Чвд чсд чнд турбины что это

Турбины с промежуточными регулируемыми отборами пара.

В отличие от турбин с противодавлением у турбин с промежуточными регулируемыми отборами и конденсатором выработка э/э может вестись независимо от тепловой нагрузки.

Турбина с одним отбором.

ЧВД и ЧНД представляют собой группы ступеней и могут быть расположены в одном или в разных цилиндрах, соответственно в цилиндре высокого давления (ЦВД) и в цилиндре низкого давления (ЦНД).

Свежий пар с параметрами Р_о и t_o, пройдя через клапаны 6 и 7, расширяется в ЧВД до давления Р_п, которое поддерживается постоянным. После ЧВД поток пара разделяется на поток G_п и G_к. последний идет через 8 в ЧНД, где расширяется до давления в конденсаторе Р_к.

Относительный внутренний КПД всей турбины:

.

ЧВД: .

ЧНД: .

Определим эл. мощность без учетов отборов пара на регенерацию: N_э = η_м·η_эг·Ni.

.

Для турбин с регулируемым отбором возможно

Режим будет полностью конденсационным, если G_п = 0 и турбина работает как турбина типа К. при этом клапан 8 полностью открыт, отсечной клапан 10 полностью закрыт, регулирование нагрузки производится клапаном 7. Отсечной клапан 10 не является регулирующим. Его возможное положение: полностью открыт или полностью закрыт.

Режим называется теплофикационным, когда G_п > 0 и отсечной клапан 10 полностью открыт. Необходимые электрическая мощность при постоянной частоте тока и тепловая нагрузка обеспечиваются совместным регулированием степени открытия клапанов 7 и 8.

Как частный случай теплофикационного режима возможна работа с противодавлением, при этом клапан 8 закрыт, и весь пар направляется в регулируемый отбор. Но в ЧНД принудительно пропускается малое количество пара для отвода теплоты трения от ротора ЧНД. Этот пропуск пара называется вентиляционным. В режиме с противодавлением электрическая нагрузка полностью определяется величиной нагрузки теплового потребителя.

Предохранительный клапан 9 служит для предотвращения механических повреждений в случае неправильной работы системы регулирования и превышения давления пара в камере отбора сверх допустимого. Если при внезапном отключении генератора клапан 8 не закроется, то пар из паропровода отбора может пойти обратно и будет поступать в ЧНД и в конденсатор и может разогнать турбину до скорости, вызывающей её разрушение. Чтобы этого не произошло, установлен обратный клапан 11. Предусмотрено принудительное закрытие отсечного клапана 10.

Турбины с 2-мя промежуточными регулируемыми отборами пара.

6) потребитель низкопотенциальной теплоты (отопительный отбор);

7) производственный потребитель;

8) стопорный клапан;

9) 10) регулирующий клапан;

11) поворотная диафрагма.

Изобразим процесс расширения.

0-1 – расширение пара в ЧВД;

1-2– дросселирование в клапане 10;

2-3– расширение в ЧСД;

3-4– дросселирование в диафрагме 11;

4-5– расширение пара в ЧНД.

Для таких турбин характерно еще большее разнообразие режимов работы по сравнению с турбинами с 1 отбором. Возможен:

— конденсационный режим (10 и 11 полностью открыты, а отсечные клапаны закрыты);

— один из отборов закрыт;

— в ЧНД имеется лишь вентиляционный пропуск пара (эл. Мощность полностью определяется нагрузками тепловых потребителей).

Необходимые в каждый момент времени эл. мощность с постоянной частотой тока и тепловые нагрузки с заданными давлениями Р_п и Р_т обеспечиваются совместным регулированием степени открытия клапанов 9 и 10 и диафрагмы 11.

Клапаны 9 и 10 представляют собой клапаны с сервомоторным приводом.

Регулирующим органом между ЧСД и ЧНД обычно служит поворотная диафрагма 11 из-за больших объемов расхода пара. При этом ЧСД и ЧНД расположены в ЦНД. В закрытом положении некоторая часть вентиляционного пара проходит в ЧНД через малые зазоры между лопатками и окнами диафрагмы.

Источник

В связи с этим турбины очень больших мощностей, особенно если они работают на насыщенном паре, например на АЭС, обычно выполняются с дроссельным парораспределением.

Для определения параметров пара в отборах турбины на h—s – диаграмме изображается процесс расширения пара в турбине, для чего проточная часть делится на отдельные участки по характерным точкам. Например, для конденсационных турбин ЧВД считается от начала расширения до отвода пара на промежуточный перегрев, ЧСД – после промежуточного перегрева до отвода пара в ЧНД, а ЧНД – до конденсатора.

Для теплофикационных турбин типа ПТ ЧВД считается от регулирующих клапанов до камеры производственного отбора, ЧСД – после производственного отбора до камеры нижнего отопительного отбора (при двухступенчатом подогреве сетевой воды), ЧНД – от отопительного отбора до конденсатора.

При работе на перегретом паре КПД одновенечной регулирую­щей ступени можно оценить по формуле , для двухвенечной ступени , где G₀,v₀ —массовый расход пара, кг/с и его удельный объем, м 3 /кг.

Экономичность группы нерегулируемых ступеней ЦВД и ЦСД при работе на перегретом паре определяется по формуле

, (6.1)

где — средний расход пара через ступени; G₁ – расход пара на входе, G₂ – на выходе из группы ступеней, кг/с; — средний удельный объем пара; ; — располагаемый перепад энтальпий группы ступеней.

Расход пара на выходе из группы ступеней находится как количество пара на входе за вычетом пара идущего на регенеративные отборы G₂=G₁—. Количество пара в регенеративные отборы для различных турбин берется из табл. 3.6.

Коэффициент полезного действия ЧНД на перегретом паре

, (6.2)

где – без учета потери с выходной скоростью.

, (6.3)

Если в группе ступеней процесс расширения начинается в облас­ти перегретого пара, то поправка на влажность вводится только для ступеней, работающих ниже линии насыщения.

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Турбина с двумя промежуточными регулируемыми отборами пара.

1 – ЧВД; 2 – ЧСД; 3 – ЧНД; 4,5,6 – регулирующие клапаны; 7 – производственный потребитель; 8 – низкопотенциальный потребитель (на отопление).

0-1 – расширение пара в ЧВД; 1-2 – дросселирование в клапане 5; 2-3 – расширение пара в ЧСД; 3-4 – дросселирование в клапане 6; 4-5 – расширение пара в ЧНД;

Внутренняя мощность без учета отборов на регенерацию:

Для таких турбин характерно еще большее многообразие режимов работы. Возможен конденсационный режим, когда 5 и 6 полностью открыты, а отсечные клапаны отборов закрыты. Возможен режим, когда один из отборов закрыт. Возможен режим, когда в ЧНД имеется лишь вентиляционный пропуск пара для охлаждения ротора. Клапан 6 при этом практически полностью закрыт.

Необходимые в каждый момент времени электрическая мощность с постоянной частотой вращения и тепловые нагрузки с давлением пара Р_п и Р_т обеспечиваются совместным автоматическим регулированием степени открытия регулирующих клапанов 4,5 и 6. Регулирующие органы 4 и 5 представляют собой клапаны с сервомоторным приводом. Регулирующим органом между ЧСД и ЧНД обычно служит поворотная диафрагма. При этом ЧСД и ЧНД располагаются в одном цилиндре ЦНД. В закрытом положении вентиля 10 часть пара проходит через малые зазоры между сопловыми лопатками и окнами диафрагмы.

Турбина с одним промежуточным регулируемым отбором пара.

Теплофикационные турбины способны обеспечить внешних потребителей одновременно как тепловой, так и электрической энергией. У турбин с промежуточным регулируемым отбором в отличие от турбин с противодавлением, выработка электроэнергии не зависит от тепловой нагрузки.

1 – ЧВД; 2 – ЧНД; 3 – генератор; 4 – конденсатор; 5 – потребитель; 6 – стопорный клапан; 7 – регулирующий клапан свежего пара (обычно группа клапанов, осуществляющих сопловое распределение); 8 – регулирующий клапан ЧНД; 9 – предохранительный клапан; 10 – отсечный клапан; 11 – обратный клапан.

ЧВД и ЧНД – это группы ступеней. ЧВД и ЧНД могут быть расположены в одном или в разных цилиндрах турбины соответственно в ЦВД и ЦНД.

Свежий пар с параметрами Р₀ и t₀ пройдя через клапаны 6 и 7 расширяются в ЧВД до давления Р_п, которое поддерживается постоянным и определяется тепловым потребителем. После ЧВД поток пара разделяется на поток G_n, идущий тепловому потребителю и поток G_к, идущий через регулирующий клапан 8 в ЧНД, где расширяется до давления в конденсаторе Р_к. Изобразим процесс расширения пара в такой турбине.

Процессы: 0-1 – расширение пара в ЧВД; 1-2 – дросселирование пара в клапане 8; 2-3 – расширение пара в ЧНД.

Очевидно, что относительный внутренний КПД всей турбины будет: .

Для ЧВД то же самое: . Для ЧНД: .

Определим электрическую мощность развиваемую турбиной без учета отборов пара на регенерацию: , где , , .

.

Найдем расход свежего пара на турбине: .

Для турбины с регулируемым отбором пара характерно многообразие возможных режимов работы. В первую очередь различают две группы режимов: конденсационные и теплофикационные.

Режим называется конденсационным в случае, когда расход потребителю G_n=0 и турбина работает как обычная конденсационная. При этом клапан 10 закрыт. Регулирование ведется только клапаном 7. Заметим, что 10 не является регулирующим. Его возможное положение: либо закрыт, либо открыт.

Режим называется теплофикационным когда G_n>0. Клапан 10 открыт. Необходимая электрическая мощность и тепловая нагрузка обеспечивается совместным регулированием степени открытия клапанов 7 и 8.

Источник

Турбины с промежуточным регулируемым отбором пара

Нагрузка турбины с противодавлением целиком определяется тепловым потребителем, поэтому, как отмечалось раньше, турбина с противодавлением обычно не может устанавливаться изолированно и должна работать параллельно с конденсационными турбинами. Кроме того, мощность самой турбины с противодавлением и связанного с ней электрического оборудования зачастую используется далеко не полностью, поскольку тепловое потребление или связано с зимним периодом, или зависит от числа смен, работающих в тенлонотребляющем производстве.

Значительно лучшее использование оборудования достигается в турбинах с промежуточным отбором пара, в которых мощность может изменяться в широких пределах независимо от нагрузки теплового потребителя.

в конденсаторе. Остальной поток пара Сп идет к тепловому потребителю. Таким образом, ЧВД турбины с отбором

При отсутствии отборов пара из ЧВД на регенерацию можно написать

турбины с промежуточным от-

бором пара является суммой мощностей ЧВД и ЧНД:

-диаграмме. Если

принять обозначения рис. 9.4, то мощность ЧВД напишется так:

Таким образом, внутренняя мощность всей турбины будет равна

представляет собой использованный теплоперепад для потока пара, прошедшего в конденсатор через обе части турбины.

Из уравнения (9.4) можно найти расход свежего пара, если заданы мощность турбины и количество пара, отбираемого для теплового потребителя, и, кроме того, известны тепловые Перепады и КПД отдельных частей турбины:

Для того чтобы давление отводимого к тепловому потребителю пара поддерживалось на постоянном уровне, помимо клапанов, управляющих впуском пара в ЧВД, перед ЧНД турбины устанавливают также регулирующие клапаны. Изменения давления отбираемого пара воспринимаются регулятором давления.

Для того чтобы проследить зависимость между расходом свежего пара, развиваемой турбиной мощностью и количеством отбираемого пара, построим диаграмму, которая связывает эти величины и называется диаграммой режимов.

диаграммы на рис. 9.5.

Здесь по оси абсцисс отложен относительный пропуск пара

зависит от расхода пара;

пара, выходящего из ЧВД.

будет наименьшим из все возможных располагаемых теилоперепадов ЧНД.

неизменным и производя расчет

через ЧНД.

выраженная в долях

сопз1, можно считать, что в этом случае мощность ЧНД равна

на который необходимо умножить полученную из диаграммы рис. 9.6 мощность ЧНД, зависит только от пропуска пара через ЧВД.

Для рассматриваемого нами примера эта кривая нанесена на диаграмме рис. 9.5.

от количества пара, идущего в конденсатор.

Имея все предварительные данные, можно построить окончательную диаграмму режимов. Для этого перенесем

определяется на основании

которая показывает изменение мощности турбины при постоянном пропуске пара через ЧНД.

Случай, когда

на диаграмме рис. 9.7.

представит собой диаграмму возможных режимов турбины с одним регулируемым отбором пара.

на которую рассчитан электрический генератор.

Увеличение пропуска пара через ЧНД за счет повышения давления пара перед ней сопровождается некоторым снижением экономичности ЧНД, но позволяет в брлее широких пределах использовать мощность турбогенератора. Следует отметить, что повышение давления пара в камере регулируемого отбора уменьшает располагаемый теплоперепад ЧВД и его КПД, а следовательно, и мощность ЧВД. Допуская режимы с повышенным давлением пара перед ЧНД, в диаграмме режимов получаем дополнительную область, которая на рис. 9.7 заштрихована.

, клапаны ЧНД откроются полностью и дальнейшее увеличение пропуска пара через ЧНД достигается за счет роста давления в камере отбора пара. Очевидно, что корпус ЧВД и примыкающие к нему трубопроводы отбираемого пара должны быть рассчитаны на максимальное давление, которое может возникнуть в камере отбора; на это же давление должны быть настроены предохранительные клапаны камеры отбора пара. В части низкого давления прочность рабочих лопаток и промежуточных диафрагм должна быть также рассчитана в соответствии с нагрузками, которые возникают при максимальном пропуске пара.

В том случае, если требуется построить диаграмму режимов для электрической мощности турбогенератора, надо при

суммировании мощностей ЧВД и ЧНД вычесть из суммарной внутренней мощности механические потери и потери в электрическом генераторе. Последние зависят от нагрузки генератора и, следовательно, могут быть построены в зависимости от внутренней мощности турбины.

Часто при построении диаграммы режимов по оси абсцисс откладывают мощность, а по оси ординат — расходы свежего пара. В таком случае она примет вид, представленный на рис. 9.8, где показана диаграмма турбины Т-110/120-12,8-3 ТМЗ при работе с одним регулируемым отбором пара. Иногда строится упрощенная диаграмма режимов с прямыми линиями (рис. 9.9). При этом связь между отбором пара, мощностью и расходом свежего пара может быть выражена аналитически достаточно просто:

—расход пара, необходимый для холостого хода;

— отношение использованных теплоперепадов части низкого давления и всей турбины.

на рис. 9.7)

турбина практически работает как турбина с противодавлением и при заданном расходе отбираемого пара мощность не может быть меньше той, которая соответствует мощности ЧВД.

в диаграмме режимов (рис. 9.7).

Во всех тех случаях, когда по условиям электрической нагрузки турбины от нее не может быть отобран достаточно большой расход пара, в линию теплового потребителя добавляется свежий редуцированный пар и, таким образом, практически достигается любой режим, требуемый тепловым и электрическим потребителями.

В турбинах с отбором пара обычно применяется система регенеративного подогрева питательной воды. Построение диаграммы режимов в этом случае становится более сложным, так как необходимо рассматривать переменный режим всей установки.

Турбины с регулируемым отбором пара наиболее распространены па современных ТЭЦ, так как эти турбины в широком диапазоне режимов удовлетворяют запросам потребителей электроэнергии и теплоты и при этом полно используется оборудование независимо от времени года.

Однако нельзя забывать, что универсальность использования турбины с промежуточным отбором пара достигается ценой некоторого снижения экономичности при отдельных режимах. В самом деле, например, при конденсационном режиме такой турбины при полной нагрузке часть высокого давления оказывается незагруженной по пропуску пара, в то время как часть низкого давления перегружена. Такой режим турбины с отбором, очевидно, менее экономичен, чем режим конденсационной турбины. Понижение экономичности скажется особенно сильно, если при неполных нагрузках и конденсационном режиме или режиме с малыми отборами пара включено в работу регулирование давления промежуточного отбора. В этом случае возникают дополнительные потери дросселирования пара, перетекающего в часть низкого давления.

Точно так же при работе с большими отборами пара турбина с промежуточным отбором оказывается в менее благоприятных условиях, чем турбина с противодавлением, потому что при малом пропуске пара через часть низкоге давления последняя работает с низким КПД или даже потребляет мощность.

Очевидно, что наибольшая экономичность турбины с промежуточным отбором пара достигается при тех режимах, когда через каждук часть протекает оптимальный, обычно расчетный, расход пара.

Если режимы, при которых в основном будет эксплуатироваться турбина, известны наперед, то при проектировании можно так выбрать расчетные пропуски пара, чтобы обеспечить наибольшую экономичность при длительной эксплуатации. Так, например, если известно, что при чисто конденсационном режиме турбина должна развивать лишь небольшую мощность и что электрическая нагрузка турбины возрастает с ростом отбора пара, то расчетный пропуск через ступени низкого давления может быть выбран так, чтобы при чисто конденсационном режиме турбина принимала лишь частичную нагрузку или значительные нагрузки осуществлялись при существенном снижении экономичности. Это позволит сократить размеры лопаток ступеней низкого давления, удешевит трубину и сократит дополнительные потери при ограниченном пропуске пара в ЧНД. Наоборот, если от турбины требуется лишь небольшой отбор пара, то ступени низкого давления рассчитываются на пропуск пара, отвечающий конденсационной работе с полной мощностью, а ступени части высокого давления — на пропуск пара, лишь незначительно превышающий эту величину.

Для турбин с отопительным отбором пара, у которых в летнее время отбор пара существенно сокращается, обычно приходится рассчитывать ступени низкого давления на полный конденсационный пропуск пара. Следует учесть, что при этом несколько повышается давление в конденсаторе, что объясняется, с одной стороны, высокой температурой охлаждающей воды, с другой — большей нагрузкой конденсатора.

Выбор расчетных режимов теплофикационных турбин подробно описан в [2].

Обычно в основу этого выбора закладываются следующие положения.

1. Максимальная конденсационная мощность турбин с ото пительным отбором пара обеспечивается при полном расходе пара через турбину. Это позволяет полностью использовать оборудование ТЭЦ при конденсационном режиме, а в ото пительный период получить дополнительную электрическую мощность, если ограничить тепловую нагрузку. В то же время для турбин с производственным отбором пара, который, как правило, мало меняется в течение всего года, целесообразно, чтобы конденсационная мощность была равна или даже меньше номинальной, а не больше ее, что характерно для турбин с отопительными отборами пара.

расходы пара в конденсатор невелики, то и технико-экономически целесообразно снизить стоимость конденсаторов и системы водоснабжения. Увеличение выходных потерь при конденсационном режиме, характерном для летнего времени, будет незначительным. Из-за больших отборов и соответственно малых массовых расходов пара в конденсаторе в зимний период сокращение общей кольцевой площади будет благоприятно и но экономичности и по надежности, что рассмотрено в § 7.4. Следует учитывать, что при том же расходе пара, что и в конденсационных турбинах, но и меньшем числе потоков в ЦНД через каждый поток проходит больший массовый расход и последние лопатки испытывают большие изгибающие напряжения.

3. В некоторых энергосистемах, в которых относительная мощность ТЭС невелика, приходится использовать ТЭЦ для регулирования электрической нагрузки. Для этого в отопитель ный период применяются различные способы, требующие сохранения тепловой нагрузки: отключение ПВД со снижением расхода свежего пара; повышение давления отопительного отбора с перепуском части сетевой воды помимо сетевых подогрева гелей в целях сохранения заданной температуры подогрева сетевой воды. Все эти методы, так же как ис пользование свежего пара для подогрева сетевой воды в обвод ЦВД, ведут к снижению экономичности турбоустановки, а в ря де случаев и собственно турбины и, главное, уменьшают удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении (см. § 1.4) и тем самым не используются экономически; весьма большие преимущества комбинированной выработки теплоты и электрической энергии.

на диаграмме строятся линии постоянной тепловой нагрузки, в общем случае равной

—расход сетевой воды.

Для частного случая одного сетевого подогревателя

—энтальпия насыщения при давлении отбора.

Турбины с регулируемым отбором пара могут выполняться как с промежуточным перегревом, так и без него. Промежуточный перегрев, как было проанализировано в § 1.3, повышает КПД цикла, КПД собственно турбины и надежность ступеней низкого (уменьшается эрозия лопаток ЦНД) и среднего давления (зона насыщения, чреватая неприятностями, вызываемыми коррозией под напряжением, благоприятно сдвигается в область пониженного давления).

МПа отсутствие промперегрева

может привести к недопустимо большой конечной влажности.

Источник