МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ЭАЭС

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Параметры сепарата СПП определяются по среднему давлению пара в сепараторе. Потери давления на тракте Т – СПП оцениваются величиной

DРт-спп, которое можно принять равным 1 ¸ 2% от разделительного давле-

ния. Т.о., Рспп_вх = Рразд×(1–DРт-спп) = 0,98×Рразд.

Гидравлическое сопротивление самого СПП оценивается величиной6 % от давления на входе. При СПП с двухступенчатым перегревом пара сопротивление сепаратора будет равно 2 % от давления на входе в СПП.

Тогда давление на выходе из сепаратора будет равно Р = Р ×(1–

сеп_вых спп вх

DРсеп)

Среднее давление в сепараторе определяется, как среднее арифметическое между давлениями на входе и выходе.

	Р		= 0,5 ×(Рвх	+ Рвых )	(38)
	сеп		сеп	сеп

По среднему давлению в сепараторе определяют температуру и энтальпию сепарата на выходе из сепаратора СПП.

Пароперегреватели двухступенчатых СПП получают в основном греющий пар из первого отбора Т(первая ступень перегрева пара) и острый пар, до СРК (вторая ступень перегрева пара). Параметры пара до СРК при -ча стичных нагрузках (в случае дроссельного регулирования!) не изменяются. Поэтому параметры греющего пара и конденсата греющего пара второй ступени пароперегревателя известны, и равны соответствующим параметрам при номинальном режиме. При ЧН изменяется только расход греющего

пара.

Параметры греющего пара и конденсата греющего пара первой ступени перегрева СПП при частичных нагрузках будут изменяться, в связи с изменениями параметров пара в камере первого отбора Т. Их можно определить из параметров первого отбора с учетом соответствующих гидравлических и тепловых потерь в тракте Т – СПП (по аналогии с ПВД).

Гидравлические и тепловые потери в тракте от СПП до соответствующего подогревателя или Д определяются по формуле (30).

Дренажи (сливы конденсата греющего пара) ПНД имеют параметры насыщения при давлении в подогревателе. Если в системе регенерации низкого давления отсутствует вынесенные охладители дренажа, то параметры дренажа на входе в ПНД с меньшим номером также будут иметь параметры

31

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

насыщения. При наличии вынесенных охладителей дренажа температура дренажа на входе в ПНД с меньшим номером определяется на основании заданных значений минимальных температурных напоров.

Аналогично определяется температура дренажа на входе в ПВД с меньшим номером.

tдр,i = tок ( пв ),(i-1) - Dtмин

(39)

Температуры ОК и ПВ на выходе из подогревателей при частичных нагрузках определяют с учетом изменившихся, по сравнению с номинальным режимом, температурных напоров. Минимальные температурные напоры на выходе из подогревателей, при известных величинах поверхности теплооб-

мена и параметрах нагреваемой среды на входе, определяются по формуле (35). В первом приближении, как и ранее, считаем, что Кпчаст » Кпном.

3.4.6. Сводная таблица параметров пара и ПВ в узловых точках тепловой схемы

Результаты выполненных расчетов параметров греющих и нагреваемых сред в режиме частичной нагрузки сводят в таблицу.

Пример сводной таблицы параметров сред в узловых точках тепловой схемы для заданных значений нагрузки и tов1 приведены для

ТУ К-1000-60/1500-2 в табл. 3.

Таблица 3

32

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Сводная таблица параметров пара, конденсата греющего пара, ОК и ПВ при ЧН

33

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Перегретый пар, питательная вода, основной конденсат

3.5. Расчет процесса расширения пара в ТПН при ЧН

Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса строится по аналогии c процессом в ЦНД. При этом относительное гидравлическое сопротивление тракта СПП – ТПН с учетом отсечного клапана ТПН принимают таким же, как сопротивление тракта СПП – ЦНД, т.е. 2 % от давления пара на выходе из СПП.

Давление пара на выхлопе из ТПН принимают таким же, как и давление на выхлопе из ЦНД(температуры охлаждающей воды одинаковы и частичная нагрузка ТПН соответствует заданной для всей ТУ).

КПД ТПН при частичной нагрузке определяют по формуле (26, 29).

Параметры пара на выходе из ТПН определяют по аналогии с ЦНД, используя КПД ТПН, определенный по (26, 29)

34

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Поскольку отборов пара в ТПН нет, то процесс расширения строят по2 точкам (вход и выход пара из ТПН).

Параметры пара перед первой ступенью ТПН определяют следующим образом:

Индексацию точек турбопитательного агрегата смотри на рис.1.

h1= hпп2, где hпп2 – энтальпия пара на выходе из СПП(процесс дросселирования.

Рис. 1 Принципиальная схема турбопитательной установки

Р1 = Рспп×(1– DРспп-тпн) = 0,99× Рспп, МПа

По Р1 и h1 определяем S1, x1.

Давление на выхлопе ТПН (Р2) принимаем таким же, как в ЦНД в режиме ЧН.

По Р2 и S2 = S1 определяем h2т и х2т

hoi тпн определяем по формуле (26)

35

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

В этой формуле нам неизвестноDHвс. Мы не можем его вычислить, т.к. нам не известны геометрические характеристики последней ступени ТПН.

Поступаем следующим образом:

По справочным данным DHвс ТПН различных ТУ колеблется в диапазоне

14÷20 кДж/кг (для каждой ТУ эта величина д.б. определена по справочным данным [1, 2, 4].

(DHвс тпн)чн = (DHвс тпн)нн×(N/Nном)2×(V2нн/V2чн)2

(N/Nном) – частичная нагрузка ТУ, задана;

V2нн – удельный объем пара на выхлопе из ТПН при НН(берем по данным ЦНД при НН и заданной температуре охлаждающей воды), м3/кг;

V2чн – удельный объем пара на выходе из ТПН при ЧН(определяем по Р2 и S2), м3/кг;

После определения (DHвс тпн)чн можно определять hoi тпн чн по формуле (26), либо с помощью макроса (29).

Теперь определяем действительные параметры пара на выхлопе из ТПН.

h2д = h1 – (h1 – h2т) ×hoi тпн чн

Мощность ТПН для различных ТУ оцениваем величиной 11600 кВт

Расход пара на ТПН определяем по формуле

Dтпн = Nтпн / (h1 – h2д), кг/с

36

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Рис. 2. Пример построения процесса расширения пара в турбине(ЦВД и ЦНД), а также в ТПН (пунктирная линия) ТУ К-1000-60/1500-2 при нагрузке

85% и tов1=18°С.

4.Определение расходов пара, ОК и ПВ в элементах ТУ

при частичной нагрузке

Нам известны параметры пара, ОК и ПВ во всех элементах тепловой схемы при частичных нагрузках (см. Табл. 3).

Теперь, в рамках этого параграфа, нам предстоит определить расходы перечисленных сред в элементах схемы в соответствии с заданной мощностью, и свести баланс расходов с заданной точностью (0,1 %). Расчеты выполняются на основе тепловых и материальных балансов, составленных для каждого элемента системы регенеративного подогрева основного конденсата и питательной воды. Параметры сепарата и конденсата греющего пара СПП, которые также участвуют в роли греющих потоков в системе регенерации, определены в предыдущем разделе.

37

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

4.1. Составление уравнений теплового и материального баланса элементов тепловой схемы в режиме ЧН.

В учебных задачах, когда отсутствуют точные данные о потоках рабочего тела в элементах тепловой схемы, материальный баланс имеет упрощенный вид и составляется для всей установки в целом. При этом относительные доли потерь и расходов пара, не связанные с работой собственно турбоустановки и ее теплообменного оборудования, принимаются в расчетах одинаковыми для всех режимов работы (номинальная и частичная нагрузки).

Потери пара и конденсата в цикле, протечки рабочего тела через уплотнения вала турбины и штоков запорно-регулирующих клапанов, расходы пара на эжекторные установки и другие вспомогательные элементы оцениваются по укрупненным показателям, которые сложились по данным эксплуатации аналогичных действующих паротурбинных установок [2,3,4].

При наличии внешних потребителей пара и теплоты на основе информации об их нагрузках и параметрах соответствующих теплоносителей выбираются точки отбора пара из турбины для этих целей.

Обозначим:

D0 – расход пара на турбину;

Dп – расход острого пара на пароперегреватель (вторая ступень, если она есть);

D – суммарный расход пара на турбину и СПП.

Материальный баланс для этих величин запишется в виде

D = D0 + Dп

(40)

Утечки рабочего тела во втором контуре АЭС оцениваются величиной 0,3 ¸ 0,5 % от суммарного расхода пара D.

Dут = (0,003 ¸ 0,005)×D

(41)

Утечки пара через концевые уплотнения валов турбин и штоков клапанов составляет от 0,5 до 1,2 % от D

Dупл = (0,005 ¸ 0,012)×D

(42)

Расход пара на эжекторную установку обычно принимают 0,3 % от D

38

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

Dэж = 0,003×D

(43)

Конденсат пара, прошедшего через концевые уплотнения вместе с конденсатом пара эжекторных установок обычно сливается в конденсатор и возвращается в цикл. Считая, что все материальные потери сосредоточены в месте максимального температурного уровня рабочего тела, расход пара из парогенератора определится из соотношения

Dпг = D + Dут + Dупл + Dэж

(44)

В приведенных выше значениях потерь рабочего тела в паротурбинном цикле меньшие значения относятся к ТУ мощностью до 500 МВт, а большие

– для более мощных установок (1000 МВт и более).

Таким образом, для ТУ мощностью 1000 МВт можно записать, что

Dпг = (1 + 0,005 + 0,012 + 0,003)×D = 1,02×D

(45)

Продувку парогенераторов принимают в размере 0,5 % от его производительности

Dпр = 0,005×Dпг

(46)

Тогда расход питательной воды на парогенераторы может быть оценен

величиной
Dпв = Dпг + Dпр = 1,005×Dпг	(47)
В рассматриваемом примере, для ТУ 1000 МВт
Dпв = 1,005×1,02 » 1,025×D	(48)

Поскольку продувочная вода парогенераторов после очистки возвращается в цикл, то расход добавочной воды должен быть равен величине утечек.

Dдв = Dут = (0,003 ¸ 0,005)×D

(49)

Добавочная вода после подогревателя химочищенной воды (ПХОВ) может подаваться в конденсатор главной турбины или в деаэратор. Во всех ТС ТУ АЭС в проекте предусмотрена подача добавочной воды в К. Однако в схемах предусмотрены насосы повышенного давления, которые имеют возможность подавать добавочную воду в Д.

Для тепловой схемы ТУ К-1000-60/3000 (например) расход пара на тур-

39

Методические указания к выполнению расчетной части КП по ЭАЭС (редакция 2013)

бину при номинальной нагрузке составляет D0 = 1650 кг/с (заводские данные для каждой ТУ приведены в справочниках, например, [2,3,4]).

Общий расход пара на ТУ (D) равен сумме расхода пара на турбину (D0) и пароперегреватель (ПП для двухступенчатых СПП и ПП2 – для трехступенчатых СПП) – Dп. Расход пара на пароперегреватель нам будет известен после расчета СПП. Поэтому на предварительном этапе, при определении Gпв можно увеличить D0 на 5–10 % с последующим уточнением после расчета СПП.

D = D0 + Dпп = 1,1×D0 = 1,1×1650 = 1815 кг/с

(50)

Расход питательной воды, проходящей через ПВД с учетом всех потерь составит для ТУ К-1000-60/3000 (с учетом того, что Dпп подмешивается за последним ПВД)

Gпв = 1,025×D0 = 1,025×1650 = 1691,25 кг/с

(51)

Примеры уравнений теплового баланса для любого(j-го) поверхностного регенеративного подогревателя, имеющего охладитель дренажа греющего пара, приведены в [3,4].

В настоящем пособии продемонстрируем пример составления уравнений теплового и материального балансов на примере ТУ К-1000-60/1500-2, для которой в табл. 3 приведены параметры всех потоков.

Уравнения материальных и тепловых балансов для ТУ К-1000-60/1500-2

Сепаратор СПП

Обозначим расход пара после ЦВД, идущий на СПП Dпс, кг/с.

Уравнение теплового баланса (УТБ) для сепаратора запишется:

Значения энтальпий здесь и далее взяты из табл. 3.

40