Разделы сайта
Выбор редакции:
- Шесть примеров грамотного подхода к склонению числительных
- Лицо зимы поэтические цитаты для детей
- Урок русского языка "мягкий знак после шипящих у существительных"
- Щедрое дерево (притча) Как придумать счастливый конец сказки щедрое дерево
- План-конспект урока по окружающему миру на тему "Когда наступит лето?
- Восточная Азия: страны, население, язык, религия, история Являясь противником лженаучных теорий деления человеческих рас на низшие и высшие, он доказал справед
- Классификация категорий годности к военной службе
- Неправильный прикус и армия Неправильный прикус не берут в армию
- К чему снится умершая мама живой: толкования сонников
- Под какими знаками зодиака рождаются в апреле
Реклама
По эксплуатации паровой турбины. По эксплуатации паровой турбины Схема турбины пт 80 75 130 13 |
Задание по курсовому проекту
Тема проекта: Расчёт тепловой схемы ПТУ ПТ-80/100-130/13
Р 0 =130 кг/см 2 ;
Q т =220 МВт;
Давление в нерегулируемых отборах – из справочных данных. Подготовка добавочной воды – от атмосферного деаэратора «Д-1,2».
1. Исходные справочные данные
Таблица1.
Турбина имеет 8 нерегулируемых отборов пара , предназначенных для подогрева питательной воды в подогревателях низкого давления, деаэраторе, в подогревателях высокого давления и для питания приводной турбины главного питательного насоса. Отработавший пар из турбопривода возвращается в турбину.
Турбина имеет два отопительных отбора пара верхний и нижний, предназначенный для одно и двухступенчатого подогрева сетевой воды. Отопительные отборы имеют следующие пределы регулирования давления: Верхний 0,5-2,5 кг/см 2 ; Нижний 0,3-1 кг/см 2 . 2. Расчет бойлерной установки
НБ – нижний бойлер; Обр – обратная сетевая вода. Д ВБ, Д НБ -расход пара на верхний и нижний бойлер соответственно. Температурный график: t пр / t o бр =130 / 70 C; Т пр = 130 0 С (403 К); Т обр = 70 0 С (343 К). Определение параметров пара в теплофикационных отборах Примем равномерный подогрев на ВСП и НСП; Принимаем величину недогрева в сетевых подогревателях Принимаем потери давления в трубопроводах Давление верхнего и нижнего отборов из турбины для ВСП и НСП:
h НБ =355,82 кДж/кг D ВБ (h 5 - h ВБ /)=К W СВ (h ВБ - h НБ) → → D ВБ =1,01∙870,18(418,77-355,82)/(2552,5-448,76)=26,3 кг/с D НБ h 6 + D ВБ h ВБ / +К W СВ h ОБР = КW СВ h НБ +(D ВБ +D НБ) h НБ / → → D НБ =/(2492-384,88)=25,34кг/с D ВБ +D НБ =D Б =26,3+25,34=51,64 кг/с 3. Построение процесса расширения пара в турбине
В таком случае давления на входе в цилиндры (за регулирующими клапанами) составят: Процесс в h,s-диаграмме изображён на рис. 2. 4. Баланс пара и питательной воды.
![]()
![]()
Тогда:
D прод = 0,015D=1,03D К =0,0154D.
Потери конденсата на производство: (1-K пр)D пр =(1-0,6)∙75=30 кг/с. Давление в барабане котла примерно на 20% больше, чем давление свежего пара у турбины (засчет гидравлических потерь), т.е. P к.в. =1,2P 0 =1,2∙12,8=15,36 МПа → Давление в расширителе непрерывной продувки (РНП) примерно на 10% больше, чем в деаэраторе (Д-6), т.е. P РНП =1,1P д =1,1∙5,88=6,5 бар → →
D П.Р.=β∙D прод =0,438∙0,0154D=0,0067D; D В.Р. =(1-β)D прод =(1-0,438)0,0154D=0,00865D. Определяем расход сетевой воды через сетевые подогреватели: Принимаем утечки в системе теплоснабжения 1% от количества циркулирующей воды. Таким образом необходимая производительность хим. водоочистки: 5. Определение параметров пара, питательной воды и конденсата по элементам ПТС.
Определение параметров зависит от конструкции подогревателей (см. рис. 3
). В рассчитываемой схеме все ПНД и ПВД поверхностные. 5.1. Повышением энтальпии в конденсатном насосе пренебрегаем. Тогда параметры конденсата перед ЭП:
5.2. Принимаем подогрев основного конденсата в эжекторном подогревателе равным 5°С.
5.3. Подогрев воды в сальниковом подогревателе (СП) принимаем равным 5°С.
5.4. ПНД-1 – отключен. Питается паром из VI отбора.
°С, Питается паром из V отбора. Давление греющего пара в корпусе подогревателя:
Параметры воды за подогревателем: °С, Предварительно задаемся повышением температуры за счет смешения потоков перед ПНД-3 на Питается паром из IV отбора. Давление греющего пара в корпусе подогревателя:
Параметры воды за подогревателем: °С, Параметры греющей среды в охладителе дренажа: 5.8. Деаэратор питательной воды. Деаэратор питательной воды работает при постоянном давлении пара в корпусе Р Д-6 =5,88 бар → t Д-6 Н =158 ˚С, h’ Д-6 =667 кДж/кг, h” Д-6 =2755,54 кДж/кг, 5.9. Питательный насос. КПД насоса примем Давление нагнетания: МПа. °С, а параметры греющей среды в охладителе дренажа: °С; Задаёмся подогревом в ОП-7 равным 17,5 °С. Тогда температура воды за ПВД-7 равна °С, а параметры греющей среды в охладителе дренажа: °С; Давление питательной воды после ПВД-7 равно: Параметры воды за собственно подогревателем. Удельный расход теплоты при двухступенчатом подогреве сетевой воды. Условия : G к3-4 = Gвх ЧСД + 5 т/ч; t к - см. рис. ; t 1в ≈ 20 °С; W @ 8000 м3/ч Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; t 1в ≈ 20 °С; W @ 8000 м3/ч; Δi ПЭН = 7 ккал/кг
а ) на отклонение давления свежего пара от номинального на ± 0,5 МПа (5 кгс/см2) α q т = ± 0,05 %; α G 0 = ± 0,25 % б ) на отклонение температуры свежего пара от номинальной на ± 5 °С в ) на отклонение расхода питательной воды от номинального на ± 10 % G 0 г ) на отклонение температуры питательной воды от номинальной на ± 10 °С
а ) на отключение группы ПВД б ) на отклонение давления отработавшего пара от номинального в ) на отклонение давления отработавшего пара от номинального Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; G пит = G 0 Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С Условия : G пит = G 0; Р 9 = 0,6 МПа (6 кгс/см2); t пит - см. рис. ; t к - см. рис. Условия : G пит = G 0; t пит - см. рис. ; Р 9 = 0,6 МПа (6 кгс/см2) Условия : Р п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); i п = 715 ккал/кг; t к - см. рис. Примечание. Z = 0 - регулирующая диафрагма закрыта. Z = макс - регулирующая диафрагма полностью открыта. Условия : Р вто = 0,12 МПа (1,2 кгс/см2); Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2)
Условия : Р п = 1,3 МПа (13 кгс/см2) при Gвх ЧСД ≤ 221,5 т/ч; Р п = Gвх ЧСД/17 - при Gвх ЧСД > 221,5 т/ч; i п = 715 ккал/кг; Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); t к - см. рис. , ; τ2 = f (P ВТО) - см. рис. ; Q т = 0 Гкал/(кВт · ч)
Условия : Р 0 = 1,3 (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; Р НТО = 0,06 (0,6 кгс/см2); Р 2 @ 4 кПа (0,04 кгс/см2)
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 ° С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р НТО = 0,09 МПа (0,9 кгс/см2); Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0.
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 ° С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р ВТО = 0,12 МПа (1,2 кгс/см2); Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0; τ2 = 52 ° С.
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 ° С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р ВТО и Р НТО = f (Gвх ЧСД) - см. рис. 30; Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р НТО = 0,09 МПа (0,9 кгс/см2); Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0; Q т = 0
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р ВТО = 0,12 МПа (1,2 кгс/см2); Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0; τ2 = 52 °С; Q т = 0.
Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °С; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); Р ВТО и Р НТО = f (Gвх ЧСД) - см. рис. ; Р 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); G пит = G 0.
а ) минимально возможное давление в верхнем Т -отборе и расчетная температура обратной сетевой воды б ) поправка на температуру обратной сетевой воды
1 На основании данных ПОТ ЛМЗ. На отклонение давления свежего пара от номинального на ±1 МПа (10 кгс/см2): к полному расходу теплоты к расходу свежего пара
1 На основании данных ПОТ ЛМЗ. На отклонение температуры свежего пара от номинальной на ±10 °С: к полному расходу теплоты к расходу свежего пара
1 На основании данных ПОТ ЛМЗ. На отклонение давления в П -отборе от номинального на ± 1 МПа (1 кгс/см2): к полному расходу теплоты к расходу свежего пара
а ) паром производственного отбора Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 ° C ; P п = 1,3 МПа (13 кгс/см2); ηэм = 0,975. б ) паром верхнего и нижнего теплофикационных отборов Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 °C; Р ВТО = 0,12 МПа (1,2 кгс/см2); ηэм = 0,975 в ) паром нижнего теплофикационного отбора Условия : Р 0 = 13 МПа (130 кгс/см2); t 0 = 555 ° C ; Р НТО = 0,09 МПа (0,9 кгс/см2); ηэм = 0,975
а ) на давление в производственном отборе б ) на давление в верхнем теплофикационном отборе в ) на давление в нижнем теплофикационном отборе Приложение1. УСЛОВИЯ СОСТАВЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ Типовая энергетическая характеристика составлена на основании отчетов о тепловых испытаниях двух турбоагрегатов: на Кишиневской ТЭЦ-2 (работа выполнена Южтехэнерго) и на ТЭЦ-21 Мосэнерго (работа выполнена МГП ПО «Союзтехэнерго»). Характеристика отражает среднюю экономичность турбоагрегата, прошедшего капитальный ремонт и работающего по тепловой схеме, представленной на рис. ; при следующих параметрах и условиях, принятых за номинальные: Давление и температура свежего пара перед стопорным клапаном турбины - 13 (130 кгс/см2)* и 555 °С; * В тексте и на графиках - абсолютное давление. Давление в регулируемом производственном отборе - 13 (13 кгс/см2) с естественным повышением при расходах на входе в ЧСД более 221,5 т/ч; Давление в верхнем теплофикационном отборе - 0,12 (1,2 кгс/см2) при двухступенчатой схеме подогрева сетевой воды; Давление в нижнем теплофикационном отборе - 0,09 (0,9 кгс/см2) при одноступенчатой схеме подогреве сетевой воды; Давление в регулируемом производственном отборе, верхнем и нижнем теплофикационных отборах при конденсационном режиме с отключенными регуляторами давления - рис. и ; Давление отработавшего пара: а) для характеристики конденсационного режима и работы с отборами при одноступенчатом и двухступенчатом подогреве сетевой воды при постоянном давлении - 5 кПа (0,05 кгс/см2); б) для характеристики конденсационного режима при постоянном расходе и температуре охлаждающей воды - в соответствии с тепловой характеристикой конденсатора при t 1в = 20 °С и W = 8000 м3/ч; Система регенерации высокого и низкого давления включена полностью, деаэратор 0,6 (6 кгс/см2) питается паром производственного отбора; Расход питательной воды равен расходу свежего пара, возврат 100 % конденсата производственного отбора при t = 100 °С осуществлен в деаэратор 0,6 (6 кгс/см2); Температура питательной воды и основного конденсата за подогревателями соответствует зависимостям приведенным на рис. , , , , ; Прирост энтальпии питательной воды в питательном насосе - 7 ккал/кг; Электромеханический КПД турбоагрегата принят по данным испытания однотипного турбоагрегата, проведенного Донтехэнерго; Пределы регулирования давления в отборах: а) производственном - 1,3 ± 0,3 (13 ± 3 кгс/см2); б) верхнем теплофикационном при двухступенчатой схеме подогрева сетевой воды - 0,05 - 0,25 (0,5 - 2,5 кгс/см2); а) нижнем теплофикационном при одноступенчатой схеме подогрева сетевой воды - 0,03 - 0,10 (0,3 - 1,0 кгс/см2). Нагрев сетевой воды в теплофикационной установке при двухступенчатой схеме подогрева сетевой воды, определяемый заводскими расчетными зависимостями τ2р = f (P ВТО) и τ1 = f (Q т, P ВТО) составляет 44 - 48 °С для максимальных теплофикационных нагрузок при давлениях P ВТО = 0,07 ÷ 0,20 (0,7 ÷ 2,0 кгс/см2). Положенные в основу настоящей Типовой энергетической характеристика данные испытания обработаны с использованием «Таблиц теплофизических свойств воды и водяного пара» (М.: Издательство стандартов, 1969). По условиям ПОТ ЛМЗ - возвращаемый конденсат производственного отбора вводится при температуре 100 °С в линию основного конденсата после ПНД № 2. При составлении Типовой энергетической характеристики принято, что он вводится при той же температуре непосредственно в деаэратор 0,6 (6 кгс/см2). По условиям ПОТ ЛМЗ при двухступенчатом подогреве сетевой воды и режимах с расходом пара на входе в ЧСД более 240 т/ч (максимальная электрическая нагрузка при малом производственном отборе) ПНД № 4 полностью отключается. При составлении Типовой энергетической характеристики принято, что при расходе на входе в ЧСД свыше 190 т/ч часть конденсата направляется в обвод ПНД № 4 с таким расчетом, чтобы температура его перед деаэратором не превышала 150 °С. Это требуется для обеспечения хорошей деаэрации конденсата. 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБОРУДОВАНИЯ, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ТУРБОУСТАНОВКИ В состав турбоагрегата наряду с турбиной входит следующее оборудование: Генератор ТВФ-120-2 завода «Электросила» с водородным охлаждением; Двухходовой конденсатор 80 КЦС-1 общей поверхностью 3000 м2, из них 765 м2 приходится на долю встроенного пучка; Четыре подогревателя низкого давления: ПНД № 1, встроенный в конденсатор, ПНД № 2 - ПН-130-16-9-11, ПНД № 3 и 4 - ПН-200-16-7-1; Один деаэратор 0,6 (6 кгс/см2); Три подогревателя высокого давления: ПВД № 5 - ПВ-425-230-23-1, ПВД № 6 - ПВ-425-230-35-1, ПВД № 7 - ПВ-500-230-50; Два циркуляционных насоса 24НДН подачей 5000 м3/ч и давлением 26 м вод. ст. с электродвигателями по 500 кВт каждый; Три конденсатных насоса КН 80/155 с приводом от электродвигателей мощностью 75 кВт каждый (количество находящихся в работе насосов зависит от расхода пара в конденсатор); Два основных трехступенчатых эжектора ЭП-3-701 и один пусковой ЭП1-1100-1 (постоянно в работе один основной эжектор); Два подогревателя сетевой воды (верхний и нижний) ПСГ-1300-3-8-10 поверхностью 1300 м2 каждый, рассчитанные на пропуск 2300 м3/ч сетевой воды; Четыре конденсатных насоса подогревателей сетевой воды КН-КС 80/155 с приводом от электродвигателей мощностью 75 кВт каждый (по два насоса у каждого ПСГ); Один сетевой насос I подъема СЭ-5000-70-6 с электродвигателем 500 кВт; Один сетевой насос II подъема СЭ-5000-160 с электродвигателем 1600 кВт. 3. КОНДЕНСАЦИОННЫЙ РЕЖИМ При конденсационном режиме с отключенными регуляторами давления полный расход теплоты брутто и расход свежего пара в зависимости от мощности на выводах генератора выражается уравнениями: При постоянном давлении в конденсаторе P 2 = 5 кПа (0,05 кгс/см2); Q 0 = 15,6 + 2,04N т; G 0 = 6,6 + 3,72N т + 0,11(N т - 69,2); При постоянном расходе (W = 8000 м3/ч) и температуре (t 1в = 20 °С) охлаждающей воды Q 0 = 13,2 + 2,10N т; G 0 = 3,6 + 3,80N т + 0,15(N т - 68,4). Приведенные уравнения действительны в пределах изменения мощности от 40 до 80 МВт. Расходы теплоты и свежего пара при конденсационном режиме для заданной мощности определяются по приведенным зависимостям с последующим введением необходимых поправок по соответствующим графикам. Эти поправки учитывают отличие эксплуатационных условий от номинальных (для которых составлена Типовая характеристика) и служат для пересчета данных характеристики на эксплуатационные условия. При обратном пересчете знаки поправок меняются на обратные. Поправки корректируют расходы теплоты и свежего пара при неизменной мощности. При отклонении нескольких параметров от номинальных значений поправки алгебраически суммируются. 4. РЕЖИМ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ОТБОРАМИ При включенных регулируемых отборах турбоагрегат может работать при одноступенчатой и двухступенчатой схемах подогрева сетевой воды. Возможна также работа без теплофикационного отбора с одним производственным. Соответствующие типовые диаграммы режимов по расходу пара и зависимости удельного расхода теплоты от мощности и производственного отбора даны на рис. - , а удельные выработки электроэнергии на тепловом потреблении на рис. - . Диаграммы режимов рассчитаны по схеме, применяемой ПОТ ЛМЗ, и изображены на двух полях. Верхнее поле является диаграммой режимов (Гкал/ч) турбины с одним производственным отбором при Q т = 0. При включении теплофикационной нагрузки и прочих неизменных условиях происходит разгрузка либо только 28 - 30-й ступеней (при включенном одном нижнем сетевом подогревателе), либо 26 - 30-й ступеней (при включенных двух сетевых подогревателях) и снижение мощности турбины. Значение снижения мощности зависит от теплофикационной нагрузки и определяется ΔN Qт = KQ т, где K - определенное при испытаниях удельное изменение мощности турбины ΔN Qт/ΔQ т, равное 0,160 МВт/(Гкал · ч) при одноступенчатом подогреве, и 0,183 МВт/(Гкал · ч) при двухступенчатом подогреве сетевой воды (рис. 31 и 32). Отсюда следует, что расход свежего пара при заданной мощности N т и двух (производственном и теплофикационном) отборах будет по верхнему полю соответствовать некоторой фиктивной мощности N фт и одному производственному отбору N фт = N т + ΔN Qт. Наклонные прямые нижнего поля диаграммы позволяют определить графически по заданной мощности турбины и теплофикационной нагрузке значение N фт, а по нему и производственному отбору расход свежего пара. Значения удельных расходов теплоты и удельных выработок электроэнергии на тепловом потреблении подсчитаны по данным, взятым из расчета диаграмм режимов. В основе графиков зависимости удельного расхода теплоты от мощности и производственного отбора лежат те же соображения, что и в основе диаграммы режимов ПОТ ЛМЗ. График такого типа предложен турбинным цехом МГП ПО «Союзтехэнерго» («Промышленная энергетика», 1978, № 2). Он предпочтительнее системы графиков q т = f (N т, Q т) при различных Q п = const, поскольку пользование им удобнее. Графики удельного расхода теплоты по соображениям непринципиального характера выполнены без нижнего поля; методика пользования ими пояснена примерами. Данных, характеризующих режим при трехступенчатом подогреве сетевой воды, типовая характеристика не содержит, поскольку такой режим на установках данного типа в период проведения испытаний нигде не был освоен. Влияние отклонений параметров от принятых при расчете Типовой характеристики за номинальные учитывается двояко: а) параметров, не влияющих на теплопотребление в котле и отпуск теплоты потребителю при неизменных массовых расходах G 0, G п и G т, - внесением поправок к заданной мощности N т(N т + KQ т). Соответственно этой исправленной мощности по рис. - определяются расход свежего пара, удельный расход теплоты и полный расход теплоты; б) поправки на P 0, t 0 и P п вносятся к найденным после внесения указанных выше поправок к расходу свежего пара и полному расходу теплоты, после чего подсчитывается расход свежего пара и расход теплоты (полный и удельный) для заданных условий. Данные для поправочных кривых на давление свежего пара рассчитаны с использованием результатов испытания; все прочие поправочные кривые составлены на основе данных ПОТ ЛМЗ. 5. ПРИМЕРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ТЕПЛОТЫ, РАСХОДА СВЕЖЕГО ПАРА И УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ВЫРАБОТОК Пример 1. Конденсационный режим с отключенными регуляторами давления в отборах. Дано: N т = 70 МВт; P 0 = 12,5 (125 кгс/см2); t 0 = 550 °С; Р 2 = 8 кПа (0,08 кгс/см2); G пит = 0,93G 0; Δt пит = t пит - t нпит = -7 °С. Требуется определить полный и удельный расходы теплоты брутто и расход свежего пара при заданных условиях. Последовательность и результаты приведены в табл. . Таблица П1
* Давления в отборах ЧСНД и температура конденсата по ПНД могут быть определены по графикам конденсационного режима в зависимости от G ЧСДвх, при соотношении G ЧСДвх/G 0 = 0,83. 6. УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Первые десять дисков ротора низкого давления откованы заодно с валом, остальные три диска – насадные. Роторы ЦВД и ЦНД соединяются между собой жестко с помощью фланцев, откованных заодно с роторами. Роторы ЦНД и генератора типа ТВФ–120–2 соединяются жесткой муфтой. Парораспределение турбины – сопловое. Свежий пар подается к отдельно стоящей сопловой коробке, в которой расположен автоматический затвор, откуда по перепускным трубам пар поступает к регулирующим клапанам турбины. По выходе из ЦВД часть пара идет в регулируемый производственный отбор, остальная часть направляется в ЦНД. Отопительные отборы осуществляются из соответствующих камер ЦНД. Фикспункт турбины расположен на раме турбины со стороны генератора, и агрегат расширяется в сторону переднего подшипника. Для сокращения времени прогрева и улучшения условий пусков предусмотрены паровой обогрев фланцев и шпилек и подвод острого пара на переднее уплотнение ЦВД. Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим валопровод агрегат с частотой 0,0067. Лопаточный аппарат турбины рассчитан и настроен на работу при частоте сети 50 Гц, что соответствует вращению ротора 50.Допускаеться длительная работа турбины при частоте сети от 49 до 50,5 Гц. Высота фундамента турбоагрегата от уровня пола конденсационного помещения до уровня пола машинного зала составляет 8 м. 2.1 Описание принципиальной тепловой схемы турбины ПТ–80/100–130/13 Конденсационное устройство включает в себя конденсаторную группу, воздухоудаляющее устройство, конденсатные и циркуляционные насосы, эжектор циркуляционной системы, водяные фильтры, трубопроводы с необходимой арматурой. Конденсаторная группа состоит из одного конденсатора со встроенным пучком общей поверхностью охлаждения 3000 м² и предназначена для конденсации поступающего в него пара, создания разряжения в выхлопном патрубке турбины и сохранения конденсата, а также для использования тепла пара, поступающего в конденсатор, на режимах работы по тепловому графику для подогрева подпиточной воды во встроенном пучке. Конденсатор имеет встроенную в паровую часть специальную камеру, в которой устанавливается секция ПНД №1. Остальные ПНД устанавливаются отдельной группой. Регенеративная установка предназначена для подогрева питательной воды паром, отбираемым из нерегулируемых отборов турбины, и имеет четыре ступени ПНД, три ступени ПВД и деаэратор. Все подогреватели – поверхностного типа. ПВД № 5,6 и 7 – вертикальной конструкции со встроенными пароохладителями и охладителями дренажа. ПВД снабжаются групповой защитой, состоящей из автоматических выпускного и обратного клапанов на входе и выходе воды, автоматического клапана с электромагнитом, трубопровода пуска и отключения подогревателей. ПВД и ПНД (кроме ПНД №1) снабжены регулирующими клапанами отвода конденсата, управляемыми электронными регуляторами. Слив конденсата греющего пара из подогревателей – каскадный. Из ПНД №2 конденсат откачивается сливным насосом. Установка для подогрева сетевой воды включает в себя два сетевых подогревателя, конденсатные и сетевые насосы. Каждый подогреватель представляет собой горизонтальный пароводяной теплообменный аппарат с поверхностью теплообмена 1300 м², которая образована прямыми латунными трубами, развальцованными с обеих сторон в трубных досках. 3 Выбор вспомогательного оборудования тепловой схемы станции 3.1 Оборудование, поставляемое в комплекте с турбиной Т.к. конденсатор, основной эжектор, подогреватели низкого и высокого давления поставляются на проектируемую станцию вместе с турбиной, то для установки на станции применяются: а) Конденсатор типа 80–КЦСТ–1 в количестве трёх штук, по одному на каждую турбину; б) Основной эжектор типа ЭП–3–700–1 в количестве шести штук, по два на каждую турбину; в) Подогреватели низкого давления типа ПН–130–16–10–II (ПНД №2) и ПН–200–16–4–I (ПНД №3,4); г) Подогреватели высокого давления типа ПВ–450–230–25 (ПВД №1), ПВ–450–230–35 (ПВД №2) и ПВ–450–230–50 (ПВД № 3). Характеристики приведенного оборудования сведены в таблицы 2, 3, 4, 5. Таблица 2 – характеристики конденсатора Таблица 3 – характеристики основного эжектора конденсатора
Предисловие к первой частиМоделирование паровых турбин — повседневная задача сотен людей в нашей стране. Вместо слова модель
принято говорить расходная характеристика
. Расходные характеристики паровых турбин используют при решении таких задач, как вычисление удельного расхода условного топлива на электроэнергию и тепло, производимые ТЭЦ; оптимизация работы ТЭЦ; планирование и ведение режимов ТЭЦ. Мною разработана новая расходная характеристика паровой турбины
— линеаризованная расходная характеристика паровой турбины. Разработанная расходная характеристика удобна и эффективна в решении указанных задач. Однако на текущий момент она описана лишь в двух научных работах:
И сейчас в своем блоге мне бы хотелось:
1. Исходные данныеИсходными данными для построения линеаризованной расходной характеристики могут быть
В тех случаях, когда фактические значения Q 0 , N, Q п, Q т недоступны, можно обработать номограммы q т брутто. Они, в свою очередь, были получены на основании измерений. Подробнее об испытаниях турбин читайте в Горнштейн В.М. и др. Методы оптимизации режимов энергосистем
. 2. Алгоритм построения линеаризованной расходной характеристикиАлгоритм построения состоит из трех шагов.
При работе с номограммами q т брутто первый шаг осуществляется быстро. Такую работу называют оцифровкой
(digitizing). Оцифровка 9 номограмм для текущего примера заняла у меня около 40 минут. Второй и третий шаг требуют применения математических пакетов. Я люблю и много лет использую MATLAB. Мой пример построения линеаризованной расходной характеристики выполнен именно в нем. Пример можно скачать по ссылке , запустить и самостоятельно разобраться в методе построения линеаризованной расходной характеристики. Расходная характеристика для рассматриваемой турбины строилась для следующих фиксированных значений параметров режима:
1) Номограммы удельного расхода q т брутто
на выработку электроэнергии (отмеченные красные точки оцифрованы — перенесены в таблицу):
2) Результат оцифровки
(каждому файлу csv соответствует файл png):
3) Скрипт MATLAB
с расчетами и построением графиков:
4) Результат оцифровки номограмм и результат построения линеаризованной расходной характеристики
в табличном виде:
Шаг 1. Перевод номограмм или результатов измерений в табличный вид1. Обработка исходных данныхИсходными данными для нашего примера являются номограммы q т брутто. Для перевода в цифровой вид множества номограмм нужен специальный инструмент. Я многократно использовала web-приложение для этих целей. Приложение просто, удобно, однако не имеет достаточной гибкости для автоматизации процесса. Часть работы приходится делать вручную. На данном шаге важно оцифровать крайние точки номограмм, которые задают границы регулировочного диапазона работы паровой турбины
. Работа состояла в том, чтобы в каждом файле png при помощи приложения отметить точки расходной характеристики, скачать полученный csv и собрать все данные в одной таблице. Результат оцифровки можно найти в файле PT-80-linear-characteristic-curve.xlsx, лист «PT-80», таблица «Исходные данные». 2. Приведение единиц измерения к единицам мощности$$display$$\begin{equation} Q_0 = \frac {q_T \cdot N} {1000} + Q_П + Q_Т \qquad (1) \end{equation}$$display$$ и приводим все исходные величины к МВт. Расчеты реализованы средствами MS Excel. Полученная таблица «Исходные данные (ед. мощности)» является результатом первого шага алгоритма. Шаг 2. Линеаризация расходной характеристики паровой турбины1. Проверка работы MATLABНа данном шаге требуется установить и открыть MATLAB версии не ниже 7.3 (это старая версия, текущая 8.0). В MATLAB открыть файл PT_80_linear_characteristic_curve.m, запустить его и убедиться в работоспособности. Все работает корректно, если по итогам запуска скрипта в командной строке вы увидели следующее сообщение: Значения считаны из файла PT_80_linear_characteristic_curve.xlsx за 1 сек Коэффициенты: a(N) = 2.317, a(Qп) = 0.621, a(Qт) = 0.255, a0 = 33.874 Средняя ошибка = 0.006, (0.57%) Число граничных точек регулировочного диапазона = 37 Если у вас возникли ошибки, то разберитесь самостоятельно, как их исправить. 2. ВычисленияВсе вычисления реализованы в файле PT_80_linear_characteristic_curve.m. Рассмотрим его по частям. 1) Укажем название исходного файла, лист, диапазон ячеек, содержащий полученную на предыдущем шаге таблицу «Исходные данные (ед. мощности)». XLSFileName = "PT_80_linear_characteristic_curve.xlsx"; XLSSheetName = "PT-80"; XLSRange = "F3:I334"; 2) Считаем исходные данные в MATLAB. sourceData = xlsread(XLSFileName, XLSSheetName, XLSRange); N = sourceData(:,1); Qm = sourceData(:,2); Ql = sourceData(:,3); Q0 = sourceData(:,4); fprintf("Значения считаны из файла %s за %1.0f сек\n", XLSFileName, toc); Используем переменную Qm для расхода пара среднего давления Q п, индекс m
от middle
— средний; аналогично используем переменную Ql для расхода пара низкого давления Q n , индекс l
от low
— низкий. 3) Определим коэффициенты α i . Вспомним общую формулу расходной характеристики $$display$$\begin{equation} Q_0 = f(N, Q_П, Q_Т) \qquad (2) \end{equation}$$display$$ и укажем независимые (x_digit) и зависимые (y_digit) переменные. x_digit = ; % электроэнергия N, промышленный пар Qп, теплофикационный пар Qт, единичный вектор y_digit = Q0; % расход острого пара Q0 Если вам непонятно, зачем в матрице x_digit единичный вектор (последний столбец), то читайте материалы по линейной регрессии. На тему регрессионного анализа рекомендую книгу Draper N., Smith H. Applied regression analysis
. New York: Wiley, In press, 1981. 693 p. (есть на русском языке). Уравнение линеаризованной расходной характеристики паровой турбины $$display$$\begin{equation} Q_0 = \alpha_N \cdot N + \alpha_П \cdot Q_П + \alpha_Т \cdot Q_Т + \alpha_0 \qquad (3) \end{equation}$$display$$ является моделью множественной линейной регрессии. Коэффициенты α i определим при помощи «большого блага цивилизации»
— метода наименьших квадратов. Отдельно отмечу, что метод наименьших квадратов разработан Гауссом в 1795 году. В MATLAB это делается одной строчкой. A = regress(y_digit, x_digit); fprintf("Коэффициенты: a(N) = %4.3f, a(Qп) = %4.3f, a(Qт) = %4.3f, a0 = %4.3f\n",... A); Переменная A содержит искомые коэффициенты (см. сообщение в командной строке MATLAB). Таким образом, полученная линеаризованная расходная характеристика паровой турбины ПТ-80 имеет вид $$display$$\begin{equation} Q_0 = 2.317 \cdot N + 0.621 \cdot Q_П + 0.255 \cdot Q_Т + 33.874 \qquad (4) \end{equation}$$display$$ 4) Оценим ошибку линеаризации полученной расходной характеристики. y_model = x_digit * A; err = abs(y_model - y_digit) ./ y_digit; fprintf("Средняя ошибка = %1.3f, (%4.2f%%)\n\n", mean(err), mean(err)*100); Ошибка линеаризации равна 0,57%
(см. сообщение в командной строке MATLAB). Для оценки удобства использования линеаризованной расходной характеристики паровой турбины решим задачу вычисления расхода пара высокого давления Q 0 при известных значениях нагрузки N, Q п, Q т. Пусть N = 82.3 МВт, Q п = 55.5 МВт, Q т = 62.4 МВт, тогда $$display$$\begin{equation} Q_0 = 2.317 \cdot 82,3 + 0.621 \cdot 55,5 + 0.255 \cdot 62,4 + 33.874 = 274,9 \qquad (5) \end{equation}$$display$$ Напомню, что средняя ошибка вычислений составляет 0,57%. Вернемся к вопросу, чем линеаризованная расходная характеристика паровой турбины принципиально удобнее номограмм удельного расхода q т брутто на выработку электроэнергии? Чтобы понять принципиальную разницу на практике, решите две задачи.
Очевидно, что в первой задаче определение значений q т брутто на глаз чревато грубыми ошибками. Вторая задача громоздка для автоматизации. Поскольку значения q т брутто нелинейны
, то для такой автоматизации число оцифрованных точек в десятки раз больше, чем в текущем примере. Одной оцифровки недостаточно, также необходимо реализовать алгоритм интерполяции
(нахождения значений между точками) нелинейных значений брутто. Шаг 3. Определение границ регулировочного диапазона работы паровой турбины1. ВычисленияДля вычисления регулировочного диапазона воспользуемся другим «благом цивилизации»
— методом выпуклой оболочки, convex hull. В MATLAB это делается следующим образом. indexCH = convhull(N, Qm, Ql, "simplify", true); index = unique(indexCH); regRange = ; regRangeQ0 = * A; fprintf("Число граничных точек регулировочного диапазона = %d\n\n", size(index,1)); Метод convhull() определяет граничные точки регулировочного диапазона
, заданного значениями переменных N, Qm, Ql. Переменная indexCH содержит вершины треугольников, построенных при помощи триангуляции Делоне. Переменная regRange содержит граничные точки регулировочного диапазона; переменная regRangeQ0 — значения расхода пара высокого давления для граничных точек регулировочного диапазона. Результат вычислений можно найти в файле PT_80_linear_characteristic_curve.xlsx, лист «PT-80-result», таблица «Границы регулировочного диапазона». Линеаризованная расходная характеристика построена. Она представляет собой формулу и 37 точек, задающих границы (оболочку) регулировочного диапазона в соответствующей таблице. 2. ПроверкаПри автоматизации процессов расчета Q 0 необходимо проверять, находится ли некоторая точка со значениями N, Q п, Q т внутри регулировочного диапазона или за его пределами (режим технически не реализуем). В MATLAB это можно делать следующим образом. Задаем значения N, Q п, Q т, которые мы хотим проверить. n = 75; qm = 120; ql = 50; Проверяем. in1 = inpolygon(n, qm, regRange(:,1),regRange(:,2)); in2 = inpolygon(qm, ql, regRange(:,2),regRange(:,3)); in = in1 && in2; if in fprintf("Точка N = %3.2f МВт, Qп = %3.2f МВт, Qт = %3.2f МВт находится внутри регулировочного диапазона\n", n, qm, ql); else fprintf("Точка N = %3.2f МВт, Qп = %3.2f МВт, Qт = %3.2f МВт находится снаружи регулировочного диапазона (технически недостижима)\n", n, qm, ql); end Проверка осуществляется в два шага:
Если обе переменные равны 1 (true), то искомая точка находится внутри оболочки, задающей регулировочный диапазон работы паровой турбины. Иллюстрация полученной линеаризованной расходной характеристики паровой турбиныНаиболее «щедрые блага цивилизации»
нам достались в части иллюстрации результатов расчетов. Предварительно нужно сказать, что пространство, в котором мы строим графики, т. е. пространство с осями x – N, y – Q т, z – Q 0 , w – Q п, называем режимным пространством (см. Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России ). Каждая точка этого пространства определяет некоторый режим работы паровой турбины. Режим может быть
Если говорить о конденсационном режиме работы паровой турбины (Q п = 0, Q т = 0), то линеаризованная расходная характеристика
представляет собой отрезок прямой
. Если говорить о турбине Т-типа, то линеаризованная расходная характеристика представляет собой плоский многоугольник в трехмерном режимном пространстве
с осями x – N, y – Q т, z – Q 0 , который легко визуализировать. Для турбины ПТ-типа визуализация наиболее сложная, поскольку линеаризованная расходная характеристика такой турбины представляет плоский многоугольник в четырехмерном пространстве
(пояснения и примеры см. в Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России, раздел Линеаризация расходной характеристики турбины
). 1. Иллюстрация полученной линеаризованной расходной характеристики паровой турбиныПостроим значения таблицы «Исходные данные (ед. мощности)» в режимном пространстве. Рис. 3. Исходные точки расходной характеристики в режимном пространстве с осями x – N, y – Q т, z – Q 0 Поскольку построить зависимость в четырехмерном пространстве мы не можем, до такого блага цивилизации еще не дошли, оперируем значениями Q п следующим образом: исключаем их (рис. 3), зафиксируем (рис. 4) (см. код построения графиков в MATLAB). Зафиксируем значение Q п = 40 МВт и построим исходные точки и линеаризованную расходную характеристику. Рис. 4. Исходные точки расходной характеристики (синие точки), линеаризованная расходная характеристика (зеленый плоский многоугольник) Вернемся к полученной нами формуле линеаризованной расходной характеристики (4). Если зафиксировать Q п = 40 МВт МВт, то формула будет иметь вид $$display$$\begin{equation} Q_0 = 2.317 \cdot N + 0.255 \cdot Q_Т + 58.714 \qquad (6) \end{equation}$$display$$ Данная модель задает плоский многоугольник в трехмерном пространстве с осями x – N, y – Q т, z – Q 0 по аналогии с турбиной Т-типа (его мы и видим на рис. 4). Много лет назад, когда разрабатывали номограммы q т брутто, на этапе анализа исходных данных совершили принципиальную ошибку. Вместо применения метода наименьших квадратов и построения линеаризованной расходной характеристики паровой турбины по неведомой причине сделали примитивный расчет: $$display$$\begin{equation} Q_0(N) = Q_э = Q_0 - Q_Т - Q_П \qquad (7) \end{equation}$$display$$ Вычли из расхода пара высокого давления Q 0 расходы паров Q т, Q п и отнесли полученную разницу Q 0 (N) = Q э на выработку электроэнергии. Полученную величину Q 0 (N) = Q э поделили на N и перевели в ккал/кВт·ч, получив удельный расход q т брутто. Данный расчет не соответствует законам термодинамики. Дорогие читатели, может, именно вы знаете неведомую причину? Поделитесь ею! 2. Иллюстрация регулировочного диапазона паровой турбиныПосмотрим оболочку регулировочного диапазона в режимном пространстве. Исходные точки для его построения представлены на рис. 5. Это те же самые точки, которые мы видим на рис. 3, однако теперь исключен параметр Q 0 . Рис. 5. Исходные точки расходной характеристики в режимном пространстве с осями x – N, y – Q п, z – Q т Множество точек на рис. 5 является выпуклым. Применив функцию convexhull(), мы определили точки, которые задают внешнюю оболочку этого множества. Триангуляция Делоне
(набор связанных треугольников) позволяет нам построить оболочку регулировочного диапазона. Вершины треугольников являются граничными значениями регулировочного диапазона рассматриваемой нами паровой турбины ПТ-80. Рис. 6. Оболочка регулировочного диапазона, представленная множеством треугольников Когда мы делали проверку некоторой точки на предмет попадания внутрь регулировочного диапазона, то мы проверяли, лежит ли эта точка внутри или снаружи полученной оболочки. Все представленные выше графики построены средствами MATLAB (см. PT_80_linear_characteristic_curve.m). Перспективные задачи, связанные с анализом работы паровой турбины при помощи линеаризованной расходной характеристикиЕсли вы делаете диплом или диссертацию, то могу предложить вам несколько задач, научную новизну которых вы легко сможете доказать всему миру. Кроме того, вы сделаете отличную и полезную работу. Задача 1Покажите, как изменится плоский многоугольник при изменении давления пара низкого давления Q т. Задача 2Покажите, как изменится плоский многоугольник при изменении давления в конденсаторе. Задача 3Проверьте, можно ли представить коэффициенты линеаризованной расходной характеристики в виде функций дополнительных параметров режима, а именно: $$display$$\begin{equation} \alpha_N = f(p_{0},...); \\ \alpha_П = f(p_{П},...); \\ \alpha_Т = f(p_{Т},...); \\ \alpha_0 = f(p_{2},...). \end{equation}$$display$$ Здесь p 0 — давление пара высокого давления, p п — давление пара среднего давления, p т — давление пара низкого давления, p 2 — давление отработанного пара в конденсаторе, все единицы измерения кгс/см2. Обоснуйте результат. СсылкиЧучуева И.А., Инкина Н.Е. Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 8. С. 195-238.
Теплофикационая паровая турбина ПТ-80/100-130/13 с промышленным и отопительными отборами пара предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТВФ-120-2 с частотой вращения 50 об/с и отпуска тепла для нужд производства и отопления. Номинальные значения основных параметров турбины приведены ниже. Мощность, МВт номинальная 80 максимальная 100 Номинальные параметры пара давление, Мпа 12,8 температура, 0 С 555 Расход отбираемого пара на производственные нужды, т/ч номинальный 185 максимальный 300 Пределы изменения давления пара в регулируемом отопительном отборе, Мпа верхнем 0,049-0,245 нижнем 0,029-0,098 Давление производственного отбора 1,28 Температура воды, 0 С питательной 249 охлаждающей 20 Расход охлаждающей воды, т/ч 8000 Турбина имеет следующие регулируемые отборы пара: производственный с абсолютным давлением (1,275 0,29) МПа и два отопительных отбора - верхний с абсолютным давлением в пределах 0,049-0,245 Мпа и нижний с давлением в пределах 0,029-0,098 Мпа. Регулирование давления отопительного отбора осуществляется с помощью одной регулирующей диафрагмы, установленной в камере верхнего отопительного отбора. Регулируемое давление в отопительных отборах поддерживается: в верхнем отборе - при включенных обоих отопительных отборах, в нижнем отборе - при включенном одном нижнем отопительном отборе. Сетевая вода через сетевые подогреватели нижней и верхней ступеней подогрева должна пропускаться последовательно и в одинаковых количествах. Расход воды, проходящей через сетевые подогреватели, должен контролироваться. Турбина представляет собой одновальный двухцилиндровый агрегат. Проточная часть ЦВД имеет одновенечную регулирующую ступень и 16 ступеней давления. Проточная часть ЦНД состоит из трех частей: первая (до верхнего отопительного отбора) имеет регулирующую ступень и 7 ступеней давления, вторая (между отопительными отборами) две ступени давления, третья - регулирующую ступень и две ступени давления. Ротор высокого давления цельнокованный. Первые десять дисков ротора низкого давления откованы заодно с валом, остальные три диска - насадные. Парораспределение турбины - сопловое. На выходе из ЦВД часть пара идет в регулируемый производственный отбор, остальная часть отправляется в ЦНД. Отопительные отборы осуществляются из соответствующих камер ЦНД. Для сокращения времени прогрева и улучшения условий пусков предусмотрены паровой обогрев фланцев и шпилек и подвод острого пара на переднее уплотнение ЦВД. Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим валопровод турбоагрегата с частотой 3,4 об/мин. Лопаточный аппарат турбины рассчитан на работу при частоте сети 50 Гц, что соответствует частоте вращения ротора турбоагрегата 50 об/с (3000 об/мин). Допускается длительная работа турбины при отклонении частоты в сети 49,0-50,5 Гц. |
Читайте: |
---|
Популярное:
Афоризмы и цитаты про суицид![]() |
Новое
- Лицо зимы поэтические цитаты для детей
- Урок русского языка "мягкий знак после шипящих у существительных"
- Щедрое дерево (притча) Как придумать счастливый конец сказки щедрое дерево
- План-конспект урока по окружающему миру на тему "Когда наступит лето?
- Восточная Азия: страны, население, язык, религия, история Являясь противником лженаучных теорий деления человеческих рас на низшие и высшие, он доказал справед
- Классификация категорий годности к военной службе
- Неправильный прикус и армия Неправильный прикус не берут в армию
- К чему снится умершая мама живой: толкования сонников
- Под какими знаками зодиака рождаются в апреле
- К чему снится шторм на море волны