Способ работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки

 

1. СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХВАЛ НОЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОТУР БИННОЙ УСТАНОВКИ на режимах сни П П 17 женной электрической нагрузки, заключа ющийся в снижении расхода и npeKpameHHf подачи пара в цилиндр низкого давления, установленного на втором валу, отключении от яееяеднего генератора переменного тока с обмотками и полюсами и последующем вращении ротора цилиндра низкого давления со сниженной частотой, отличающийся тем, что, с целью повыщения экономичности и надежности, после отключения генератора переключают его обмотки, увеличивая число их полюсов по меньшей мере вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора подают пар в цилиндр низкого давления, синхронизируют и включают в сеть генератор. rit -1 е-

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН з(5р F 01 К 13 2 F 01 D 21 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3429573/24-06 (22) 23.04.82 (46) 23.09.84. Бюл. № 35 (72) 1. А. Шапиро, )О. В. Захаров, В. М. Кондратов, В. Ф. Гуторов, В. И. Водичев, A. И. Алексо, Е. И. Бененсон и Л. С. Иоффе (71) Кировский политехнический институт (53) 621.165(088.8) (56) 1. Патент Японии № 50 — 12523, кл. 50 ВО, опублик. 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 83?277, кл. F 01 К 13/02. !978. (54) (57) 1. СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХВАЛЬH0Fl ТЕПЛОФИКАЦИОННОР1 ПАРОТУРБИННОР1 УСТАНОВКИ на режимах снн„„SU„„1114805 А женной электрической нагрузки, заключающийся в снижении расхода и прекращени подачи пара в цилиндр низкого давления, установленного на втором валу, отключении от нжледнего генератора переменного тока с обмотками и полюсами и последующем вращении ротора цилиндра низкого давления со сниженной частотой, отличающийся тем, что, с целью .повышения экономичности и надежности, после отключения генератора переключают его обмотки, увеличи вая число их полюсов по меньшей мере вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора подают пар в цилиндр низкого давления, синхронизируют и включают в сеть генератор.

lll4805

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что при достижении отрицательного эначеНиу мощности переводят генератор в режим синхронного компенсатора.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях (ТЭС) с двухвальными теплофикацнонными турбинами, имеющими по меньшей мере один цилиндр низкого давления(ЦНД) на отдельном валу, в период пониженных нагрузок ЦНД.

Известен способ работы двухвальиой паротурбинной установки путем отключения генератора на втором валу с ЦНД и остановки этого вала в период пониженных загрузок ЦНД (1}.

К недостаткам этого способа относятся длительная работа до отключения генератора на низкоэкономичном режиме работы при неоптимальных значениях отношения. 15 окружной скорости к абсолютной скорости входа пара «а рабочие лопатки и невозможность получения дополнительной полезной электрической энергии при малых нагрузках (малых объемных расходах пара в ЦНД), % 20 несмотря на наличие значительного располагаемого теплового перепада, так как изза неблагоприятного обтекания профиля лопаток КПД ЦНД может стат1 отрицатель» ным н генератор будет потреблять электрическ ю энергию из сети. и

25 звестен также способ работы двухваль ной теплофикационной паротурбннной установки на режимах сниженной электрической нагрузки путем снижения расхода и прекращения подачи пара в цилиндр низ- . кого давления, установленного иа втором валу, отключения от последнего генератора переменного тока с обмотками и полосами и последующего вращения ротора цилиндра низкого давления со сниженной частотой (2(.

К недостаткам известного способа относится сложность его реализации иэ-за наличия двух генераторов, усложняющих конструкцию установки. При этом снижается экономичность работы установки из-за затрат мощности на вращение ротора одного 40 из генераторов при работе другого. Отсутствие потребления продукции, производимой нагрузочиым механизмом с изменяемой частотой вращения (насос, компрессор и др. }, при водит к необ ходи мости работы

ЦНД с низким КПД при номинальной частоте вращения. Прн переменной частоте вращения снижается надежность работы рабочих лопаток ЦНД из-за практической

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при отсутствии необходимости выработки реактивной мощности останавли ваюг второй вал установки.

2 невоэмож ности отстройки лопаток íà все промежуточные частоты от нулевой до номинальной. В режиме работы с изменяемой. частотой вращения увеличивается вибрация рабочих лопаток, что может привести к их поломке и возникновению аварийной ситуации.

Целью изобретения является повышение экономйчности и надежности работы установки.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки на режимах сниженной электрической нагрузки, заключающемуся в снижении расхода и пре.; кращении подачи пара в ЦНД, установленного на втором валу, отключении от последне-

to генератора переменного тока с обмотка. мн и полюсами и последующем вращении ро- тора ЦНД со сниженной частотой, после отключения генератора переключают его обмотки, увеличивая число их полюсов по мень шей мере вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора подают пар в ЦНД, синхронизируют и включают генератор в сеть.

Причем при достижении отрицательного значения мощности переводят генератор в режим синхронного компрессора.

Кроме того, при отсутствии необходимости выработки реактивной мощности оста иавливают второй вал установки.

На чертеже представлена принципиаль. ная схема установки для реализации предлагаемого способа.

Теплофикационная паротурбинная установка содержит первый и второй 2 валы ротора, на первом из которых размещены цилиндры 3 и 4 высокого и среднего давле ния (ЦВД и ЦСД) соответственно и генератор 5, а на втором — генератор 6 переменного тока и по меньшей мере один однопоточный нли двухпоточный ЦНД 7, сообщенный иа входе трубопроводом 8 с регулирую щим органом 9 с выхлопом ЦСД 4, а на вы ходе — с конденсатором IO. Регулирующий орган (диафрагма) 9 может быть расположена непосредственно в ЦНД 7. Конденсатор 10 имеет основной 11 и встроенный 12 трубные пучки. К трубопроводам !3 отбора пара подключены верхний 14 и нижний

15 сетевые подогреватели, включенные в тракт 16 сетевой воды, и регенеративные

1114ЯО5 подогреватели 17, включенные в тракт 18 конленсата и питательной волы. Генераторы

5 и 6 снабжены приборами 19 н 2(1, измеряющими мощность на их клеммах, а конденсатор 10 -- прибором 21, измеряющим в нем давление.

Способ работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки осуществляют следующим образом.

При работе турбоустановки по электрическому графику с охлаждением конденсатора 10 циркуляционной водой в случае достижения мощности на клеммах генератора 6 второго вала 2, определяемой но прибору 20, величины

Мэ<

Ином P к — — — — — — К, Ркнон где Я„ „— номинальные значения мощности второго вала 2 н давления в конденсаторе 10;

R — текущее значение давления в конденсаторе 10; . И вЂ” суммарное число ступеней

ЦНД 7, И. — коэффициент, прекращают подачу пара в ЦНД 7 и отключают генератор 6. При снижении частоты вращения ротора второго вала производят переключение обмоток генератора 6, увеличивая число полюсов (пар полюсов), например, по арифметической прогрессии с разностью прогрессии, равной единице, или, по

Меньшей мере, вдвое, а при достижении соответствующей частоты вра щения ротора

2 подают пар в ЦНД 7, синхронизируют, включают в сеть генератор 6 и изменяют расход пара в соответствии с заданным режимом работы установки.

Выбор мощности N, при которой второй вал 2 переводится на пониженную частоту вращения, продиктован тем, что КПД ступени определяется при постоянной частоте вращения ротора величиной объемного расхода пара на выходе из ступени. Объемный расход пара в первом приближении может в свою очередь определяться отношением

N/P„, С другой стороны, при изменении частоты вращения КПД ступени будет еще. характеризоваться отношением окружной скорости И к фиктивноЙ скорости С>. В эгих условиях, при снижении мощности (при Р„=

Const) ухудшается режим работы (снижается тепловой перепад) первой ступени

ЦНД 7 в число раэ, которое пропорционально числу ступеней в ЦНД 7.

Отношение противодавлений — — поэ харч воляет учесть влияние противодавления на тепловой перепад и режим работы ЦНД

7. Коэффициент К учитывает изменение числа пар полюсов. При увеличении числа пар полюсов вдвое К= 1.

При работе турбины по тепловому графиу и.охлаждении конденсатора 10 циркуля ионной водой все операции по переключению второго вала 2 на пониженную частоту вращения остаются теми же.

В случае работы по тепловому графику и охлажлении основного 11 или встроенного

12 пучков конденсатора 10 технологической (сырой, подпиточной, химочищенной или обессоленной) водой либо сетевой водой критерием лля перевода второго вала 2 на пониженную частоту вращения служит совокуlIHocTb тех же факторов.

При подогреве технологической нлн особенно сетевой воды Р„в конленсаторе 10 может быть существенно выше Рииц„. 8 этом случае, даже при значительных расходах пара в ЦНД 7 мощность второго вала 2 может стать равной нулю или отрицательной

15 лаже при сниженнои частоте вращения. При достижении отрицательной мощности генера тор 6 может быть переведен в режим синхронного компенсатора, нри этом затраты на холостое вращение второго вала 2 будут значительно меньше, чем при номинальной частоте врагцения. Так, при снижении числа оборотов с 3000 до 1500 об/мин затраты на холостое вращение снижаются в б — 7 раз.

В случае, если отсутствует необходимость выработки реактивной мощности второй вал 2 уста новки может быть остановлен.

При остановке второго вала 2 нет необходимости в отключении технологической или сетевой воды от конденсатора 10. Конденсатор 10 может продолжать использоваться как подогреватель, в котором охлаждаются потоки пара и конденсата установки, поступающие в конденсатор 10.

При изменении режима работы установки, когда, например, снижается давление в конденсаторе 10, увеличивается расход пара или расход охлаждающей волы, необходимо по специально рассчитанной и построенной для возможных режимов диаграмме, которая представЛяет собой линейную зависимость, и по другим характеристикам удбедиться в том, что при одной из фиксирован40 ных частот вращения мощность ЦНД 7 будет положительной. При этом выбирают такую частоту вращения, при которой мощность ЦНД 7 будет максимальной. Затем подают пар в ЦНД 7, увеличивают частоту

45 вращения вала 2 до выбранной величины, переключают обмотки генератора б на количество пар полюсов, соответствующук выбранной частоте вращения, синхронизируют и включают генератор 6 в сеть, и изменяют расход пара в соответствии с режи50 мом работы установки. Аналогичные операции производят при необходимости перевода установки на следующую фиксированную ступень частоты вращения.

При эксплуатации турбоустановки могут возникнуть условия (например, при не.

5" обходимости в выработке реактивной мощности), при которых необходимо включить генератор в сеть с частотой вращения большей, чем та частота, которую можно достичь

17!4805

Составитель В. Гуторов

7ехред И. верее Корректор А. Знмокосов

Тираж 5О7 Подписное

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская нвб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор H. Джуган

Заказ 6396/23 путем подачи пара в ЦБД 7 при данном режиме его работы. В этом случае подают пар

В ЦНД 7 и 77овы777ают частоту вращення рОтОра до максимальнО возмОжной в этих условиях величины, переключают обмотки генератора 6 на колнчество пар полюсов соответствующее выбранной частоте н вклю чают генератор о методом самосинхронизацин.

77ри этом за счет взаимодействия полей ротора и статора генератора б число оборотов вала 2 возрастает до синхронной частоть| вращения н генератор 6 «втянется» в синхроннзм.

В этом случае возможны и другие методы, позволяющие повыснть частоту вращения второго вала 2 (например, време77ное увеличение количества илн снижение температ уры охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор lO и т.д.).

5 7 аким образом, использование предла. гаемого способа позволяет существенно повысить КИД турбоустановки при пониженных относительных объемных расходах пара за счет увеличения КПД ЦНД, который повышается за счет уменьшения потерь в ступенях, появления возможности подогрева в конденсаторе технологической и се.

7BB0I7 B03bl 77рН T7pактИческИ лкзбых BUCOтах лопаток в Ц7-7Д, а также от использова ння тепла пара низкого потенциала.