16.2. Турбины с промежуточным регулируемым отбором пара

В отличие от турбин с противодавлением для рассматриваемых турбин выработка электрической энергии не зависит от тепловой нагрузки. Турбина с регулируемым отбором пара состоит из двух частей: ЧВД до камеры отбора и ЧНД после нее (рис. 16.4). В итоге ЧВД представляет собой турбину с противодавлением, а ЧНД – конденсационную. Между ними устанавливаются регулирующие органы (клапаны, поворотные заслонки), обеспечивающие регулирование расхода пара внешнему потребителю. РОУ служит для его снабжения в период останова турбины.

На рис. 16.5 изображен процесс расширения водяного пара для такой турбины в h,s-диаграмме. Для принятых в ней обозначений внутренняя мощность турбины с регулируемым отбором пара (без учета отборов в регенеративную систему турбоустановки) определяется из выражения:

N_i = N_i^I + N_i^{I I}= G₀H₀^I_oi^I + G_кH₀^II_oi^II =

= G₀(h₀-h_п) + G_к(h_п-h_к) = G_п(h₀-h_п) + G_к(h₀-h_к) = G_пH₀^I_oi^I + G_кH₀_oi. (16.1)

Рис. 16.4. Принципиальная схема установки Рис. 16.5. Процесс расширения водяного пара

с турбиной, имеющей в h,s- диаграмме для турбины

регулируемый отбор пара с промежуточным регулируемым отбором

Из (16.1) следует выражение для определения расхода свежего пара в турбину при известных значениях мощности турбины и расхода пара на тепловое потребление:

. (16.2)

Турбины с регулируемым отбором пара имеют следующие особенности:

1. В зависимости от тепловой нагрузки возможны конденсационные и теплофикационные режимы. Для теплофикационного режима в зависимости от тепловой нагрузки турбина может работать по тепловому или электрическому графикам. В первом случае регулирующие органы ЧНД находятся в неподвижном состоянии, а изменение нагрузки теплового потребителя и мощности турбины обеспечивается органами парораспределения ЧВД. При этом возможен режим, когда регулирующие органы ЧНД закрыты и весь пар направляется тепловому потребителю. В ЧНД для охлаждения ее корпуса и ротора направляется только вентиляционный расход пара. На режимах работы по электрическому графику регулирующие органы ЧНД могут иметь произвольную степень открытия.

2. Для предотвращения аварийных ситуаций на паропроводе, связанном с камерой регулируемого отбора, устанавливается предохранительный клапан. Кроме него, из-за большого объема паропровода для предотвращения обратного пропуска пара в турбину при ее аварийном останове обязательно устанавливаются обратные клапаны.

3. В турбинах с регулируемым отбором водяного пара из-за многообразия режимов применяется сопловое парораспределение.

Диаграмма режимов турбины с одним регулируемым отбором пара показана на рис. 16.6.

Мощность турбины, определяемая по кривой ab, соответствует работе с полным отбором пара тепловому потребителю (G₂=G_к=0). Вентиляционный пропуск пара в ЧНД (5-10% от расчетного значения) определяется линией a₁b₁. Сетка пунктирных линий (a¹b¹) определяет режимы работы турбины с различным отбором пара тепловому потребителю (область диаграммы a12ba). Линия a¹¹b¹¹ представляет изменение мощности турбины при расчетном пропуске пара в ЧНД (когда регулирующие органы ЧНД полностью открыты и давление р_п (р_т) поддерживается постоянным). Линия b2 определяет режим работы с максимальным пропуском пара через ЧВД. Линия а₁2 соответствует чисто конденсационному режиму работы, когда расход пара в отбор равен нулю. При расчетном пропуске пара через ЧНД наибольшая мощность турбины определяется точкой b¹¹ (здесь расход пара через ЧВД максимальный, а расчетный пропуск через ЧНД равен G₂₀=0,4G₁₀). Точка а¹¹ соответствует расчетному пропуску пара в ЧНД при конденсационном режиме и определяет существенно меньшую мощность турбины, которую она может развивать при максимальном расходе через ЧВД.

Рис. 16.6. Диаграмма режимов турбины Т с регулируемым отбором пара

Если допустить повышение давления пара перед ЧНД (в регулируемом отборе), то через нее можно пропустить больший расход пара и даже при конденсационном режиме достигнуть максимальной мощности N^макс, на которую рассчитан электрогенератор. В диаграмме режимов при пропуске пара G₂₀=0,4G₁₀, которому соответствует линия a¹¹b¹¹, регулирующие клапаны ЧНД (или поворотные диафрагмы) откроются полностью и дальнейшее увеличение расхода через ЧНД достигается за счет роста давления пара в камере регулируемого отбора.

Для определения расхода отбираемого пара в произвольном режиме (точка А на рис. 16.6) выполняется следующее построение. Точка А в диаграмме определяет расход свежего пара в турбину для заданного режима (G₁=G_o). Проведя через точку А линию постоянного пропуска пара в ЧНД, найдем на пересечении линии АВ с линией конденсационного режима точку В, которая позволяет определить пропуск пара G₂ в ЧНД. Расход отбираемого пара находится как разность G_п=G₁-G₂. Линии режимов турбины с постоянным расходом отбираемого пара G_п=const на диаграмме представлены тонкими сплошными линиями. Иногда в диаграммах вместо G_п (G_т) строятся линии постоянной тепловой нагрузки Q_т=G_св(h_пр-h_об), определяемой по значениям энтальпий прямой (h_пр) и обратной (h_об) сетевой воды, проходящей через сетевой подогреватель.

Представляемые турбины выполняются как с промежуточным перегревом пара, так и без него. Выигрыш от промперегрева здесь меньше, чем у конденсационных турбин, так как он определяется по отношению к характеристикам ЦНД, среднегодовой расход пара через который в турбинах с регулируемым отбором меньше. Для турбин с производственным отбором пара, который мало меняется в течение всего года, целесообразно, чтобы конденсационная мощность была равна номинальному значению, а не больше ее, что характерно для турбин с отопительными отборами пара. Размеры последней ступени ЧНД таких турбин при прочих равных условиях меньше, чем у конденсационных, так как турбоустановки с теплофикационными турбинами, устанавливаемые обычно в черте города, имеют при оборотном водоснабжении конденсатора повышенную температуру охлаждающей воды и, соответственно, повышенное давление в конденсаторе.

На последней странице этой лекции приводится упрощенная диаграмма режимов, которую будем использовать при решении задач на практических занятиях. Её необходимо распечатать и принести на практические занятия.