Расчет тепловой схемы турбоустановки с турбиной К-1000-60/1500-1 (стр. 3 из 9)

Относительная величина потерь давления на тракте отборного пара от главной турбины до соответствующего регенеративного подогревателя может быть оценена по формуле

DР_i» (11 – i)/100, (1)

где i – номер регенеративного подогревателя по ходу основного конденсата и питательной воды, исключая деаэратор, в котором давление обычно бывает задано.

DР₁ =0.1

DР₂ =0.09

DР₃ =0.08

DР₄ =0.07

DР₅ =0.06

DР₆ =0.05

DР₇ =0.04

Тогда давление пара в соответствующих отборах, если известна температура (давление) греющего пара в подогревателях, можно определить по формуле

P_{i отб} = Р_i×(1 – DР_i)^–1 (2)

В проектных расчетах распределение подогрева ОК и ПВ между регенеративными подогревателями принимается равномерным.

Когда известны температура конденсата на выходе из конденсатора и температура питательной воды, то при Z регенеративных подогревателях, подогрев в каждом из них принимается одинаковым. Тогда

Dh_в = (h_пв – h’_k)/(Z+1) (3)

Такое распределение близко к оптимальному, но позволяет использовать для всех подогревателей одно и то же оборудование.

При равномерном регенеративном подогреве в каждом из них температура воды повышается на 15 – 30 °С.

Для рассмотренного примера ТУ К-1000-60/1500-2 известно, что t_пв = 225 °С и p_ПВ=6.27 МПа, чему соответствует h_ПВ= f(p_ПВ, t_ПВ)=967,74 кДж/кг .

При Р_к = 0,045 МПа – h'_К=f(p_к,x=0)= 129,98 кДж/кг и t_К=t_s=f(p_к)= 31,01 °С.

Температура основного конденcата на входе ПНД 1 принимается на 2...3°С выще температуры в канденcаторе:

t_ок^вхПНД=t_к+3=34 °С

При 7 регенеративных подогревателях по (3)

Dh_в = 104,72 кДж/кг., что соответствует примерно δt=Δh_в/c_pв=104,72/4,19=24,99 °С нагрева в каждом регенеративном подогревателе принимаем

Δt^ПНД=30 °С

Δt^ПВД=17 °С

Давление в деаэраторе по [4]: p^Д= 0,689 МПа

t_s^Д= t_s=f(p^Д)= 164 °С

Температура основного конденцата на входе деаэратора принимается на 10...15°С ниже температуры в деаэраторе:

t_ок^вхД=t_s^Д-10=164-10=154°С

Если известен подогрев воды в каждом подогревателе и минимальный температурный напор на выходе из него, то легко определяется температура греющего пара в каждом регенеративном подогревателе, и, соответственно, давление греющего пара в нем.

Зная давление греющего пара в регенеративных подогревателях, с помощью соотношения (2) можно определить давления пара в камерах отбора турбоагрегата

Таблица 1.

Таблица расчета давлений пара в камерах отбора турбины

Параметр	ПВД			Д	ПНД
	П7	П6	П5	П4	П3	П2	П1
tввх, °С	198	181	164	154	124	94	64	34
tввых,°С	215	198	181	164.31	154	124	94	64
	7	7	7	4	4	4	4
, °С	222	205	188	158	128	98	68
pгр.пар, МПа	2.409	1.724	1.201	0.587	0.254	0.094	0.029
pотб, МПа	2.506	1.810	1.273	0.628	0.275	0.103	0.031

Давление в деаэраторе постоянное и поддерживается оно специальным регулятором давления. Поэтому давление в отборе для питания греющим паром деаэратор должно быть выше, чем давление в деаэраторе. Причем, это превышение должно компенсировать не только гидравлическое сопротивление тракта от турбины до деаэратора, но и возможные колебания давления в камере отбора турбины, связанные с изменениями нагрузки. Обычно деаэратор использует греющий пар следующего за ним подогревателя высокого давления.

Температура конденсата греющего пара в подогревателях, где не предусмотрено охлаждение конденсата, равна температуре насыщения при давлении в подогревателе. Температура конденсата греющего пара в подогревателях с охлаждением дренажа принимается примерно такой же, как температура насыщения в предыдущем по ходу воды подогревателе.

ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПАРА В ГЛАВНОЙ ТУРБИНЕ И В ПРИВОДНОЙ ТУРБИНЕ ПИТАТЕЛЬНОГО НАСОСА В H,S – ДИАГРАММЕ

Расчет тепловых схем ТУ АЭС основан на уравнениях тепловых балансов, материальных балансов рабочего тела, а также на уравнениях для определения давлений потоков в узловых точках схемы.

При проектном расчете тепловой схемы на номинальной нагрузке потери давлений в ее элементах, а также в трубопроводах обвязки принимаются по приближенным значениям или по данным эксплуатации аналогичных ТУ.

Условный процесс расширения пара в турбине строится с использованием значений внутренних относительных КПД цилиндров турбины по состоянию перед их соплами. Основные характеристики турбин АЭС, в т.ч. и внутренние относительные КПД цилиндров по данным заводов–изготовителей приведены в [2].

Методика построения процесса расширения пара в турбине на номинальной нагрузке приведена в [1, 2, 4]. Для выбранной ТУ из [2, 3, 4] определяются значения внутренних относительных КПД для всех цилиндров основной турбины и турбопривода питательного насоса (ТПН) (h_оi).

Построение процесса расширения пара в ЦВД.

Состояние пара перед стопорным клапаном турбины определяется параметрами Р₀, t₀, х₀, которые обычно задаются либо определяются по прототипу.

Можно также в проектном расчете исходить из того, что известны термодинамические свойства пара на выходе из парогенератора (ПГ) и гидравлические сопротивления парового тракта от ПГ до СРК. Это сопротивление можно оценить величиной 4 – 6 % от давления в ПГ. Тогда давление перед СРК турбины определится как

Р₀ = Р_пг×(1 – DР_пар) = (0,94…0,96)×Р_пг

Р₀ = 0,96×Р_пг=0,96.6,27=6,019 МПа

По [5] можно определить значения

h₀ = h^’₀×(1–x₀) + h^”₀×x₀, (4)

где h^’₀ и h^”₀ – энтальпия воды и сухого насыщенного пара на линии насыщения, соответственно.

х₀ – степень сухости пара перед регулирующими органами турбины.

Один из способов расчета параметров в узловых точках на линии процесса расширения пара в турбине – использование программы МЭИ WaterSteamPro для расчета термодинамических параметров воды и водяного пара.

х₀ =0.995

h₀ = f (Р₀,x₀)

h₀ =2776.504 кДж/кг

Потери давления в паровпускных устройствах турбины (DР_пу) в соответствии с рекомендациями [2, 3] принимают равными

DР_пу = (0,03 ¸ 0,05)×Р₀ , (5)

где Р₀ – давление перед регулирующими органами турбины;

Давление пара перед соплами первой ступени ЦВД (Р₀^¢), с учетом величины DР_пу определится как

Р₀^¢= (1 – DР_пу)×Р₀ (6)

Р₀^¢ = 0,95×Р₀=0,95.6,019= 5,718 МПа

x’₀=f(p’₀,h₀)=0.993

s₀ =f(p’₀,h₀)=5,892 кДж/(кг.К)

Точка, характеризующая начало процесса расширения в ЦВД находится на пересечении изобары Р^¢₀ с линией энтальпии h₀ (рис. 2).

Энтальпия в конце действительного процесса расширения в ЦВД при заданном разделительном давлении (давлении за последней ступенью ЦВД) определится как

h_III = h₀ – (h₀– h^Т_III)×h_oi^ЦВД, (7)

h^Т_III = f (Р_III,s₀)=2503,5 кДж/кг

h_oi^ЦВД=0,83

h_III = h₀ – (h₀ – h^Т_III)×h_oi^ЦВД=2776,5-(2776,5-2503,5)×0,83=2549,9 кДж/кг

где h^Т_III – энтальпия в конце адиабатического процесса расширения пара в ЦВД (определяется по h,S-диаграмме при s^¢₀ = s₀);

Когда разделительное давление не задано (в проектном расчете) его можно определить, исходя из расчетной температуры ОК и ПВ на выходе из ПНД и ПВД системы регенерации (см. раздел 4).

(h₀ – h^Т_III) – располагаемый или адиабатический теплоперепад в ЦВД.

Н_рас=h₀-h^Т_III=2776,5 – 2503,5=272,9 кДж/кг

Разность h₀ – h_III называется действительным теплоперепадом ЦВД.

Н_Д=H_рас.η_oi^ЦВД= h₀ – h_III=2776,5 – 2503,5– 2549,9=226,6 кДж/кг

Точка на h,S – диаграмме, характеризующая конец действительного процесса расширения в ЦВД, находится на пересечении изобары Р_III с линией энтальпии h_III (рис. 2). Эта же точка определяет влажность пара на выходе из ЦВД (на входе в сепаратор), х_III = х_с.

х_III = х_с= f (Р_III, h_III)=0,880

В [3, 4] приведены усредненные значения h_oi по цилиндрам в целом, без учета изменений этого КПД по отдельным ступеням (группам ступеней). Поэтому для получения условной линии действительного процесса расширения пара в цилиндре, достаточно соединить точки на h,S – диаграмме, характеризующие начало и конец этого процесса.

Определяем энтальпии в отборах и на выходе из ЦВД при идеальном процессе расширения.

h_I^ид=f(p_I,s₀)= 2621,7 кДж/кг

h_II^ид=f(p_II,s₀)= 2564,0 кДж/кг

h_III^ид=f(p_III,s₀)= 2503,5 кДж/кг

Определим значения энтальпий в отборах и на выходе из ЦВД в действительном процессе расширения пара в ЦВД (с учетом значения η =0,83)

h_I=h₀-(h₀-h_I^ид).η_oi^ЦВД= 2776,5-(2776,5-2621,7).0,83= 2648,0 кДж/кг

h_II=h₀-(h₀-h_II^ид).η_oi^ЦВД= 2776,5-(2776,5-2564,0).0,83=2600,0 кДж/кг

h_III=h₀-(h₀-h_III^ид).η_oi^ЦВД= 2776,5-(2776,5-2503,5).0,83=2549,9 кДж/кг