Расходные энергетические характеристики турбоагрегатов

Расходные характеристики паровых турбоагрегатов зависят от системы их регулирования и представляют собой выпуклые кри­вые (рис. 13.4, а) или их сочетание (рис. 13.4, в).

При возрастании нагрузки угол наклона касательной умень­шается. Это объясняется постепенным открытием дроссельного кла­пана, пропускающего пар в проточную часть турбины, и сниже­нием потерь дросселирования. В крупных турбинах для уменьше­ния потерь дросселирования применяют сопловое или клапанное регулирование, осуществляемое последовательным открытием нескольких клапанов. В точке включения такого клапана происхо­дит скачкообразное увеличение относительного прироста расхода топлива (tga₁ < tga₂) из-за возрастания потерь дросселирования во вновь открываемом клапане (рис. 13.4, б).

Использование в практических расчетах криволинейных харак­теристик весьма сложно, поэтому их заменяют прямолинейными (рис. 13.5). Обычно проводят прямую через точки характеристики, соответствующие нагрузкам 50 и 100 %.

Рис. 13.4. Расходные характеристики паровых турбоагрегатов:

а — дроссельное регулирование; б — сопловое или клапанное регулирование; в — обводное регулирование; I, II, III — клапаны

Согласно упрощенной (спрямленной) расходной характери­стике турбины с дроссельным и сопловым регулированием часо-юй расход тепла

Рмс.13.5. Расходные характеристики паровых турбоагрегатов при замене

криволинейных зависимостей прямолинейными: а — для одного турбоагрегата; б — для нескольких турбоагрегатов

где q_xx — часовой расход тепла на холостой ход агрегата, ГДж/ч (имеется в виду условный, получающийся в результате спрямлен­ной характеристики часовой расход тепла на холостой ход; в даль­нейшем изложении слово «условный» опускается; г_т — относи­тельный прирост расхода тепла, т. е. отношение приращения рас­хода тепла ∆Q к приращению нагрузки ∆Р или (для спрямленной характеристики) тангенс угла наклона характеристики к оси абс­цисс, ГДжДМВт • ч); Р — текущая электрическая нагрузка турбо­агрегата, МВт.

Таким образом, при любой нагрузке турбоагрегата часовой рас­ход тепла складывается из постоянного не зависящего от нагруз­ки расхода тепла на холостой ход и нагрузочного расхода тепла, зависящего от нагрузки (возрастающего с ее увеличением и на­оборот). Например: для турбины К-300-240 расходная характерис­тика &, = 158,8 + 7,68ЧР, ГДж/ч.

Для увеличения пропуска пара через проточную часть турбин большой мощности применяется обводное регули­рование, когда пар в обвод пер­вых ступеней пропускается не­посредственно в одну из про­межуточных ступеней. В этом случае расходная характеристи­ка представляет собой сочета­ние двух выпуклых кривых, из которых последняя имеет боль­ший угол наклона (рис. 13.6).

В зоне действия клапана I

где Qкр — расход тепла, соот­ветствующий критической на­грузке; Р_кр — критическая, или экономическая, нагрузка турби­ны, т.е. нагрузка при которой удельный расход тепла являет­ся наименьшим, МВт; г_т1, г_т2 —

относительные приросты расхода теплоты турбоагрегата в зоне до критической нагрузки и перегрузочной зоне, ГДжДМВт • ч).

При обводном регулировании часовой расход тепла на турбину

Часовой расход тепла при нагрузке, превышающей критиче­скую, состоит: из расхода тепла на холостой ход q_xx; расхода теп­ла на выработку электроэнергии, если вся она получается по ха­рактеристике, не имеющей излома, с относительным приростом г.,; дополнительного расхода тепла из-за выработки части элек­троэнергии при нагрузке, превышающей экономическую, т.е. в зоне нагрузки с большим относительным приростом (r_т2 >r_т1). Ко­эффициенты характеристики q_xx, r_Tl и r_т2 являются величинами постоянными для данных типов мощности и состояния агрегата. Они либо известны по данным завода-изготовителя, либо опре­деляются проведением соответствующих испытаний.

где к_т и к_п — коэффициенты, характеризующие приросты расхода тепла на турбоагрегат при неизменной электрической нагрузке и увеличении отбора пара отопительных и производственных пара­метров соответственно на 1 т/ч, ГДж/т пара; Dт и Dп— расход пара из регулируемых отборов отопительных и производственных параметров соответственно, т/ч; Р — электрическая нагрузка тур­боагрегата, МВт; Р_крi — критические нагрузки, при которых из­меняется величина относительного прироста расхода тепла, МВт; r_Ti — относительные приросты расхода тепла на единицу электри­ческой нагрузки соответственно в зонах от минимальной P_min до Ркр1, от Р_кр1 до Р_кр2, от Р_кр2 до максимальной Р_тах, ГДж/МВт-ч. Параметры (коэффициенты) характеристики получаются на ос-е диаграммы режимов по данным испытаний завода-изготовителя (рис. 13.7). С изменением величин отборов пара меняются чения минимальной, критических и максимальной нагрузок ( 13.8). Характеристика относительных приростов расхода теплоты турбоагрегатом для данной тепловой нагрузки определенных пара­метров представляет собой ступенчатый график (см. рис. 13.6). Число ступеней и их размеры определяются значениями минимальной, максимальной и критическими нагрузками, а также относитель-

Рис. 13.7. Определение парамет­ров (коэффициентов) расходной характеристики турбоагрегата на основе диаграммы режима

ными приростами расхода теплоты для отдельных диапазонов на­грузки.

Показателем, характеризующим экономичность турбины, яв­ляется удельный расход тепла, ГДж/(МВт-ч):

Эта формула состоит из трех частей: гиперболической умень­шающейся, постоянной и гиперболической увеличивающейся. Коэффициент полезного действия

ход тепла численно будет приближаться к значению относитель­ного расхода теплоты турбоагрегатом.