Построение в h,s–координатах графика расширения пара в турбине

График процесса строится для турбины заданного энергоблока, работающего с заданной нагрузкой, выраженной в % от номинальной. Рисунок выполняют на стандартной h,s-диаграмме водяного пара.

В качестве примера на рис.3 показан график расширения пара в турбине К-200-130, состоящей из цилиндров высокого, среднего и низкого давления (ЦВД, ЦСД, ЦНД) и имеющей вторичный перегрев пара.

При построении графика первоначально уточняют параметры пара в характерных точках проточной части турбины. Температура и давление свежего пара, температура промежуточного перегрева, давление отработанного пара и пара в промежуточных отборах для ряда турбин применительно к их работе в номинальном режиме даны в табл. 5.

Если расход пара через турбину уменьшается в соответствии с заданным режимом, то при этом неизменными поддерживаются параметры свежего пара, температура промежуточного перегрева, давление в производственном отборе, давление после выхлопного патрубка.

Давление в других точках проточной части турбины P_i (на входе в ЦВД, ЦСД, ЦНД, в промежуточном пароперегревателе, в отопительных и регенеративных отборах) с уменьшением расхода пара снижается и может быть найдено из равенства:

Рис.2. Принципиальная тепловая схема энергоблока с турбиной ПТ-60-130/13

,

где D и D₀ - фактический и номинальный расходы пара; P_i и P_i0 - давления в рассматриваемой точке при фактическом и номинальном расходах; P_k и P_k0 - давления пара при фактическом и номинальном расходах на выходе из турбины или из отдельного ее отсека (цилиндра), в котором находится рассматриваемая точка.

Рис.3. График процесса расширения пара в турбине К-200-130: А-В - дросселирование во впускных клапанах перед ЦВД; В-С - расширение в ЦВД; C-D -разогрев в промпароперегревателе; D-E -дросселирование в органах парораспределения перед ЦСД; E-F - расширение в ЦСД;

F-G - дросселирование в органах парораспределения перед ЦНД; G-H - расширение в ЦНД; H-K - дросселирование в выхлопном патрубке

Для большинства из приводимых в настоящих методических указаниях турбин в качестве P_k и P_k0 следует принимать давление пара на выходе из турбины независимо от положения рассматриваемой точки. Исключение составляют турбины ПТ-60-130/13 и ПТ-135-130/15. Для которых при расчете давлений в точках, относящихся к цилиндру высокого давления в качестве, P_k и P_k0 следует принимать давление пара на выходе из ЦВД, при расчете давлений во всех других точках P_k и P_k0 – давление пара на выходе из турбины.

Отношение расходов пара D/D₀ следует принимать равным отношению заданной нагрузки энергоблока к номинальной.

Результаты расчетов, выполняемых при построении графика, сводят в табл.3.

Таблица 3 – Параметры пара в характерных точках проточной части турбины

Точки графика	Давление, МПа			Энтальпия, кДж/кг		Температу-ра, ^оС
	Номинальная нагрузка (100%)	Заданная нагрузка, %
A B 1 C^’ C, 2 D E 3 4 5 F^’ F, 6 G 7 H^’ H K

Точка A на рис.3 соответствует состоянию пара перед турбиной, ее положение определяется значениями давления и температуры свежего пара.

Процессы дросселирования на паровпуске (линии A-B, D-E, F-G) и в выхлопном патрубке (линия H-K) протекают при постоянной энтальпии пара, поэтому изображаются на h,s-диаграмме отрезками горизонтальных прямых. Длина отрезка обусловлена потерями давления в процессе дросселирования, которые при номинальном режиме работы турбин составляют: перед ЦВД - 3-5%, перед ЦСД или ЦНД - 2-4%, в выхлопном патрубке турбины с конденсатором - 0-2%, в выхлопном патрубке турбины с противодавлением - 1-3%. Снижение нагрузки турбины в большинстве случаев сопровождается ростом потерь давления на паровпуске.

Построение графика расширения пара в цилиндрах высокого, среднего или низкого давления начинают с изображения изоэнтропного процесса. Для этого из точки на h,s-диаграмме, характеризующей состояние пара на входе в рассматриваемый отсек турбины (для ЦВД - точка B), проводят вниз вертикальную прямую до пересечения с изобарой, соответствующей давлению пара на выходе из отсека. На рис.3 отрезок B-C^’ отражает изоэнтропное расширение в ЦВД. Далее по диаграмме определяют значения удельных энтальпий пара в начале (h_в) и в конце (h_c’) изоэнтропного расширения и по их разности находят изоэнтропный теплоперепад, кДж/кг:

Затем вычисляют действительный теплоперепад, для этого изоэнтропный теплоперепад умножают на внутренний относительный КПД рассматриваемой части турбины, кДж/кг:

Значения внутренних относительных КПД большинства турбин применительно к диапазону расходов пара от 50% до 100% от номинального находятся в следующих пределах: ЦВД с регулирующей ступенью - 0,7-0,85; ЦСД - 0,8-0,9; ЦНД - 0,7-0,9. Большие значения соответствуют номинальному расходу пара.

Энтальпия пара на выходе из отсека турбины (h_c) равна разности энтальпии пара на входе в отсек и действительного теплоперепада, кДж/кг:

По двум известным параметрам пара на выходе из отсека турбины - давлению и удельной энтальпии строят соответствующую точку (для ЦВД - точка С). Точки, характеризующие состояние пара, поступающего в рассматриваемую часть турбины и покидающего ее, соединяют прямой линией. Полученный отрезок (для ЦВД - отрезок ВС) отражает процесс расширения пара в отсеке турбины.

Разогрев пара в промежуточном пароперегревателе осуществляется до температуры, указанной в табл.5. Потери давления в промпароперегревателе и соединительных трубопроводах составляют приблизительно 10%, поэтому отрезок СD несколько отклоняется от линии постоянного давления.

На рисунке показаны изобары, соответствующие давлению пара в отборах турбины. Точки, полученные пересечением указанных изобар с линией процесса расширения, характеризуют состояние пара в отборах (на рис.3 точки 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7). По h,s-диаграмме определяют удельную энтальпию свежего пара, температуру и энтальпию пара в характерных точках турбины, которые понадобятся в дальнейшем при расчете тепловой схемы энергоблока.