Выбор системы парораспределения

Ранее было сказано, что при работе с недогрузкой экономичность турбины сохраняется при сопловом парораспределении более устойчиво, чем при дроссельном. Такое определение не является исчерпывающим.

На экономичность турбины влияет не только система парораспределения, по и расчетный теплоперепад, приходящийся па регулирующую ступень при сопловом парораспределении.

В самом деле, предположим, что ряд турбин имеет идеальное сопловое парораспределение с бесконечно большим числом сопловых каналов, открывающихся и закрывающихся последовательно. Эти турбины построены на одинаковые параметры пара и одну и ту же мощность и различаются лишь тем, что доля располагаемого теплоперепада, приходящегося на регулирующую ступень при полной нагрузке турбины, взята различной для разных турбин и изменяется в пределах от единицы до нуля.

  от трения диска. В другом крайнем случае—нулевом теплоперепаде регулирующей ступени, когда сопловое парораспределение вырождается в дроссельное, КПД при номинальном режиме окажется наивысшим, но при уменьшении расхода пара будет существенно понижаться, главным образом из-за значительных потерь дросселирования в регулирующем клапане. Отсюда напрашивается вывод: чем больше теплоперепад регулирующей ступени, тем ниже КПД турбины при номинальном режиме, но экономичность турбины меняется меньше при снижении нагрузки.

, и равномерного рас-

пределения параметров потока по окружности на входе в сопловую решетку первой нерегулируемой ступени. Таким образом, в регулирующей ступени полностью теряется энергия выходной скорости.

  снижает давление

  может заметно повлиять па экономичность турбоагрегата.

  т. е. в этом случае сопловое парораспределение почти не отличается от дроссельного.

На рис. 8.17 представлены результаты расчета переменного режима трех регулирующие ступеней, при различных расчетных теплоперепадах (при полной нагрузке) и идеальном сопловом парораспределении.

Таким образом, можно сказать, что преимущества соплового парораспределения существенно сказываются в том

случае, когда теплоперепад регулирующей ступени достаточно велик. Вместе с тем, как говорилось, большой теплоперепад регулирующей ступени несколько ухудшает экономичность турбины при ее полной нагрузке (рис. 8.17).

В практике турбостроения для конденсационных турбин применяются как дроссельный принцип парораспределения, так и сопловой.

При выборе того или иного типа парораспределения играет роль назначение турбины и ее конструкция. Если турбина должна покрывать базовую нагрузку сети, то ее следует проектировать с возможно более высоким КПД. Такая турбина в процессе эксплуатации предназначается для работы с постоянной нагрузкой, соответствующей ее экономической мощности. При этих условиях работа турбины с недогрузкой должна происходить лишь в редких случаях, и турбина может быть выполнена с дроссельным парораспределением.

В то же время нагрузка энергосистемы очень сильно меняется как в течение педели, резко снижаясь к концу ее, так и в течение суток. Поэтому подавляющее большинство установок, включая блоки самой большой мощности, должны проектироваться для работы и при частичной нагрузке. В настоящее время с достаточной степенью уверенности можно говорить о базовых агрегатах лишь для атомных электростанций. На АЭС по технико-экономическим (значительные капитальные затраты, необходимость экономии органического топлива путем снижения нагрузки ТЭС) и технологическим (возможности реакторов и их безопасность) причинам обычно поддерживается примерно номинальная нагрузка реактора и соответственно номинальный расход пара через турбину.

Рассматривая вопрос о том или ином способе парораспределения, следует учитывать условия надежной работы турбины.

В турбинах с сопловым парораспределением, как указывалось в § 4.2, в лопатках регулирующей ступени возможно возникновение значительных динамических напряжений, вызванных парциальным подводом пара. Поэтому в этих лопатках допускаются небольшие напряжения на изгиб (определяемые в статических условиях), обычно не превышающие

  Расчетные напряжения на изгиб пропорциональны мощности ступени и высоте лопаток — чем больше мощность турбины и выше удельный объем свежего пара, тем больше эти напряжения.

. Аналогичные размеры рабочих лопаток регулирующей ступени имели бы быстроходные турбины насыщенного пара уже при мощности агрегата меньше 500 МВт.

В турбинах высоких начальных параметров для обеспечения равномерного прогрева по окружности иногда отказываются от соплового и переходят к дроссельному парораспределению. Такое вынужденное решение принимают с расчетом, чтобы при изменениях нагрузки турбины вызывать как можно меньшие температурные градиенты в корпусе. Поскольку при дроссельном парораспределении состояние пара в промежуточных ступенях меняется по линиям постоянной энтальпии, изменение нагрузки при дроссельном парораспределении приводит к меньшим колебаниям температур корпуса турбины и к меньшим температурным напряжениям.

В связи со сказанным выше турбины очень больших мощностей и особенно турбины насыщенного пара для АЭС обычно выполняются с дроссельным парораспределением (см., например, рис. 10.13, 10.26, 10.28, 10.32 и др.).

Существенное значение имеет вопрос о выборе числа сегментов при сопловом парораспределении и о влиянии числа клапанов на экономичность турбины при недогрузке.

Снижение мощности в турбине с дроссельным парораспределением объясняется потерями, вызванными дросселированием пара, и определяется разностью ординат обеих кривых.

Сравнение этих кривых показывает, что при переходе к двум сопловым группам было достигнуто существенное повышение экономичности. Дальнейшее увеличение до четырех групп дает значительно меньший, хотя и ощутимый, выигрыш мощности площадь, заштрихованная вертикально.

Переход от четырех к большему числу сопловых групп позволяет выиграть совсем не значительную дополнительную мощность.

Диаграмма рис. 8.18 наглядно показывает, что при осуществлении соплового парораспределения нет оснований увлекаться большим числом сопловых групп. Поэтому практически при сопловом парораспределении турбины чаще всего выполняют с четырьмя и в редких случаях с шестью — восемью сопловыми сегментами.

При выборе последовательности открытия регулирующих клапанов существенное значение имеют условия прогрева корпуса турбины. Поэтому, например, в турбинах высокого давления, где в связи с большой массой цилиндра, и в особенности фланцев горизонтального разъема, приходится уделять большое внимание равномерному прогреву турбины, часто открывают одновременно первый и второй регулирующие клапаны, подающие пар один в нижнюю, а другой в верхнюю половину цилиндра с тем, чтобы как нижняя, так и верхняя части турбины разогревались одновременно.