Влияние начального давления на мощность турбин

( ____ - для паровой турбины с противодавлением; ---- - для конденсационной турбины)

В турбинах с дроссельным парораспределением при частичных нагрузках изменение начального давления пара при постоянном его расходе через турбину не отражается на ее мощности и режиме работы последней ступени, поскольку это изменение будет компенсироваться в процессе дросселирования пара в регулирующих клапанах.

В турбинах с сопловым парораспределением постоянство расхода пара обеспечивается изменением положения исполнительных органов регулирующих клапанов и изменением расхода пара через частично открытую сопловую группу. При этом потери от дросселирования в этой сопловой группе изменяются в зависимости от первоначального положения последнего регулирующего клапана перед моментом изменения начального давления.

14.2. Влияние начальной температуры пара и его температуры после

промежуточного перегрева на мощность турбины

(самостоятельное изучение)

Изменение внутренней мощности турбины при отклонении начальной температуры на Dt₀ при постоянном давлении р₀ определяется из соотношения

. (14.6)

Внутренняя мощность турбины при расходе Q₀ теплоты на турбоустановку, энтальпии свежего пара h₀ и энтальпии питательной вода h_пв

. (14.7)

Совместное решение (14.6) и (14.7) дает различные расчетные уравнения для относительного изменения мощности в зависимости от условий, при которых происходит изменение температуры t₀ пара. При этом в анализ вводятся следующие коэффициенты:

- , учитывающий изменение мощности, вызванное изменением располагаемого теплоперепада турбины;

- , учитывающий изменение затрат теплоты на производство 1 кг водяного пара при изменении начальной температуры;

- , учитывающий влияние температуры свежего пара на h_oi турбины;

- , учитывающий изменение мощности, вызванное изменением расхода пара.

Тогда расчетные уравнения представляются:

1. при постоянстве расхода теплоты на турбоустановку (Q₀=const)

; (14.8)

2. при постоянно открытых регулирующих клапанах (F_кл=const)

; (14.9)

3. при постоянном расходе пара (G=const)

. (14.10)

В практике приведенные ранее коэффициенты влияния определяются следующим образом:

(14.11)

Тогда, например, изменение мощности при постоянном расходе пара (G=const)

и отклонении его начальной температуры Т₀ на Dt₀ вычисляется по выражению

, (14.12)

а при постоянно открытых регулирующих клапанах (F_кл=const)

. (14.13)

Повышение температуры свежего пара вызывает следующие явления:

1. увеличение тепловых расширений и деформаций элементов турбины, что приводит к повышенному уровню ее вибрации;

2. понижение прочностных свойств металла из-за ползучести (увеличение размеров паропроводов, клапанных коробок, рабочих лопаток и пр.) и релаксацию напряжений (ослабление посадки дисков на вал, уменьшение напряжений в шпильках горизонтального разъема корпуса турбины);

3. перегрузку лопаточного аппарата регулирующей ступени из-за увеличения ее теплового перепада.

Обычно число часов работы турбины при повышенной температуре регламентируется и не должно превышать 200…300 часов в год. Снижение t₀ сопровождается ростом влажности в последних ступенях турбины, что приводит к росту эрозионных процессов в их лопаточном аппарате. При снижении t₀ уменьшается располагаемый теплоперепад турбины и ее мощность. Восстановление мощности можно было бы осуществить увеличением расхода пара в турбину, но это приводит к увеличению напряжений в ее проточной части и, прежде всего, к перегрузке последней ступени. Кроме того, растут и осевые усилия. Поэтому заводы-изготовители указывают для турбины ограничение мощности при снижении начальной температуры водяного пара. Быстрое снижение начальной температуры может вызвать охлаждение ротора и сокращение его длины относительно корпуса турбины, что может служить причиной задеваний в проточной части, включая концевые уплотнения.

В турбинах с промежуточным перегревом изменение t₀ приводит к изменению расхода пара через все ступени турбины. Однако это изменение расхода не столь значимо, как в турбинах без промперегрева. При увеличении температуры пара t_пп после промежуточного перегрева (t₀=const) давление в промежуточном перегревателе растет, что приводит к некоторой разгрузке ступеней ЧВД, но к перегрузке последней ступени турбины. При этом меняются и осевые усилия в ее роторе. Понижение t_пп приводит к понижению давления в промежуточном перегревателе, вследствие чего перегруженной окажется последняя ступень ЦВД турбины. При этом ступени ЧСД и ЧНД будут работать с повышенной степенью реактивности, что приведет к изменению осевого усилия. В инструкциях по эксплуатации каждого турбоагрегата указывается порядок снижения допустимой нагрузки при снижении соответствующих температур.

На рис. 14.2 показан график относительного изменения удельного расхода теплоты при изменении температуры свежего пара и температуры пара после промежуточного перегрева, отражающий степень влияния изменения соответствующих температур на тепловую экономичность турбоустановки.

Рис. 14.2. График изменения удельного расхода теплоты при изменении t₀ (1) и t_пп (2)