара за первой (регулировочной) ступенью на тех же режимах.

Таким образом, получается, что с уменьшением расхода пара G’удельный объем его за ступенью V'_р должен увеличиваться.

Увеличение же объема связано с уменьшением давления Р'_р в этом же месте; отсюда – при уменьшении расхода пара G’, давление за регулировочной ступенью Р’_р также будет уменьшаться.

При неизменных начальных параметрах пара Р₀ и t₀ это приводит к увеличению располагаемого теплоперепада Dh’_op на регулировочной ступени.

При увеличении расхода пара G'' удельный объем V''_р уменьшается, давление за ступенью Р''_р растет и располагаемый теплоперепад Dh''_op становится меньше.

В результате, наибольшее изменение теплоперепадов происходит в двух ступенях: первой и последней. Изменение теплоперепадов во всех промежуточных ступенях не носит столь резко выраженного характера. Суммарная величина теплоперепадов от второй до предпоследней ступени включительно при изменении расхода, пара является практически постоянной. Характер изменения теплоперепадов показан на рис. 62.

Качественное регулирование – дросселированием пара.

При данном способе регулирования проточные площади всех ступеней в турбине остаются неизменными, а изменение режима работы достигается дросселированием пара при впуске в турбину.

Дроссельный клапан является при этом как бы первой ступенью, срабатывающей перепад давления с Р₀ до Р’₀ и имеющей нулевой КПД; действительная первая ступень турбины при таком способе регулирования работает примерно в тех же условиях, как вторая ступень при количественном регулировании.

При регулировании с помощью дроссельного клапана изменение параметров пара неизбежно связано с изменением его расхода: с прикрытием клапана расход пара уменьшается. При дросселировании пара общий располагаемый теплоперепад в турбине уменьшается; в то же время уменьшается располагаемый теплоперепад в последней ступени вследствие уменьшения расхода пара в турбине. Общее уменьшение теплоперепада примерно равно уменьшению теплоперепада в последней ступени; при этом теплоперепады в остальных ступенях меняются сравнительно мало. Таким образом, в турбине с дроссельным регулированием при изменении расхода пара теплоперепад сильно меняется только в последней ступени.

Из изложенного выше следует, что при всех способах регулирования мощности основным фактором, влияющим на характер теплового процесса и режим работы турбины, является расход пара.

Дата добавления: 2015-07-21