Порядок расчетов при переводе конденсационной турбины на ухудшенный вакуум

 

        Изображается схема турбоустановки с переводом на ухудшенный вакуум, рис. IX.1. В зоне последних 3-х – 4-х ступеней наносятся значения расчетных давлений Р₀₀, а также Р _{к 0}.

 

1. Первый вариант перевода на ухудшенный вакуум

 

Первый вариант - без удаления последних ступеней. На теплофикационном режиме (зима) теплоперепады этих ступеней резко снижаются. В результате снижается их внутренний КПД и КПД всей турбины. Однако после перевода турбины на конденсационный режим с нормальным вакуумом (лето) турбина будет работать в обычном расчетном режиме.

 

Теплофикационный режим (зима).

 

1. Повышение давления в конденсаторе сопровождается повышением давления в последних ступенях. Новые давления перед каждой ступенью определяются по формуле Флюгеля-Стодолы:

 

Здесь G ₀₀ = G ₀₁ - расход пара в ступенях не изменяется при ухудшении вакуума; P ₀₀  - расчетное (известное) давление перед каждой из 3-х – 4-х рассматриваемых ступеней; P ₀₁ – новое (неизвестное) давление перед каждой из этих ступеней; P _к0 – расчетное (известное) давление в конденсаторе турбины; P _к1 – новое давление в конденсаторе (ухудшенный вакуум).

 

  

 

Рис. IX.1. Схема турбоустановки с переводом на ухудшенный теплофикационный вакуум.

Параметры расчетного режима G ₀₀, P _к0   уже  определены в предварительном расчете турбины, а давления по ступеням P ₀₀ легко найти по H - S диаграмме, рис. 6,7, отложив расчетные теплоперепады ступеней h ₀₀.

Давление P _{01 ,} которое  установится перед каждой из 3-х - 4-х рассматриваемых ступеней:

 

.

 

2. Зафиксировав найденные давления на прежней изоэнтропе процесса расширения (рис.6,7), определяют новые теплоперепады ступеней h ₀₁. По ним находят соответствующие значения фиктивной скорости C _{a 1}

 

 

и новые значения характеристического числа (U / C _a)₁, предварительно вычислив окружные скорости U ₀ = π · d _ср · n / 60.

3. Определяют границу предельного режима каждой ступеней, при которой ее КПД η_оi= 0:

 

 

Все параметры, входящие в эту формулу – это параметры для расчетного режима ступеней, заведомо известные. Если детальный расчет ступени не производился, то объемы V ₁₀ и V ₂₀ определяются по H - S диаграмме, рис.6,7; скорость С₂₀ и угол α₂₀принимаются ориентировочно из детального расчета ближайшей ступени; вместо неизвестного КПД  ступени  используют  КПД отсека, в котором она расположена, например,  или . Окружная скорость U ₀ = π · d _ср · n / 60, фиктивная скорость .

4. Определяются фактические абсолютные объемные расходы пара для расчетного и нерасчетного режимов каждой ступени G ₀₀ · V ₂₀  и G ₀₀ · V ₂₁. Фактические относительные расходы: 

.

В первом приближении, пока нет возможности построить реальные процессы для каждой ступени и достоверно оценить значения реальных объемов V ₂₁, они оцениваются по изоэнтропам для ЧСД или ЧНД (рис.6,7), т.е. принимается, что V ₂₁ ≈ V _{2 t}. В дальнейшем, после построения реального процесса расширения, объемы V ₂₁ возможно уточнить и повторить расчет с этого пункта.

5. Сравниваются значения предельного и фактического относительных расходов  и . Если фактическое значение расхода больше предельного   > , ступень имеет положительный КПД, если нет – отрицательный.

6. Положительный КПД определяется по формуле ЛКИ с учетом потерь от влажности:

 

,

.

 

Здесь θ = d _ср / l ₂ – веерность ступени; K _вл = 1 – 0,87 · y _ср;  y _ср = (y ₀ + y ₂)/2 – средняя степень влажности ступени; η_оi0 – КПД отсека, в котором расположена ступень, например, или .

7. Если КПД ступени отрицательный (вентиляционный режим), определяются затраты мощности на трение и вентиляцию. В упрощенной постановке используется формула Стодолы  при степени парциальности е = 0. Затраты мощности на трение и вентиляцию, кВт:

 

.

 

Здесь λ = 1,2 - 1,3; d _ср - м; l ₂ – см; U – м/с.

В тепловых единицах, кДж/кг:

 

.

Потери ∆ h _ТВ откладывают вверх от состояния пара за ступенью.  Построив процесс расширения турбины, рис. IX.2, определяют полезно использованный теплоперепад H _{i 1}  и внутреннюю мощность, кВт:

 

  N_{i 1}  = G · H _{i 1}.

 

При ухудшении вакуума происходит снижение теплоперепадов последних ступеней и напряжения в них уменьшаются. Поэтому проверка прочности не производится.

 

2. Второй вариант перевода на ухудшенный вакуум

 

Второй вариант – с удалением нескольких последних ступеней, давление за которыми в расчетном режиме ниже ухудшенного вакуума Р _{к 1}. На теплофикационном режиме (зима) все оставшиеся ступени будут работать с расчетным КПД. Мощность турбины снизится на величину мощности удаленных ступеней. Однако после окончания отопительного сезона, отключения тепловой сети и перевода турбины на конденсационный режим с нормальным вакуумом Р _{к 0} (лето), теплоперепад нескольких последних ступеней возрастет, и больше всего– в последней из оставшихся. Это будет сопровождаться значительным увеличением напряжений в рабочих лопатках и диафрагме.

 

Теплофикационный режим (зима) при удалении последних ступеней.

При удалении нескольких последних ступеней, давление в которых при расчетном режиме ниже принятого ухудшенного вакуума в конденсаторе Р _{к 1}, режим работы оставшихся ступеней и их КПД не изменяется. Теплоперепад турбины уменьшается на величину теплоперепада удаленных ступеней.

 

 

Рис. IX.2. Процесс расширения турбины с расчетным (Р_к0) и ухудшенным (Р_к1) вакуумом.

 

Соответственно уменьшается электрическая мощность турбины:

 

N_{i 1}  = G · H _{i 1},

 

где H _{i 1} – значение полезно использованного теплоперепада турбины после удаления последних ступеней.