Лекция 5. Классификация режимов работы турбин.

Основные выводы из теории переменного режима.

Работа турбинной ступени в переменном режиме. Работа турбины с уменьшением пропуска пара при постоянном начальном давлении и при постоянном начальном давлении.

Турбина и турбинная установка могут работать в самых различных режимах. Прежде всего эти режимы можно разделить на стационарные и нестационарные.

Стационарный режим отвечает работе турбины при некоторой фиксировано нагрузке. В этом режиме параметры пара в проточной части и температурное состояние её деталей не изменяются во времени. В свою очередь стационарная работа может происходить при номинальной или частичной нагрузке. Под номинальной нагрузкой ТЭС понимается сумма номинальных (паспортных) нагрузок ее основных агрегатов. Под номинальной нагрузкой агрегата (котла, турбины, генератора) понимается мощность (паропроизводительность), развиваемая в соответствии с его паспортными характеристиками. Частичная нагрузка — режим работы основных агрегатов, при котором мощность (тепловая нагрузка отборов или паропроизводительность котла) меньше номинальной.

В настоящее время для турбин ТЭС, работающих на органическом топливе, не менее важное значение приобрели нестационарные режимы, при которых в той или иной степени изменяется тепловое состояние турбоагрегата. Наиболее сложным нестационарным режимом является пуск ПТУ, включающий многочисленные операции перед толчком ротора паром, разворот ротора, включение генератора в сеть и набор заданной нагрузки. К нестационарным режимам также относят резкие изменения нагрузки (сброс и наброс), при которых вслед за изменением температуры протекающего в турбине пара изменяется и её тепловое состояние. К нестационарным режимам относят режим остановки турбины (разгружение, отключение от сети, выбег ротора и остывание), от которого зависит возможность последующего быстрого пуска неостывшей турбины.

Любые нестационарные режимы всегда связаны со снижением надежности и экономичности энергетического оборудования. Задача эксплуатационного персонала состоит в том, чтобы вести эти режимы в строгом соответствии с инструкцией, составленной на основании расчетов и опыта эксплуатации аналогичного оборудования, допуская лишь минимальное снижение надежности и небольшой перерасход топлива.

Под переменными режимами работы понимается эксплуатация оборудования ТЭС с систематическим чередованием стационарных и нестационарных режимов работы в течение достаточно короткого промежутка времени (например, суток). Фактически в течение всего времени эксплуатации станции работают при переменных режимах. При изменении режима работы турбоустановки давления и температуры в проточной части турбины изменяются. При переменном пропуске пара через турбину изменение давления и температуры перегретого пара в её проточной части приближенно подчиняется формуле Флюгеля-Стодолы:

,

где - давление и температура перед любой ступенью; - давление за турбиной при некотором, например номинальном, пропуске пара ; - те же величины для нового расхода пара .

Регулировочный диапазон энергоблока (агрегата) — это диапазон изменения мощности, в пределах которого энергоблок может надежно работать длительное время без существенных переключений и изменений в тепловой схеме. Для энергоблоков регулировочный диапазон, как правило, определяется значением допустимой минимальной нагрузки котла, которая, в свою очередь, зависит от возможности поддержания устойчивого режима горения топлива в топочной камере и температурного режима в перегревательной и радиационной частях котла, надежности гидравлического режима и устойчивости работы системы автоматического регулирования, предотвращения шлакования поверхностей нагрева при работе на твердом топливе. Наряду с регулировочным диапазоном еще одной характеристикой маневренности является технический минимум нагрузки. Технический минимум нагрузки — это режим работы оборудования с минимально допустимой нагрузкой длительное время, не приводящий к снижению надежности. Основные ограничения для этого режима такие же, как и для регулировочного диапазона.

Перечисленные стационарные и нестационарные режимы работы являются обязательными для каждого агрегата. Кроме них каждый турбоагрегат должен быть приспособлен к аварийным режимам, которые не исключены из-за неполадок или дефектов в различном оборудовании блока или в самой турбине. Некоторые турбоагрегаты эксплуатируются в специфических режимах, например в беспаровом режиме или в режиме синхронного компенсатора. Беспаровым режимом называет­ся работа турбоагрегата с включен­ным в сеть генератором при закры­тых стопорных и регулирующих клапанах, т. е. без пропуска пара через турбину. В этом случае гене­ратор работает в моторном режи­ме, вращая ротор турбины с син­хронной частотой и потребляя из сети активную мощность, необходи­мую для преодоления механических и вентиляционных потерь турбины и генератора.

Любые нестационарные режимы всегда связаны со снижением надежности и экономичности энергетического оборудования.

Для теплоэлектроцентралей можно выделить еще три режима работы. Режим работы по тепловому графику — это режим, при котором расход отработавшего пара в конденсатор минимален. В этом случае теплоэлектроцентраль или теплофикационная турбоустановка работает в базовой зоне графика нагрузки. Электрическая мощность установки определяется тепловой нагрузкой. Этот режим обеспечивает достижение максимальной экономичности работы оборудования. Конденсационный режим — режим работы ТЭЦ или отдельных теплофикационных турбоустановок при пропуске всего отработавшего пара в конденсатор. Режим работы с частичным пропуском пара в конденсатор — режим работы ТЭЦ или отдельных теплофикационных турбоустановок, когда выработка электроэнергии осуществляется в соответствии с электрическим графиком нагрузки, диафрагма находится в полуоткрытом состоянии, обеспечивая подачу пара в соответствии с тепловой нагрузкой на сетевые подогреватели и пропуск оставшегося пара в конденсатор. Этот режим характерен для переходного периода в начале отопительного сезона и летнего периода работы теплоэлектроцентрали для обеспечения нагрузки горячего водоснабжения.

Модуль 5 "Газотурбинные установки и двигатели внутреннего

сгорания"