Вопрос№39

3.Изменение теплового перепада.

При изменении расхода пара через турбину изменяются параметры пара перед и за степенью, что приводит к изменению теплоперепада ступени. Наиболее этому подвержены последние ступени и регулирующие ступени турбин (с сопловым парораспределением).

Допустим, что при нерасчетном режиме теплоперепад ступени уменьшился, следовательно, и абсолютная скорость истечения пара из сопл уменьшилась С₁₁ < C₁, а отношение скоростей (u/c_ф) возрастет.

Рис.2.

Относительная скорость входа пара на рабочие лопатки (w₁₁< w₁) значительно отклонилась от первоначального направления β₁₁ > β₁ и встречает входную кромку рабочих лопаток с отрицательным углом атаки δ₁ = β₁ - β₁₁. Т.е. поток пара ударяет в спинки лопаток, что приводит к значительным потерям энергии в каналах рабочих лопаток и снижению КПД ступени. Вместе с тем увеличение (u/c_ф) сопровождается увеличением степени реактивности ρ. Рис.3.

Если теплоперепад ступени станет больше расчетного, возрастет абсолютная скорость выхода пара из сопловой решетки С₁₁ > C₁ и уменьшится (u/с_ф). β₁₁ < β₁, и поток будет натекать на рабочие лопатки с положительным углом атаки. Это может вызвать отрыв потока на спинке профиля и значительный рост потерь в рабочей решетке. Реактивность ρ уменьшится и может возникнуть отрицательная реактивность.

4.Диаграммы режимов турбин.

Диаграммой режимов паровой турбины называют графическое изображение зависимости между электрической (или внутренней) мощностью турбины и расходом пара. В ряде случаев добавляются и другие параметры : например, отбор пара , противодавление и т.д.

Наиболее просто диаграмма режимов выглядит для конденсационной турбины, не имеющей отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды, ее математическое описание:

,

где G – расход пара через паровую турбину;

Н₀^т – располагаемый теплоперепад паровой турбины;

η_оэ – относительный электрический КПД.

При фиксированных начальных параметрах (Р₀, t₀) и давлении в конденсаторе P_к, электрическая мощность зависит от расхода линейно, с точностью, с которой η_оэ имеет постоянное значение.

Отклонение линейной зависимости при малых значениях Р_э объясняется значительным уменьшением КПД, который станет = 0 при Р_э=0, т.е. при холостом ходе турбоагрегата, когда энергия пара, поступающего в турбину в количестве G_хх, тратиться только на поддержание ее номинальной частоты вращения (расходуется на преодоление трения в подшипниках)

Рис.4. (и о паровую среду).

Отношение х = G_xx/G₀ называется коэффициентом холостого хода. Чем больше мощность турбоагрегата, тем меньше х (для турбины 300 МВт х = 0,03).

Диаграмма режимов турбины с противодавлением связывает уже не два параметра (G и Р_э), а три, добавляется еще величина противодавления Р₂.

Рис.5. Диаграмма режимов турбины

Р – 40 – 130 /31 ТМЗ.

1 – 3,6 МПа;

2 – 3,4 МПа;

3 – 3,2 МПа;

4 – 3,1 МПа;

5 – 3,0 МПа.

Еще более сложный вид имеет диаграмма режимов турбины с регулируемым отбором пара, связывающая три параметра: расход свежего пара G, электрическую мощность Р_э и отбор G_т.

Рис.6. Упрощенная диаграмма турбины с регулируемым отбором пара

(нет регенеративных отборов).

Обозначения на рис.6:

Р_э.о – номинальная электрическая мощность;

Р_э.max – максимальная электрическая мощность;

G_max – максимально допустимый расход;

a – b – работа турбины на конденсационном режиме (G_т = 0). В этом случае максимальная мощность совпадает с минимальной (точка b).

e’ – k’ – чисто теплофикационный режим (противодавление) G_к = 0, G = G_т. На практике такой режим не допустим, т.к. происходит перегрев ЧНД. В этом случае через ЧНД проходит небольшой (5÷10 %) вентиляционный пропуск пара G_{к min} (линия e - k).

Линии постоянного расхода пара в отбор (G_т = const) – это прямые, параллельные линии G_т = 0 (a - b).

Линии постоянного расхода пара в ЧНД (конденсатор) G_к = const, параллельно линии G_к = 0.

bcf – область перегрузки (нерегулируемая зона)