ВЫБОР ВАРИАНТА РАБОТЫ ТУРБИН ПРИ ПЕРЕВОДЕ
ЭНЕРГОБЛОКОВ В РЕЖИМ СКОЛЬЗЯЩЕГО ДАВЛЕНИЯ СРЕДЫ
Режим работы энергоблоков на постоянном, скользящем или комбинированном давлении определяется положением регулирующих клапанов турбины, при этом необходимо, с одной стороны, обеспечить максимальное повышение экономичности на частичных нагрузках, а с другой — сохранить достаточную приемистость энергоблока для регулирования частоты и мощности энергосистем. Оба эти требования в известной степени противоречат друг другу. Поэтому при выборе режима работы турбины при скользящем или комбинированном давлении просчитываются несколько вариантов при различном количестве открытых регулирующих клапанов, и на основании анализа выбирается наиболее приемлемый для данного типа турбины. Однако во всех случаях выигрыш в экономичности достигается в результате повышения мощности, вырабатываемой в ЦВД, снижения мощности, развиваемой ПТН, и вследствие этого дополнительной выработки мощности в ЦСД,и ЦНД турбины. Вследствие исключения дросселирования пара в регулирующих клапанах внутренний относительный КПД ЦВД, который при работе на номинальном давлении свежего пара при частичных нагрузках уменьшается до 60— 70%, остается практически постоянным, равным максимальному при полном открытии соответствующего числа клапанов. Использованный теплоперепад и мощность ЦВД возрастают. Увеличение энтальпии по проточной части ЦВД вызывает также повышение теплоиспользования пара в ПВД, т. е. уменьшение расхода пара на указанные подогреватели (при неизменном нагреве воды), увеличение расхода пара на промежуточный перегрев и дополнительную выработку мощности во всех цилиндрах.
Рост энтальпии свежего пара и пара после ЦВД при неизменной энтальпии его перед ЦСД и увеличение расхода пара на промежуточный перегрев приводят к изменению количества теплоты, подводимой к пару в котле. Снижение давления свежего пара перед турбиной и соответственно напора, развиваемого ПТН, приводит к уменьшению потребляемой мощности ПТН и, следовательно, расхода пара на турбопривод, что дает дополнительную выработку мощности в отсеке проточной части турбины. Получаемый вследствие этого выигрыш мощности несколько уменьшается из-за сокращения нагрева питательной воды в ПТН и вызванного этим дополнительного расхода пара в ПВД.
Рассмотрим возможные варианты турбин при переводе энергоблоков в режим скользящего или комбинированного давления на примере турбины К-800-240-3 ПО ЛМЗ энергоблока 800 МВт.
Рис. 2.7 Диаграмма парораспределения турбины К-800 240-3 ПО ЛМЗ:
1—6 соответственно давление за регулирующими клапанами 1- IV свежего пара и в камере регулирующей ступени
Рис. 2.8. Относительное изменение удельного расхода теплоты энергоблока 800 МВт при переходе на скользящее давление:
1-3 работа энергоблока на скользящем давлении при полностью открытых собственно двух, трех и четырех регулирующих клапанах
Проектная настройка парораспределения турбины К-800-240-3
предусматривала параллельное открытие первых трех регулирующих клапанов при расходе свежего пара до 655 кг/с, после чего открывался четвертый клапан (рис. 2.7).
Кроме того, с помощью перенастройки парораспределения возможна работа турбины с параллельным открытием всех четырех клапанов и с последовательным открытием сначала двух, а затем третьего и четвертого клапанов. Таким образом, работа энергоблока 800 МВт в режиме скользящего давления возможна по следующим вариантам:
разгрузка при скользящем давлении с 800 МВт до минимально возможной нагрузки при полностью открытых четырех клапанах;
разгрузка с 800 до 720 МВт при номинальном давлении с постепенным закрытием четвертого клапана и дальнейшая разгрузка до минимальной нагрузки на скользящем давлении при трех полностью открытых клапанах;
разгрузка на скользящем давлении с 800 до 720 МВт при полностью открытых четырех клапанах, с 720 до 530 МВт при полностью открытых трех клапанах, с нагрузки 530 до минимальной (примерно 320 МВт) при полностью открытых двух клапанах;
разгрузка с 800 до 530 МВт при номинальном давленное постепенным закрытием сначала четвертого, а затем третьего клапанов, с нагрузки 530 и до 320 МВт на скользящем давлении при двух полностью открытых клапанах.
Расчетное изменение удельного расхода теплоты на турбину при работе на скользящем давлении по сравнению с работой на номинальном давлении представлено на рис. 2.8. Расчет проводился по методике, изложенной в [111]. Оптимальным по экономичности является третий вариант (комбинированное регулирование), что соответствует имеющимся литературным данным [112]. Однако он требует значительного усложнения схем автоматического регулирования как турбины, так и котла и энергоблока в целом и противоречит требованиям маневренности, так как в диапазоне нагрузок 720—800 МВт нет запаса по открытию клапанов. Этот же недостаток присущ и первому варианту, но уже во всем диапазоне нагрузок, что практически исключает привлечение энергоблока к регулированию частоты и мощности в энергосистеме. Кроме того, первый вариант дает наименьший выигрыш в экономичности и сужает диапазон работы из-за глубокого снижения давления в пароводяном тракте.
При работе энергоблока с двумя полностью открытыми клапанами (четвертый вариант) диапазон работы энергоблока со скользящим давлением резко сужается (начинается только с 530 МВт) По экономичности при нагрузках ниже 530 МВт этот вариант более выгоден, чем первый и второй варианты (при нагрузке 320 МВт уменьшение удельного расхода теплоты составляет 5,1% против соответственно 2,9 и 4,1%, рис. 2.8). Кроме того, имеется большой запас по открытию регулирующих клапанов. Однако реализация этого варианта в настоящее время встречает значительные затруднения из-за необходимости переделки проектной схемы парораспределения, опасений в достаточной надежности соплового аппарата турбины при работе на двух клапанах, а также определенных затруднений в автоматизации режима котла. При набросах нагрузки и в связи с этим при резком открытии ранее закрытых двух регулирующих клапанов скорость изменения температуры в камере регулирующей ступени будет значительно превышать допустимую, что ограничивает маневренность энергоблока.
При работе с тремя полностью открытыми регулирующими клапанами (второй вариант) режим скользящего давления реализуется при нагрузках от 720 МВт до минимальной (примерно 320 МВт) Во всем этом диапазоне сохраняется возможность быстрого набора нагрузки при ее набросе благодаря открытию четвертого клапана при сохранении допустимой скорости повышения температуры пара в регулирующей ступени. Повышение экономичности по сравнению с работой на номинальном давлении в диапазоне 720—320 МВт составляет 0 —4%, перестройка парораспределения в данном случае не требуется. Исходя из сказанного, этот вариант был принят как основной при переводе энергоблока в режим скользящего давления. Изменения параметров пара по ЦВД при таком варианте даны на рис. 2.9.
При выборах работы турбин К-300-240 ПОТ ЛМЗ, К-300-240 ПО АТ ХТЗ, Т-250/300-240 ТМЗ рассматривался также ряд вариантов.
Рис. 2.9. Изменение параметров по проточной части ЦВД турбины К-800- 240 ПО ЛМЗ энергоблока 800 МВт при переходе с номинального на скользящее давление:
1 и 2 увеличение температуры и энтальпии пара за РПК; 3- увеличение энтальпии пара за ЦВД; 4 -увеличение использованного теплоперепада и ЦВД
Наиболее приемлемым явился вариант работы турбин при полностью открытых первых четырех регулирующих клапанах. Снижение нагрузки энергоблока производится последовательным закрытием регулирующих клапанов турбины. При нагрузке 70—80% номинальной в работе остаются полностью открытые первые четыре клапана.
Дальнейшее снижение нагрузки производится уменьшением производительности ПТН, а при исчерпании его регулировочного диапазона некоторое последующее снижение нагрузки возможно за счет прикрытия регулирующих клапанов котла.
