Работа турбины на переменных турбинах

Эксплуатационные режимы паровой турбины должны подчиняться ряду требований, связанных с условиями работы приводимой машины. Так, например, если турбина приводит в движение генератор переменного тока, то частота этого тока должна сохраняться постоянной, а следовательно скорость вращения турбины не должна меняться, несмотря на изменения нагрузки.

На рисунке в зависимости от скорости вращения построены линии изменения момента М_т, создаваемого в турбине потоком пара. Каждая из этих линий отвечает постоянному пропуску пара. С увеличением расхода пара линия М_т располагается выше и протекает круче.

На этом же рисунке кривые М_г изображают моменты на валу генератора при различной нагрузке.

При мощности N₁ момент генератора М_г1 = М_т1 моменту турбины, что соответствует точке А. Если в результате отключения потребителя генератор перейдет на характеристику, изображаемую линией М_г2, а расход пара через турбину не изменится, то новое равновесие между турбиной и генератором будет достигнуто в точке В. В этом случае турбина и связанный с ней генератор могут переходить от обычного устойчивого режима работы к другому без какого-либо автоматического воздействия на эти агрегаты. Такая способность перехода к новому устойчивому режиму называется свойством саморегулирования, которое определяется тем, что при повышении скорости вращения момент турбины уменьшается, в то время как момент, обусловленный нагрузкой генератора, растет.

Возникающие в процессе саморегулирования изменения скорости вращения турбины очень велики и недопустимы, так как при этом в широких пределах изменяется частота электрического тока и экономичность турбины.

Для того, чтобы число оборотов турбогенератора оставалось постоянным или почти постоянным, необходимо в случаях изменения нагрузки генератора изменять также пропуск пара через турбину.

Так, например, при переходе генератора с характеристики М_г1 на характеристику М_г2 необходимо одновременно, изменив расход пара через турбину, перейти на ее характеристику М_т2. Тогда новое положение равновесия будет достигнуто в точке С при числе оборотов, которое лишь незначительно отличается от числа оборотов турбины в точке А.

Для перехода с одной мощности на другую необходимы специальные органы, уменьшающие или увеличивающие расход пара через турбину, т.к. мощность турбины определяется уравнением

N₂ = G H_a η_е

Изменение расхода пара через турбину достигается парораспределением, которое может быть выполнено по одному из следующих способов:

1. Если все количество пара, подводимого к турбине, регулируется одним или несколькими клапанами, после которых пар направляется к общей сопловой группе, то такая система называется дроссельным парораспределением.

2. Если пар протекает через несколько регулирующих клапанов, каждый из которых подводит пар к самостоятельному сопловому сегменту, причем открытие клапанов производится последовательно, то парораспределение называется сопловым.

3. Если после открытия полного подвода пара к сопловой решетке первой ступени для дальнейшего увеличения пропуска пара он начинает подводиться к одной из промежуточных ступеней, в обход первой или нескольких первых ступеней, то система называется системой обводного парораспределения.

4. Иногда применяют комбинированное парораспределение, при котором вначале пар через несколько сопловых групп подводится к регулирующей ступени, а для увеличения нагрузки до максимальной устанавливаются обводные клапаны, подводящие пар к одной из последующих ступеней.

5. Наконец, в турбинах, главным образом, рассчитанных на высокое давление и высокую начальную температуру, а также в судовых турбинах иногда применяют внутренний обвод, при котором пар из камеры регулирующей ступени через обводной клапан подается в обход нескольких первых нерегулируемых ступеней. Одновременно с открытием внутреннего обводного клапана открывается так же дополнительная сопловая группа, через которую подводится парк регулирующей ступени. При этом, нарчиная с момента открытия обводного клапана, давление и температура в камере регулирующей ступени сохраняются приблизительно постоянными.