При эксплуатации теплофикационных турбин без промежуточного перегрева пара наряду с повышенным эрозионным износом входных кромок лопаток ЧНД имеет место коррозионное повреждение дисков и лопаточного аппарата ступеней ЦСД, работающих в зоне фазового перехода. Кардинальное решение этой проблемы связано с разработкой и реализацией конструктивных мероприятий, направленных на совершенствование проточной части. Работы в этом направлении проводятся в настоящее время заводами-изготовителями и другими организациями, однако они еще далеки от завершения. В этой связи представляет интерес исследование возможности облегчения условий эксплуатации турбин уже сегодня за счет применения режимов со скользящим давлением свежего пара. При их осуществлении снижается степень влажности пара в ступенях, точка фазового перехода сдвигается в область меньших давлений (температур), что должно благоприятно сказаться на условиях работы лопаточного аппарата и других элементов проточной части, подверженных коррозионному и эрозионному воздействию.
Для оценки эффективности перехода на скользящее давление свежего пара были проведены расчетные исследования переменных режимов работы турбины Т-185/220- 130, которые выполнялись с использованием фактических характеристик турбинных отсеков по разработанной программе полного теплового расчета турбоустановки.
На рис. 14.1 и 14.2 представлены данные, характеризующие влияние различных факторов на параметры пара в камерах отборов ЦСД. В соответствии с результатами исследований в диапазоне расходов свежего пара G0=50...100% от номинального значения в условиях эксплуатации турбины с сопловым парораспределением ступени ЦСД, расположенные после камеры V-го отбора, работают во влажном паре, и его степень сухости при неизменном G0 возрастает с повышением давления в отборах ротб.
Если давления в проточной части изменяются в зависимости от расхода свежего пара естественным образом (чисто конденсационные режимы, режимы с включенными теплофикационными отборами и неизменными расходами сетевой воды w через ПСГ и степенью открытия регулирующих диафрагм δ ), то при сопловом парораспределении величина
в области
=0,6...1,0 почти не влияет на уровень сухости пара или его перегрева (рис. 14.2).
Рис. 14.3. Зависимость температуры (а) и давления (б) пара в точке фазового перехода от расхода свежего пара на турбину Т-185-130: ----------- конденсационные режимы; ------------------- - теплофикационные режимы (δ= 0, τ2 = 50° С, w = 6000 т/ч )
В случае перехода на скользящее давление свежего пара (при идентичных прочих условиях) во всех режимах, когда
, степень сухости (или перегрев) возрастает и величина этого прироста монотонно увеличивается со снижением расхода (рис. 14.2). При этом снижается уровень давления рф и температуры tф пара в точке фазового перехода (рис. 14.3). В частности, уже для 
температура tф уменьшается на 10 °C, а для 
- более, чем на 15 °C. Необходимо отметить, что имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные [52] показывают резкую зависимость интенсивности коррозионного процесса от температуры (возрастание в 2...3 раза при росте tф на каждые 10 оС ).
С переходом на работу со скользящим давлением свежего пара точка фазового перехода смещается по проточной части в сторону выхода ЦСД (рис. 14.3). Так, если при сопловом парораспределении в наиболее реальных режимах фазовый переход происходит стабильно в 18 или 17 ступенях, то в условиях скользящего давления свежего пара указанный переход перемешается по мере снижения нагрузки от 18 до 21 ступени. Таким образом, при эксплуатации теплофикационной турбины в режимах скользящего давления не только снижается уровень температуры в точке фазового перехода, но и уменьшается продолжительность работы отдельных ступеней в этой зоне. При этом, несмотря на перемещение точки фазового перехода в более нагруженные ступени, следует ожидать снижения интенсивности коррозионных процессов, что должно способствовать повышению надежности работы турбины.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о положительном влиянии режимов со скользящим давлением свежего пара на условия работы ступеней ЦСД и ЧНД турбины Т-185/220-130. Внедрение в эксплуатацию таких режимов дает реальную возможность уменьшить опасность коррозионного и эрозионного повреждения элементов турбины и в этом плане может быть признано целесообразным.
С целью экспериментальной проверки возможности реализации режимов работы энергоблоков с турбинами Т-185/220-130 (станционные номера №№ 2 и 3) со скользящим давлением свежего пара и оценки их эффективности были проведены натурные исследования турбоустановок Кировской ТЭЦ-5. При этом ставились задачи определения фактических расходных характеристик турбин для различных условий работы парораспределения, оценки влияния открытия регулирующих клапанов ЦВД на процесс расширения пара в турбине, оценки влияния режимов со скользящим давлением свежего пара на надежность работы энергоблока, выявление возможных эксплуатационных преимуществ и недостатков таких режимов.
Экспериментальные расходные характеристики турбин Т-185/220-130, представленные зависимостями 
(G0 - расход свежего пара, т/ч; р0 - давление пара перед турбиной; р - давление пара в камере регулирующей ступени ЦВД;
- давление пара за четвертым регулирующим клапаном ЦВД), показаны на рис. 14.4.
Величины G0/р0 и G0/pp.cm характеризуют пропускную способность соответственно всей турбины (с учетом органов парораспределения ЦВД) и всех нерегулирующих ступеней, начиная со второй. Как видно, в диапазоне (G0/p0)=0,9...1,0 первые три клапана открыты полностью, и в работе находится один четвертый регулирующий клапан. Таким образом, только за счет четвертого клапана может быть обеспечено регулирование расхода свежего пара при неизменном р0 или давления свежего пара при неизменном G0 в пределах 10%. Приведенные данные свидетельствуют о возможности реализации режимов работы энергоблока со скользящим давлением свежего пара при полностью открытых РК №№ 1, 2, 3. В указанных условиях заданная нагрузка устанавливается расходом топлива в котел, а соответствующий уровень давления пара за котлом (перед турбиной) поддерживается системой регулирования турбины за счет изменения степени открытия четвертого регулирующего клапана ЦВД.
Как указывалось выше, эффект от перехода при частичных нагрузках на режим со скользящим давлением свежего пара обусловлен возрастанием энтальпии, снижением теплоперепада в регулирующей ступени и, как следствие, ведет к росту энтальпии пара во всех промежуточных ступенях, а также к снижению его степени влажности.
На сегодняшний день отсутствуют сколько-нибудь падежные методы измерения процессной степени влажности пара, что не дает возможности прямого экспериментального определения влияния работы парораспределения ЦВД на параметры пара в проточной части, если он находится во влажном состоянии. Однако, характер влияния парораспределения ЦВД на процесс расширения пара в турбине проявляется во всех ступенях, в том числе и в тех, где пар перегретый. На основании этого, для проведения сравнительного анализа была выбрана температура пара за 16 ступенью t16 (в камере четвертого отбора), где по результатам расчетов он всегда находится в перегретом состоянии. Исследования проводились на турбине, в системе контроля которой осуществлено штатное измерение указанной температуры. Цель исследований - выявление влияния работы парораспределения ЦВД (при прочих равных условиях) на уровень t16.
Экспериментальные данные по величинам температуры пара за 16 ступенью в зависимости от относительного расхода свежего пара
представлены на рис. 14.6. На этом же рисунке показаны результаты расчетов аналогичных режимов, выполненных с использованием разработанной математической модели турбоустановки. В соответствии с результатами проведенных исследований характер зависимости
по экспериментальным и расчетным данным имеет идентичный характер. Опытные значения t16 несколько превышают расчетные (на 6...12 °C), однако это отклонение носит систематический характер и не может сказаться при сравнении режимов работы турбины с сопловым парораспределением и со скользящим давлением свежего пара (открытыми РК ЦВД).
Рис. 14.7. Влияние открытия регулирующих клапанов ЦВД турбин Т-185-130 на осевое усилие:
• - турбина ст. № 2; О - турбина ст. № 3
Результаты проведенных исследований однозначно показывают, что при неизменном G0<G0макс открытие регулирующих клапанов (и соответствующее снижение давления пара перед турбиной) приводит к возрастанию температуры и энтальпии пара за 16 ступенью, а значит, и к росту энтальпии пара в последующих ступенях, работающих во влажном паре. Полученные результаты свидетельствуют также о том, что разработанная математическая модель адекватно отражает эффективность работы турбоустановки в переменных режимах.
Степень открытия РК ЦВД оказывает существенное влияние на осевое усилие, действующее на ротор. Сказанное подтверждается результатами расчета усилия, выполненного АО ТМЗ на основании опытных данных испытаний турбин Кировской ТЭЦ-5. В соответствии с этими результатами (рис. 14.7) зависимость осевого усилия Foc от отношения
, характеризующего степень открытия РК ЦВД, имеет экстремум. Максимум Foc достигается при
, чему соответствует (см. рис. 14.5) полное открытие первого регулирующего клапана и начало открытия третьего РК. С ростом
сверх указанных значений (при прочих равных условиях) осевое усилие снижается. Таким образом, в широком диапазоне частичных нагрузок
переход на скользящее давление свежего пара (открытие РК и снижение рп) приведет к уменьшению осевого усилия, что благоприятно скажется на работе упорного подшипника.
При переходе на скользящее давление свежего пара меняются также условия работы котла. Однако, такой переход в основном положительно скажется на надежности его работы. Это обусловлено прежде всего двумя факторами: улучшением циркуляции при снижении давления рабочей среды в барабане и повышением надежности и долговечности элементов пароводяного тракта, которые будут работать при более низких давлениях и температурах. Повышается также надежность главных паропроводов в результате снижения среднего уровня давления свежего пара. Для турбины использование скользящего давления позволит исключить резкие изменения температуры ее элементов, имеющие место при изменении нагрузки в условиях работы с сопловым парораспределением. Кроме того, должна возрасти устойчивость регулирования (уменьшится качание нагрузки), что является актуальным для турбин рассматриваемого типа.
