Дополнительные потери переменного режима и их учет при выборе экономичного режима работы оборудования

В практических условиях эксплуатации энергетического оборудования наиболее характерна его работа не на постоянную, а на переменную нагрузку. При работе теплосилового оборудования на переменном режиме кроме обычных потерь технологического процесса в условиях равномерного режима, учитываемых энергетическими характеристиками, появляются дополнительные потери неустановившегося режима, вызываемые разладкой технологического процесса при изменении нагрузки оборудования или остановкой и пуском теплосилового оборудования. Наибольшее значение потери от разладки технологического процесса могут иметь место в паровых котлах при отсутствии автоматизации производственного процесса. Однако данные по количественной оценке таких потерь отсутствуют.

Дополнительный расход первичной энергии, затрачиваемой на пуск теплосилового оборудования после его остановок, зависит от продолжительности простоя. В связи с этим для котлоагрегатов расход топлива и энергии на растопку нормируется дифференцированно в зависимости от времени простоя (6, 12 или 24 ч). Для турбоагрегатов расход тепла на пуск принимается обычно постоянным, не зависящим от времени простоя. Для современных мощных паротурбинных электрических станций с блочной схемой главных паропроводов нормируется расход энергии на пуск энергоблока в целом, который зависит от продолжительности простоя блока перед пуском и определяется по данным испытаний.

Дополнительные потери переменного режима, связанные с пуском энергоблоков, могут быть оценены количественно. Если нагрузка возрастает с N'_бр до N"_бр (рис 6.12,а), то переход от сочетания из n агрегатов к сочетанию из n+1, т. е. включение очередного агрегата, будет оправдан, если суммарная экономия подведенной энергии (топлива) DВ_å будет больше, чем расход энергии на пуск дополнительного агрегата B_пуск.

(6.21)

Рис. 6.12. К количественной оценке дополнительных потерь, связанных с остановкой и пуском теплосилового оборудования - расходная характеристика (а) и характеристика частичного удельного расхода (б)

Суммарная экономия топлива за все время работы новой группы оборудования из n+1 агрегатов составит

(6.22)

где t_о и t_n — время пуска и остановки n+1 агрегатов; DВ - часовая экономия топлива от вновь включенного агрегата, равная (см. рис. 6.12,а и б).

, (6.23)

где Db = b_{к n} – b_{к n+1} – снижение частичного удельного расхода нетто группы после включения очередного агрегата; В_хх — расход холостого хода включенного агрегата.

Поскольку в точке критической мощности оба сочетания равноэкономичны, то выражения (6.23) можно переписать в виде

(6.24)

Аналогично можно показать, что условие (6.21) определяет также эффективность остановки одного из агрегатов при снижении нагрузки.

6.4. Контрольные вопросы

1. Виды энергетических характеристик котлоагрегатов, турбоагрегатов, гидроагрегатов, ядерного реактора и электрического оборудования.

2. Последовательность построения энергетической характеристики группы параллельно работающего оборудования.

3. Назначение и методы получения энергетических характеристик электрических станций.

4. Потери переменного режима – причины появления и влияние на режим совместной работы энергооборудования.

Контрольный тест

1. Из предложенного списка выберите методы получения энергетической характеристики котлоагрегата (гидроагрегата, электрического оборудования, турбины). Схематично изобразите энергетическую характеристику агрегата.

а) Математическое моделирование,

б) Натурные испытания,

в) Расчетный метод,

г) Модельные испытания.

2. Какое оборудование называется гидроагрегатом?

3. Какие виды потерь из предложенного списка характерны для котлоагрегата?

а) потери термодинамического цикла; ж) гидравлические потери

б) тепло уходящих газов з) охлаждение корпуса агрегата

в) потери тепла с продувочной водой, и) механические потери

г) химический недожог топлива к) потери на трение

д) тепло очаговых остатков, л) механический недожог топлива

е) потери тепла путем излучения, конвекции, теплопроводности.

4. Что Вы знаете о переменной составляющей потерь электрического оборудования?

5. Расшифруйте все составляющие энергетической характеристики котлоагрегата – название, единицы измерения, значение:

B = 5,0 + 0,115×Q_e + 0,03×(Q_e - 85) .

6. Постройте энергетическую характеристику двух однотипных турбоагрегата с номинальной мощностью 25 МВт каждая:

Q = 4,0 + 2,34×N_e + 0,09×(N_e - 20) .

7. Изобразите характеристику гидроагрегата вида Q = f (H_р , N_e ). Как она называется? Расшифруйте обозначения.

8. В чем состоит отличие энергетических характеристик ГЭС с поворотно-лопастными турбинами от ГЭС с радиально-осевыми турбинами?