75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 2 / Сборник задач Орлов, Зорин-А5-2 см 12.02.15

4.ДИАГРАММА РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТУРБОУСТАНОВОК

СОДНИМ РЕГУЛИРУЕМЫМ ОТБОРОМ ПАРА

Задача 4.1

Для турбины П-6, работающей с начальными параметрами пара: Р0 = 3,432 МПа (35 ата) и t0 = 435 0С и давлением в конденсаторе Рк = 4 кПа, построить прямолинейную диаграмму режимов и определить при максимальном режиме удельный расход пара на турбину d, кг/(кВт·ч); удельный расход теплоты на турбоустановку qо, кДж/(кВт·ч); удельный расход теплоты на производство электроэнергии qэ, кДж/(кВт·ч); КПД по производству электроэнергии э и теплоты т.п .

Номинальная мощность турбины Nном = 6 МВт; давление отбора пара на производство Р1 = 0,49 МПа; номинальный расход пара на производство D1 ном = 11,11 кг/с; максимальная перегру-

зочная мощность Nпер = 1,2∙Nном = 7,2 МВт.

Максимальная пропускная способность части низкого давления турбины Dmaxk определяется из условия обеспечения пере-

грузочной мощности Nпер = 7,2 МВт, превышающей номинальную

мощность Nном = 6 МВт.

Экономическому режиму соответствует расход пара на тур-

бину DI 0,73 D		при мощности Nэк = 4,75 МВт. Конденсат от
эк	ном
потребителя возвращается с температурой t1 = 70 0С.
КПД ЧВД турбины чвд 0,68;			КПД ЧНД чнд 0,63 . Дроссе-
		oi	oi
лирование пара	в	стопорном	и регулирующих клапанах
рчвд 7 % ; в регулирующем клапане отбора				ротб 10 % ; ме-
ханический КПД	м 0,975 ; КПД генератора			г 0,964 . Коэф-
фициент холостого хода х = 0,07.
		Методические указания

Энергетическая характеристика турбины представляет собой расходную паровую характеристику, которая может быть представлена в виде аналитических зависимостей или в виде графиков. График представляет собой зависимость, характеризующую различные режимы работы турбины.

Режим работы турбоустановки может быть задан соответствующим числом определяющих величин. При этом остальные величины, характерные для заданного режима, могут быть определены аналитически или при наличии диаграммы режимов

41

графически. Так, при определённых и неизменных параметрах пара режим работы турбины с одним регулируемым отбором пара однозначно определяется заданием двух величин, например мощности и величины отбора пара на производство. Все остальные величины, характерные для заданного режима: расход пара на турбину, расход пара в конденсатор, внутренние мощности части высокого и низкого давлений турбины, суммарная внутренняя мощность турбины, а также мощности, которые получаются за счёт прохождения потока пара в отбор на производство и в конденсатор турбины и т.п. – определяются или аналитически, или графически по диаграмме режимов. Определяющими величинами в данном случае может быть выбрана любая пара величин, не определяющихся однозначно друг другом.

Решение

Начнем расчёт с построения процесса расширения пара в турбине в h, s - диаграмме (рис. 4.1). При условиях, указанных в задании, получим

h0 f(Р0 3,432 МПа; t0 435 0С) 3302 кДж / кг ;

'	Р (1		РЧВД		3,432 (1	7			3,192 МПа ;
Р				)				)
0	0	100				100
Р 0,49 МПа ; Р'		Р (1 Ротб ) 0,49 (1									10	) 0,441МПа ;
1	1	1			100					100

h1 h0 (h0 hла ) oiчвд 3302 (3302 2821) 0,68 2975 кДж/кг; hк h1 (h1 hка ) oiчнд 2975 (2975 2276) 0,63 2535 кДж/кг .

Определим удельный расход пара при номинальной электрической мощности и конденсационном режиме:

	dэ			3600		3600	4,99	кг/(кВт·ч).
			(ho	hk ) м т		(3302 2535) 0,975 0,964

Зная коэффициент холостого хода х = 0,07, составляем уравнение расхода пара на турбину в виде

42

D х d N	(1 х) d N	h1 hк		D
э ном	э	ho	hк	1

0,07 4,99 6 (1 0,07) 4,99 N 2975 2535 D1 3302 2535

2,095 4,955 N 0,574 D1.

Рис. 4.1. Процесс расширения пара в h, s - диаграмме для турбины с одним регулируемым отбором П-6

Используя полученное уравнение расхода пара на турбину, определяем характерные точки для построения режимов.

1. Расход пара на холостой ход турбины при чисто конденсационном режиме работы турбины (см. рис. 4.3, точка а)

Dхх х dэ Nном 0,07 4,99 6 2,095 т/ч.

2. Мощность холостого хода из условия D1 = 0 при чисто конденсационном режиме (см. рис. 4.3, точка в)

43

	х dэ		Nном	(1 х) dэ Nхх			0 ;
N	х		N		0,07	6 0,451МВт .
хх	1 х		ном		1 0,07

3. Расход пара при номинальной мощности при работе турбины в конденсационном режиме (см. рис. 4.3, точка с)

Dкусл dэ Nном 4,99 6 29,94 т/ч.

4. Расход пара на турбину при номинальном режиме (пропускная способность ЧВД, точка d, линия dрf на рис.4.3)

D	d	N		h1	hk	D	4,99 6	2975	2535	40
max	э	ном		ho	hk	1	3302		2535

2994 0,574 40 52,9 т/ч.

5.Максимальная мощность при чисто противодавленческом режиме D1max Dmax (условная точка е при режиме без пропуска

пара в конденсатор)

Dmax

x d

N

(1 х) d

N

h1

hk

1

э

ном

э

пр

ho

hk

0,07 4,99 6 (1 0.07) 4,99 N

2975 2535

Dmax

пр

3302 2535

1

2,095 4,64 N

0,574 Dmax ;

пр

1

			(1 0,54) Dmax 2,095		0,426 52,9 2,095	4,4 МВт .
	Nпр		1
			4,64		4,955

6.Мощность при максимальном расходе пара на турбину Dmax

иминимальном (вентиляционном) расходе пара в конденсатор Dк min составляет 4,8 % от Dmax:

Dk min 1004,8 Dmax 0,048 52,9 2,5 т/ч;

44

D	x d	N	(1 х) d	N		h1	hk	(Dmax D		)
									k min
max	э	ном	э	пр		ho	hk	1

0,07 4,99 6 (1 0,07) 4,99 Nпр 2975 2535 (Dmax 2,54) 3302 2535

2,095 4,64 Nпр 0,574 Dmax 0,638 4,64 Nпр 0,574 Dmax ,

откуда

Nпр		(1 0,574) Dmax 0,638			(1 0,574) 52,9 0,638					4,71МВт.
		4,64						4,64
7. Пропускная способность части низкого давления турбины
D	x d N		(1 х) d 1,2 N				h1	hk	(Dmax Dчнд )
max		э ном	э		ном		ho	hk	1	max

0,07 4,99 6 (1 0,07) 4,99 1,2 6 2975 2535 3302 2535

2,095 33,4 30,34 0,573 Dmaxчнд 65835 0,573 Dmaxчнд .

Зная, что Dmax = 52,9 т/ч, получаем пропускную способность ЧНД турбины (см. рис. 4.3, точка W):

чнд		65,835 Dmax		65,835 52,9	22,5 т/ч.
D
max		0,573		0,573

8. Максимальная мощность, которую может развить турбина при конденсационном режиме (точка W’ на рис. 4.3)

Dmaxчнд х dэ Nном (1 х) dэ Nmaxk ,

Nmax	Dчнд	х d	N		22,5 0,07 4,99 6
	max	э	ном			4,39 МВт.
k	(1 х) dэ				(1 0,07) 4,99

9. Расход пара на турбину при условии минимальной мощности турбины и номинальном отборе пара на производство D1 ном = 40 т/ч, а также минимальном расходе пара в конденсатор Dmink 2,54 т/ч будет равен

D' D1ном Dmink 40 2,54 42,54т / ч (точка f на рис. 4.3).

Этот же расход представим в функции минимальной мощности турбины:

45

D' x d N	(1 х) d N'	h1	hk	D
э ном	э	h0	hk	1ном

0,07 4,99 6 (1 0,07) 4,99 N' 2975 2535 40 3302 2535

2,095 4,64 N' 22,946 25,041 4,64 N' .

Откуда минимальная мощность турбины при номинальном отборе D1 ном = 40 т/ч составит (точка f’ на рис. 4.3)

N'	D' 25,041			42,54 25,04	3,77 МВт .
	4,64			4,64

10. Исходя из условия задачи, определим расход пара и мощность турбины, а также расход пара на производство для

экономичного режима Dэк

:

отб

Dэк 0,73 Dmax 0,73 52,9 38,617 т/ч,

Nэк 4,75 МВт ,

D х d N

(1 х) d N

h1 hk

Dэк ,

эк

э

ном

э

эк

h0 hk

отб

Dэк

Dэк х dэ Nном (1 х) dэ Nэк

отб

(h1 hk ) / (h0 hk )

38,617 0,07 4,99 6 (1 0,07) 4,99 4,75

14,4778

25,23 т/ч.

(2975 2535) / (3302 2535)

0,5736

Расход пара, идущего в конденсатор, для экономичного ре-

жима

Dэк D

Dэк

38,617 25,23 13,387 т/ч,

к

эк

отб

D

х d

N

(1 х) d

Nmax

h1

hk

(D

Dчнд

),

эк

э

ном

э

экон

ho

hk

эк

max

D

х d

N

(1 х) d

Nmin

h1

hk

(D

Dчнд ).

эк

э

ном

э

экон

ho

hk

эк

min

11. Максимальная мощность турбины при экономичном расходе пара на турбину Dэк = 38,617 т/ч

46

D

х d

N

h1 hk

(D

Dчнд

)

эк

эк

э

ном

ho hk

max

Nmax

экон

(1

х) dэ

38,617 0,07 4,99 6

2975 2535

(38,617 22,5)

3302 2535

(1 х) 4,99

38,617 2,0958 9,24573

27,27547

5,877 МВт.

4,6407

4,6407

12. Минимальная мощность при экономичном расходе пара на турбину Dэк = 38,617 т/ч

D

х d

N

h1 hk

(D

Dчнд )

эк

эк

э

ном

ho hk

min

Nmin

экон

(1

х) dэ

38,617 0,07 4,99 6

2975 2535

(38,617 2,54)

3302 2535

(1 0,07) 4,99

38,617 2,0958 20,6906 3,410 МВт. 4,6407

На основании проведённого анализа расчета режима для турбины с одним регулируемым отбором пара (рис. 4.2) строим диаграмму режимов (рис. 4.3).

Рис. 4.2. Принципиальная схема турбины с одним регулируемым отбором пара

47

Рис. 4.3. Диаграмма режимов для турбины с одним регулируемым отбором пара

Экономические показатели установки при номинальном режиме работы

1. Удельный расход пара:

d Dmax 52,9 8,81 кг/(кВт·ч). Nном 6,0

2. Удельный расход теплоты на производство электроэнер-

гии:

q	Q	d (h	ct	)	D1ном	(h	ct	)
		o	к	1			к
	N				Nном

8,81 (3302 119,8) 406 (2975 119,8)

28035,2 19034,6 9000 кДж/(кВт ч).

3.КПД по производству электроэнергии:

N 3600 3600 0,4 . Q q 9000

48

4. Удельный расход теплоты на турбину:

q	Qo	d (h		ct	)	D1 ном	(ct		ct	)
			o					1
o	N			к		Nном			к

8,81 (3302 119,8) 406 (293,3 119,8)

28035,2 1156,6 26878,5 кДж/(кВт ч).

5.Абсолютный КПД по выработке электроэнергии:

		N		3600		3600	0,134.
эл		Q		q0		26878,5

49

5. ОТПУСК ПАРА ПРОМЫШЛЕННЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ ЧЕРЕЗ РОУ

Задача 5.1

Определить количество первичного пара и воды для редук- ционно-охладительной установки (РОУ) (см. рис. 5.1), предназначенной для отпуска пара потребителю в количестве D2=2,0 кг/с с параметрами Р2=1,0 МПа, t2=250 0С. Параметры первичного пара: Р1=2,5 МПа, t1=380 0С. Температура охлаждающей воды tв=104 0С.

			P2,t2
	P1,t1									P2,t2
	h1
										h2
			Gв,hв,tв

Рис. 5.1. Схема редукционно-охладительной установки

Методические указания

Отпуск теплоты с технологическим паром осуществляется тремя способами:

1)непосредственно из регулируемого отбора теплофикационной турбины или выхлопного патрубка турбины с противодавлением;

2)из котельного агрегата через редукционно-охладительную установку;

3)из отбора турбины через паропреобразователь.

Решение

Определим параметры пара и воды на впрыск (см. h, s - диаграмму на рис. 5.2):

h1 f(P1 2,5 МПа, t1 380 0С) 3195,0 кДж / кг ; h2 (P2 1,0 МПа, t2 250 0С) 2964,8 кДж / кг ; hв f(Pв Р2 1,0 МПа, tв 104 0С) 436,5 кДж / кг .

50