Стартовая >> Архив >> Генерация >> Режимы мощных паротурбинных установок

Обводное парораспределение - Режимы мощных паротурбинных установок

Оглавление
Режимы мощных паротурбинных установок
Переход к блочной компоновке электростанций
Особенности тепловых схем мощных энергоблоков
Характерные особенности предстоящего этапа энергетики
Особенности АЭС
Режимы работы современных энергосистем
Паротурбинный блок как единый энергетический агрегат
Требования к маневренности паротурбинных установок
Расчеты тепловых схем
Характеристики турбинных отсеков
Дроссельное парораспределение
Идеальное сопловое парораспределение
Реальное сопловое парораспределение
Обводное парораспределение
Турбообводное парораспределение
Компрессорно-обводное парораспределение
Выбор типа парораспределения
Работа системы регенеративного подогрева питательной воды
Отключение ПВД как источник пиковой мощности
Скользящее начальное давление пара
Тепловая экономичность работы энергоблоков при скользящем давлении
Комбинированное регулирование
Полиблочный принцип регулирования
Влияние паро-парового промперегрева на к.п.д. турбоустановки
Программы регулирования влажнопаровых турбоустановок
Скользящее давление
Работа турбоустановок при продлении рабочей кампании энергоблока
Эрозионная надежность лопаточного аппарата последних ступеней при работе турбины в переменных режимах
Графики тепловых нагрузок теплофикационных турбоустановок
Диаграмма режимов теплофикационных турбоустановок
Основные типы характерных режимов теплофикационных турбоустановок
Скользящее начальное давление пара для теплофикационных ПТУ
Теплофикационные полиблоки с параллельным соединением турбоагрегатов
Полиблочный принцип регулирования тепловой нагрузки
Влажнопаровые теплофикационные турбоустановки
Пути повышения маневренности теплофикационных турбоустановок при больших тепловых нагрузках
Уменьшение мощности турбины с частичной передачей тепловой нагрузки на ПВК
Скользящее противодавление
Список литературы

Этот способ парораспределения чаще всего применяется в комбинации с дроссельным или сопловым парораспределением при необходимости увеличения объемного расхода паратурбиной сверх номинального. Номинальный объемный расход обеспечивается полным открытием главных регулирующих

Рис. 2-28. Процесс расширения пара на is-днаграмме при обводном парораспределении

клапанов, подводящих пар к первой ступени. Рис. 2-29. Диаграмма режимов турбины с обводным парораспределением
Различают парораспределение с внешним обводом (см. рис. 2-9, в), когда к промежуточной ступени через обводной клапан подводится свежий пар, причем обводится одна или несколько первых ступеней, и парораспределение с внутренним обводом (см. рис. 2-9, г), при котором обводится несколько промежуточных ступеней.
Парораспределение с внешним обводом. Рассмотрим простейший и наиболее часто встречающийся случай с одним обводным клапаном, который управляет подводом пара в промежуточную камеру К (см. рис. 2-9, в). Линия A0A2 на is-днаграмме (рис. 2-28) соответствует номинальному режиму. Состояние пара в камере К при этом режиме определяется точкой At, которой соответствует давление рх0. Главные регулирующие клапаны, через которые подводится к первой ступени пар с расходом G0, при рассматриваемом режиме открыты полностью. Мощности, меньшие номинальной, достигаются прикрытием главных регулирующих клапанов. По мере уменьшения расхода пара G снижается давление рх в промежуточной камере К (линия AD на рис. 2-29). Связь между давлением рх и расходом G определяется формулой Стодолы, которую следует записать для ступеней, расположенных после камеры К. Повышение мощности сверх номинальной производится посредством открытия обводного клапана, подводящего за единицу времени в камеру К пар с расходом G2. При этом повышается давление рх в промежуточной камере. Общий расход пара G, протекающего через ступени после обводного клапана, возрастает по сравнению с G0 соответственно повышению давления рх (отрезок BD на рис. 2-29). Увеличение давления рх в промежуточной камере К, в свою очередь, уменьшает расход пара Gι первыми ступенями турбины. Этот расход может быть определен по формуле Стодолы, записанной для группы первых ступеней, G1/G0= √(р21-р2х)/(р210- рх02), где p1 и р10 — давление перед соплами первой ступени при исследуемом и номинальном режиме. Определенный таким образом в предположении расход пара G1 при различных рх представлен кривой CD. По этому графику при любом давлении рх>рх0 можно по кривой АВ найти общий расход пара G=G1 + G2 турбиной после камеры К, а по кривой CD —расход пара G1 первыми ступенями. Отрезки горизонтальных линий, например BE, заключенные между кривыми АВ и CD, показывают расход пара С2, протекающего через обводной клапан.
Так, например при максимальном расходе пара Gmточка В определяет давление Рх max в промежуточной камере, а точка Е — расход пара первыми ступенями G1 и обводным клапаном G2.
По мере увеличения расхода пара обводным клапаном давление рх возрастает, вследствие чего уменьшается перепад энтальпии первых ступеней, процесс расширения в которых представлен при этом режиме линией АВ (см. рис. 2-28), где точка В определяет состояние пара, вышедшего из первых ступеней с энтальпией. Пар, дросселируемый обводным клапаном, поступает в камеру К при том же давлении рх. Его состояние определяется на is-диаграмме точкой D. Энтальпию этого пара i0 можно считать равной энтальпии свежего пара. В камере К оба потока смешиваются. Энтальпия смеси ix может быть найдена из уравнения Gix = G1i1 + G202. Зная ix, определим на is-диаграмме точку С, которая соответствует началу процесса расширения пара в последующих ступенях.
По мере открытия обводного клапана уменьшается изоэнтропийный перепад энтальпии первых ступеней. При этом увеличиваются характеристические отношения и/С0, а также потери от трения и вентиляции этих ступеней, вращающихся в паре большой плотности. Вследствие этого уменьшается к.п.д. первых ступеней. Одновременное уменьшение расхода пара, располагаемого перепада энтальпии и к.п.д. приводит к снижению мощности первых ступеней по мере открытия обводного клапана. Приращение общей мощности турбины происходит за счет ступеней, расположенных после промежуточной камеры. При очень большом давлении в ней пар в первых ступенях может вообще не совершать работы и даже вызывать торможение. При этом повышается температура пара в них.
При выборе слишком низкого давления рх в камере К перепад энтальпии последних ступеней может оказаться весьма малым и приращение мощности этой группы ступеней может не скомпенсировать снижения мощности первых ступеней. В таких условиях открытие обводного клапана может привести даже к снижению общей мощности турбины. Выгоднейшую точку подвода определяют путем вариантных расчетов.
В последнее время исследованиями ЛМЗ и ЦКТИ [62] обоснована возможность работы ЦВД мощных паровых турбин при малорасходных и даже беспаровых режимах. Надежность достигается при этом пропуском через цилиндр со стороны его выхлопной части небольшого количества пара, подаваемого, например, в одну из камер заднего концевого уплотнения ЦВД. Отмеченное обстоятельство может изменить традиционно сложившиеся представления о диапазоне расхода пара обводным клапаном.

Парораспределение с внутренним обводом.

Этот способ парораспределения (см. рис. 2-9, г) обычно сочетают с сопловым. Пар, отводимый из камеры за регулирующим колесом или из иной промежуточной камеры турбины, через обводной клапан 2 подводится к одной из промежуточных ступеней турбины. Номинальный расход пара G0 обеспечивается открытием расчетного числа регулирующих клапанов, подводящих пар к первой ступени. Перегрузочный и обводной клапаны при этом закрыты, а регулирующая ступень работает при расчетном режиме, имея максимальный к. п. д. Давление за нею равно рр0, а в камере за обводным клапаном — рх0. Диаграммы распределения расходов пара между группами сопел регулирующей ступени и давлений за клапанами (рис. 2-30) при расходах G≤Ga (Ga—расход пара, соответствующий точке А) совпадают с аналогичными диаграммами для соплового парораспределения (см. рис. 2-23 и 2-25).
Дальнейшее увеличение пропуска пара производится одновременно открытием перегрузочного клапана регулирующей ступени и обводного клапана. Кинематические передачи к этим клапанам и форму клапанов подбирают так, чтобы давление рр в камере регулирующей ступени при увеличении расхода пара сверх Ga сохранилось приблизительно постоянным (отрезок АВ на рис. 2-30, а). Давление рх в промежуточной камере за обводным клапаном с увеличением расхода пара возрастает в соответствии с формулой Стодолы. Расход пара G1 группой обводимых ступеней может быть найден из уравнения


Рис. 2-30. Диаграммы давлений (а) и расходов пара (б) для турбины с внутренним обводом пара

Таким образом, при увеличении общего расхода пара G расход пара G1 группой обводимых ступеней уменьшается. Это снижение тем больше, чем меньшее число ступеней обводится. Расход пара обводным клапаном G2 = G—G1 вследствие отмеченного превосходит расход перегрузочным клапаном.
Так как давление за регулирующей ступенью при G>GA поддерживается примерно постоянным, то практически неизменны ее к.п.д. и температура пара в камере за нею. Сохраняются постоянными также расходы пара ранее открытыми клапанами (горизонтальные отрезки на рис. 2-30, б). Тем устраняется отмеченный выше недостаток соплового парораспределения, состоящий в уменьшении расхода пара уже открытыми клапанами при открытии перегрузочного клапана, а также в повышении температуры пара в камере регулирующей ступени. Это, однако, достигается ценой конструктивного усложнения турбины.

Двойное обводное парораспределение.

Промперегрев пара открыл возможность использования новых конструктивных схем обводного парораспределения. Актуальность их разработки определяется, с одной стороны, стремлением сократить время пуска и набора мощности мощными турбинами с промперегревом пара при использовании двухбайпасных пусковых схем [62], а с другой — наметившимися тенденциями перехода для сверхмощных турбин к дроссельному парораспределению в сочетании со скользящим начальным давлением пара, что связано с существенным ухудшением динамических свойств блоков в отношении набора мощности. Работа с не полностью открытыми в установившихся режимах регулирующими клапанами с тем, чтобы иметь запас для открытия клапанов при необходимости быстрого увеличения мощности, снижает тепловую экономичность блока и уменьшает выгоду от перевода его на скользящее давление. Поэтому возникает задача изыскания специальных средств повышения приемистости, которые не снижали бы экономичности установившихся режимов блока.
Одно из таких средств — двойное обводное парораспределение, при котором одновременно применены внешний и внутренний обводы. На рис. 2-31, а приведена предложенная ЛПИ принципиальная схема этого способа регулирования мощности [33]. При установившихся режимах работы блока пар из главного паропровода 1 проходит цилиндр высокого давления 4, промперегреватель 12, цилиндры среднего 5 и низкого давления турбины. Стопорные (2, 10) и регулирующие (3, 11) клапаны перед ЦВД и ЦСД открыты полностью. В случае необходимости быстрого набора мощности одновременно открываются клапаны обводных линий 6 и 16.

Рис. 2-31. Принципиальные схемы двойного обводного парораспределения: а — с впрыскивающими пароохладителями; б — без пароохладителей.
По линии внутреннего обвода пар из горячей линии промперегрева через стопорный 9 и обводной 8 клапаны подводится к камере какого-либо регенеративного отбора ЦСД. Впрыскивающий пароохладитель 7 снижает температуру пара до тех пор, пока она не станет равной температуре металла корпуса турбины в точке подвода пара. Это позволяет избежать изменения температурного состояния цилиндра при включении внутреннего обвода. По линии внешнего обвода 16 свежий пар подводится в холодную линию промперегрева.
Главную роль в быстром наборе мощности играет линия внутреннего обвода, пар после которой проходит последние ступени ЦСД и ЦНД, имеющие большой располагаемый перепад энтальпии, что обеспечивает быстрое и значительное увеличение мощности. Назначение линии внешнего обвода — не допускать снижения давления в промперегревателе. Для этого клапаны 8 и 15 открываются таким образом, чтобы количество пара, поступающего в промежуточный пароперегреватель, превышало суммарное количество пара, выходящего из него. Это способствует повышению давления в линии промперегрева и дополнительно увеличивает мощность ЦСД и ЦНД. При сбросах нагрузки клапаны 8 и 15 остаются закрытыми.
В целях более эффективного использования аккумулированной в котле теплоты пар по обводной линии 16 может быть направлен не в холодную линию промперегрева, а — по линии 13 через впрыскивающий охладитель 14 — в камеру, расположенную в проточной части ЦВД. Такой способ может быть просто применен в турбинах, имеющих петлевую конструкцию ЦВД с поворотом потока. Пар по обводной линии может быть направлен в пространство между внутренним и наружным цилиндрами при повороте потока.
По мере повышения давления пара за котлом при его переходе к новому режиму обводные клапаны закрываются. Рассмотренная схема, в которой применены нормально закрытые обводные клапаны, вступающие в работу лишь во время переходных процессов набора мощности, позволяет сочетать высокую экономичность блока, имеющего дроссельное парораспределение при полностью открытых в установившихся режимах регулирующих клапанах, с высокой приемистостью, достигаемой пропуском пара по обводным линиям к промежуточной ступени турбины.
Заслуживает также внимания как одна из наилучших представленная на рис. 2-31, б схема двойного обводного парораспределения [33]. Обозначения на этом рисунке сохранены такими же, как на рис. 2-31, а. Пар из холодной линии промперегрева по обводной линии 16 через стопорный 9 и обводной 8 клапаны направляется в такую точку ЦСД 5, где температура пара в проточной части равна температуре в холодной линии промперегрева. Такой способ позволяет упростить линию внутреннего обвода, отказавшись от установки на ней пароохладителя. По линии внешнего обвода 6 через обводной клапан 15 свежий пар из главного паропровода 1 подводится в горячую линию промперегрева.
Двойное обводное парораспределение может быть эффективно использовано и для решения других задач, в частности ускорения пуска турбин с промперегревом, когда в ряде случаев оказывается эффективным пуск турбины паром, подаваемым в ЦСД, при беспаровом режиме ЦВД [62], а также для повышения маневренности теплофикационных турбин с промперегревом пара [55].



 
« Режим системы охлаждения генераторов на теплофикационных энергоблоках 250 МВт   Результаты внедрения разработок по повышению эффективности золоулавливания »
электрические сети