E.6.1. Выбор номинальных параметров и условий

Перед началом пересчета по любому из методов, разумеется, необходимо прежде всего выбрать условия, к которым приводятся результаты испытания.

Такими условиями, определяющими, например, проектную тепловую схему, являются:

- равенство расходов питательной воды и свежего пара;

- значение давления в деаэраторе;

- значения расходов свежего пара, при которых производятся изменения в схеме (переключения камер отбора пара на деаэратор, изменение направления дренажей системы регенерации и т.п.);

- нагрев питательной воды в насосе и т.д.

Номинальные параметры, к которым приводятся результаты испытания, как правило, соответствуют указанным заводом-изготовителем в технических условиях (ТУ) на поставку турбины, однако в ряде случаев с учетом особенностей конкретных условий эксплуатации некоторые из параметров могут отличаться от выданных заводом-изготовителем.

Е.6.2. Пересчет при постоянном расходе свежего пара (на примере конденсационной турбины К-200-130 ЛМЗ - см. приложение 7)

E.6.2.1. Определение номинальных расходов пара на ПВД

Номинальные расходы пара на ПВД соответствуют условиям равенства расходов питательной воды и свежего пара, а также энтальпии питательной воды на входе в ПВД, отвечающей расчетным значениям давления в деаэраторе и нагрева воды в питательном насосе.

Расчет начинается с последнего по ходу питательной вода ПВД № 7 и ведется по формулам (54)-(56) (обозначения см. разд. Е.2.1):

; (54)

; (55)

; (56)

(величина ,

где - расчетная энтальпия питательной воды на выходе из деаэратора, а D i_пэн - повышение энтальпии питательной воды в питательном насосе).

Е.6.2.2. Определение номинального расхода пара на деаэратор

Значение расхода пара от турбины на деаэратор определяется по формуле

, (57)

где , G_шт.кл, - соответственно сумма номинальных расходов пара на ПВД, расходов пара от штоков клапанов в деаэратор, на уплотнения и эжектор (все, кроме расходов на ПВД, принимаются по непосредственным измерениям, данным испытаний однотипных турбин или тепловых расчетов завода-изготовителя);

, , i_шт.кл, i_упл - энтальпии соответственно основного конденсата перед деаэратором, пара отбора на деаэратор, отсоса от штоков, клапанов и подачи на уплотнения и эжектор.

Б.6.2.3. Определение номинальных расходов пара на ПНД

Расчет ведется аналогично ПВД (сверху вниз) от ПНД № 4 к ПНД № 1 для опытного расхода конденсата через ПНД № 4, скорректированного на изменение расходов пара на ПВД и деаэратор по формуле

(58)

Следует заметить, что при наличии значительных расхождений расходов питательной воды и свежего пара может возникнуть необходимость в дополнительной коррекции расходов пара на подогреватели и деаэратор методом последовательных приближений, вызванная заметными изменениями давления и теплоиспользования греющего пара, а также температурных напоров.

Е.6.2.4. Расчет мощности и удельного расхода теплоты при номинальных условиях

Поправка к мощности в условиях опытов на несоответствие тепловой схемы проектной при неизменном расходе свежего пара вводится по формуле

, (59)

где D G_пj, - разница расходов пара в отбор на каждый ПВД, ПНД и деаэратор в условиях опытов и при проектной тепловой схеме;

, , - использованный теплоперепад до конечной точки расширения соответственно от состояния в отборе на каждый ПВД, ПНД и деаэратор, ккал/кг. Энтальпия пара в конечной точке процесса расширения, находящейся в зоне влажного пара, определяется из уравнения энергетического баланса турбоустановки либо по расчетным данным.

Выбор конечной точки процесса зависит от типа турбины и принятого способа обработки результатов испытаний. В частности, для приведения к расчетной тепловой схеме опытов на конденсационном режиме (турбины всех типов) конечной точкой является конденсатор, опытов на режимах по тепловому графику с многоступенчатым подогревом сетевой воды (турбины с Т-отбором) - камера ВТО или НТО, опытов для построения характеристики ЦВД (турбины с П-отбором) - камера П-отбора.

Для пересчета результатов испытания на проектную тепловую схему иногда применяется метод, основанный на использовании коэффициентов ценности [6].

Далее результаты испытаний корректируются на отклонение параметров свежего пара и пара промперегрева в условиях опытов от номинальных значений. Порядок корректировки зависит от того, в каком виде представлены заводские поправки - к электрической мощности или к удельному расходу теплоты.

Если заводские поправки даны к электрической мощности, то корректируется опытное значение последней. Суммарная поправка к мощности D N_пар находится по формуле

, (60)

где D N_po, D N_to, D N_tпп, D N_{p 2} - поправки к мощности на отклонение давления и температуры свежего пара, температуры пара промперегрева и давления отработавшего пара от номинальных значений;

D N _cosj - поправка на отклонение cosj от номинального значения (приложение 8).

Для определения поправки D N_{p 2} вначале находится значение давления отработавшего пара с учетом изменения расхода пара в конденсатор из-за отличий опытных значений отборов на регенерацию и деаэратор от соответствующих проектной схеме по формуле

(61)

Поправка к мощности на отклонение от определяется по сетке поправок, полученной либо экспериментальным путем, либо по данным завода-изготовителя.

Таким образом, при расходе свежего пара, равном опытному, электрическая мощность при номинальных параметрах и проектной тепловой схеме определяется по формуле

(62)

Для расчета удельного расхода теплоты необходимо построить следующие графические зависимости:

- энтальпия питательной воды за последним ПВД от расхода свежего пара (рис. 2);

- расход пара на промперегрев при проектной тепловой схеме (G_пп), от расхода свежего пара (рис. 3). Значение G_пп рассчитывается по формуле, указанной в разд. Е.2.5, как при номинальных расходах на ПВД № 7 и 6;

- номинальные давления пара за ЦВД () и перед ЦСД () от расхода свежего пара (рис. 4);

- внутренний КПД ЦВД от расхода свежего пара, приведенного к номинальным параметрам, по формуле

; (63)

- энтальпия пара, подаваемого на промперегрев (), от расхода свежего пара.

Эту зависимость можно рассчитать с помощью i - s -диаграммы, задаваясь различными расходами свежего пара и определяя по графикам рис. 4 и 5 величины и ;

- энтальпия пара после промперегрева (i_гпп) от расхода свежего пара. Энтальпию можно определить с помощью i - s -диаграммы при , задаваясь различными расходами свежего пара и получая по графику рис. 4 значения .

С помощью построенных зависимостей, задаваясь через равные промежутки значениями расхода свежего пара, можно определить все составляющие формулы (64) для расчета удельного расхода теплоты при проектной тепловой схеме и номинальных параметрах:

, (64)

где - разность энтальпий свежего пара и питательной воды;

- разность энтальпий пара до и после промперегрева;

G_хпп – расход пара, идущего на промперегрев.

В тех турбоустановках, у которых в состав тепловых схем входят питательные турбонасосы, мощность, принимаемая для расчетов удельного расхода теплоты, находится как сумма мощностей на выводах генератора и внутренней турбопривода питательного насоса. В этом случае в знаменателе формулы (64) появляется дополнительный член, представляющий собой внутреннюю мощность турбопривода питательного насоса в эксплуатационных (гарантийных) условиях. Точно так же учитываются другие механизмы с турбоприводами, например турбовоздуходувки энергоблоков 800 МВт.

На этом приведение экспериментальных данных к номинальным условиям считается законченным. Зависимости G_o, Q_o, q_т от N_т приводятся на графиках рис. 6.

Графическая зависимость полного расхода теплоты на турбину от мощности с достаточной степенью точности представляется в виде прямой линии. Иногда эта линия имеет излом в точке, в которой происходит непропорциональное изменение экономичности за счет работы какого-либо узла, чаще всего органов паровпуска ЦВД. Точка излома в таком случае при построении расходной характеристики должна быть согласована с диаграммой парораспределения и соответствовать расходу свежего пара, при котором начинает открываться один из клапанов. Для устранения влияния субъективного фактора при построении расходной характеристики необходимо эту зависимость получать в виде уравнения Q = a + bN, При этом следует пользоваться методом наименьших квадратов, который заключается в определении коэффициентов:

;

;

где n - количество обрабатываемых опытов, по которым составляется расходная характеристика;

N_i - электрическая мощность в i -м опыте, МВт;

Q_i - расход теплоты в i -м опыте, Гкал/ч.

Задаваясь через определенный интервал мощностью, можно определить удельный расход теплоты на турбину для построения зависимости q = f (N_т) по формуле

(64а)

На расходной характеристике необходимо указывать условия, при которых она построена, а именно: давление и температура свежего пара, температура пара после промперегрева, вакуум в конденсаторе, давление в деаэраторе, потери давления пара в тракте промперегрева, нагрев воды в питательном насосе, расходы пара из отборов турбины сверх нужд регенерации и пр.

Рис. 2. Зависимость температур и энтальпий питательной воды и конденсата после подогревателей от расхода свежего пара

Рис. 3. Расходы пара по отсекам турбины в зависимости от расхода свежего пара

Рис. 4. Зависимость давления пара по ступеням от расходов пара:

а - через последующую ступень; б - свежего пара;

1 - турбина с П-отбором; 2 - конденсационная турбина

Рис. 5. Зависимость внутреннего относительного КПД ЦВД от расхода свежего пара

Рис. 6. Зависимость полного и удельного расходов теплоты и расхода свежего пара на турбину от электрической мощности на выводах генератора:

1, 2 и 3 - соответственно полный, удельный расходы теплоты и расход свежего пара на турбину

При наличии заводских поправочных кривых к удельному расходу теплоты пересчет ведется в приведенной ниже последовательности.

Рассчитывается скорректированная мощность турбоагрегата в условиях опыта () по формуле

(60а)

Определяется скорректированный опытный расход теплоты на турбину () по формуле

, (61а)

где - опытный расход свежего пара на турбину;

- расход пара на промежуточный перегрев, полученный после приведения опытных данных к проектной тепловой схеме;

- опытная энтальпия свежего пара перед турбиной;

- скорректированная опытная энтальпия питательной воды, поступающей в котел из системы регенерации турбоустановки;

- скорректированная опытная энтальпия пара, поступающего в ЦСД после промежуточного перегрева;

- скорректированная опытная энтальпия пара, поступающего на промежуточный перегрев.

Определяется скорректированный опытный удельный расход теплоты на турбину () по формуле

(62а)

Находится удельный расход теплоты на турбину при номинальных условиях по формуле

где , , , - поправки к удельному расходу теплоты на отклонение соответственно температуры и давления свежего пара, температуры пара после промперегрева, потери давления в тракте промперегрева от номинальных значений.

Е.6.3. Пересчет при неизменном положении органов парораспределения (на примере конденсационной турбины без промперегрева)

Ход пересчета состоит из трех этапов и иллюстрируется в i - s -диаграмме рис. 7 и [1].

Рис. 7. Схема пересчета на номинальные параметры при неизменном положении органов парораспределения:

1 и 2 - соответственно давление и температура свежего пара в условиях опыта;

3 и 5 - соответственно давление и температура свежего пара при номинальных условиях;

4 - " фиктивная" температура свежего пара; 6 и 7 - соответственно давление отработавшего пара в условиях опыта и " фиктивное"

Е.6.3.1. Определение " фиктивных" расхода свежего пара и электрической мощности

На первом этапе приведения производится переход при постоянных энтальпиях из начальной (p_o, t_o) и конечной (соответствующей концу адиабатического расширения (р ₂, i _{2 t}) точек процесса в условиях опыта до номинального начального давления () и " фиктивных" начальной температуры () и давления отработавшего пара ().

В результате такого перехода расход свежего пара и мощность (последняя ввиду неизменности теплоперепада) изменяются лишь пропорционально начальному давлению:

; (65)

, (66)

где , - соответственно опытный и " фиктивный" расходы свежего пара;

, - соответственно опытная и " фиктивная" мощность турбины;

D N_сх - суммарная поправка к мощности на отклонение тепловой схемы от проектной (см. разд. Е.6.1).

Е.6.3.2. Введение поправки на отклонение " фиктивной" температуры свежего пара от номинальной

При переходе по изобаре = const от " фиктивной" температуры свежего пара () до номинальной () расход свежего пара () и мощность () определяются по формулам

; (67)

, (68)

где a _to - поправка к мощности за счет различия " фиктивной" и номинальной температур свежего пара (по поправочной кривой).

Значение " фиктивной" температуры свежего пара может быть определено непосредственно по i - s -диаграмме при i_o и р_o либо по формуле

, (69)

где i_o, - соответственно энтальпия свежего пара в условиях опыта и при ;

С_р - удельная теплоемкость при постоянном давлении [16].

Е.6.3.3. Введение поправки к мощности на отклонение опытного давления отработавшего пара от номинального

Для сохранения неизменного теплоперепада после перехода в начальную точку процесса, соответствующую номинальным значениям давления и температуры, " фиктивное" давление отработавшего пара необходимо пересчитать на " приведенное" пропорционально изменению расхода свежего пара, обусловленному изменением начальных параметров, и изменению расхода через последние ступени, вызванному отклонением условий опытной тепловой схемы от проектных, по формуле

, (70)

где G ₂ - расход пара через последние ступени в условиях опыта;

D G_cx - изменение расхода пара через последние ступени вследствие отклонения условий тепловой схемы от проектных.

Окончательный пересчет мощности от " приведенного" давления отработавшего пара () на номинальное () производится на основании так называемой сетки поправок, полученной либо в результате проведения специальных опытов, либо по расчетным данным.

Таким образом, окончательное значение электрической мощности, соответствующее проектной тепловой схеме и номинальным начальным параметрам и давлению отработавшего пара, определяется по формуле

, (71)

где D N_{p 2} - поправка к мощности на отличие от , определяемая по " сетке поправок".

Значение удельного расхода теплоты рассчитывается, как и в методе приведения при неизменном расходе пара, с той лишь разницей, что все компоненты формулы (64) определяются в зависимости от расхода свежего пара, приведенного к номинальным параметрам ().