Экзаменационный билет №8

1. Выбор системы парораспределения.

При выборе системы парораспределения надо исходить из назначения турбины. Если турбина предназначается для покрытия базовой нагрузки электрической сети, ее следует проектировать с как можно более высоким КПД. Такая турбина в про­цессе эксплуатации должна работать по возможно­сти с постоянной номинальной нагрузкой и может быть выполнена с небольшим числом регулирую­щих клапанов при сопловом парораспределении или даже с чисто дроссельным парораспределением.

Однако в настоящее время нагрузка энергосис­тем очень сильно меняется. В выходные дни и в ча­сы ночных провалов на многих электростанциях она снижается более чем на 50 %. При этом какая-то сравнительно небольшая часть турбин останав­ливается, остальные же работают с нагрузками в диапазоне от 50 %-ной до полной, а в часы пик — до максимально возможной. Поэтому большинство паротурбинных установок, включая блоки мощно­стью 500 и даже 800 МВт, необходимо проектиро­вать для работы не только при полной, но и при значительно (до 50 %) сниженной нагрузке. При этих условиях наиболее рациональной является система соплового парораспределения, при которой снижение нагрузки турбины сопровождается значи­тельно меньшим ухудшением экономичности, чем при дроссельном парораспределении.

Однако кроме экономичности следует учитывать также и условия надежности работы турбины. В тур­бинах с сопловым парораспределением, в лопатках регулирующей ступени воз­можно возникновение значительных динамических напряжений изгиба из-за парциального подвода пара. Чем больше мощность турбины и выше удельный объем свежего пара, тем больше изгибающий мо­мент, вызывающий напряжение изгиба в лопатках.

Немаловажным является и то обстоятельство, что изменение нагрузки турбины при сопловом па­рораспределении приводит к значительно большим колебаниям температуры пара в промежуточных ступенях, а следовательно, и температуры корпуса турбины, чем при дроссельном парораспределении. Это обстоятельство особенно важно для турбин, предназначенных для работы в регулировочном ре­жиме, с ежедневными глубокими снижениями и бы­стрыми восстановлениями нагрузки, с остановками и пусками. Большие и резкие изменения температу­ры корпуса турбины при этих режимах вызывают градиенты температур и термические напряжения в стенках корпуса, снижающие маневренность и на­дежность турбины. В связи с перечисленными фак­торами турбины очень больших мощностей, осо­бенно если они работают на насыщенном паре, на­пример на АЭС, обычно выполняют с дроссельным парораспределением.

В случае применения соплового парораспределе­ния важно выбрать оптимальный располагаемый те­плоперепад регулирующей ступени при расчетном режиме и оптимальное число сопловых коробок.

Поскольку КПД регулирующей ступени, выпол­ненной с парциальным подводом пара и без исполь­зования выходной скорости, при номинальной на­грузке ниже, чем КПД последующих первых ступе­ней, КПД турбины в целом при расчетной нагрузке тем больше, чем меньше расчетный теплоперепад регулирующей ступени.

При режимах работы турбины с пониженными нагрузками давление в камере регулирующей ступе­ни снизится пропорционально расходу пара, а рас­полагаемый теплоперепад ступени соответственно возрастет. Относительный рост теплоперепада тем больше, чем меньше его расчетное значение.

Таким образом, преимущества соплового паро­распределения проявляются при большом расчет­ном теплоперепаде регулирующей ступени в режи­ме переменной нагрузки турбины.

Отсюда следует, что для турбин, работающих длительное время с полной нагрузкой, предпочти­тельнее выбирать меньший теплоперепад регули­рующей ступени, а для турбин, работающих с резко переменной нагрузкой, — больший теплоперепад.