Способ работы теплофикационнойтурбины

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликно делам изобретений и открытийВ. И. Лезман, М. Л. Шешеловский, Ю. А. Авербах,В. А, Бонеско, Ю. П, Косинов и И. Г, ЛевитХарьковский филиал Центрального конструкторского бкроГлавэнергоремонта(54) СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБИНЫ Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях (ТЭС) и теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) .Известен способ работы конденсационной турбины в базовом и переменном режиме работы с регулируемым отбором пара из камеры, расположенной перед проточной частью низкого давления (ЧНД), по которому количество и параметры отбираемого пара регулируют за счет перемещения парораспределительных органов ЧНД, установленных за камерой отбора, и парораспределительных органов части высокого давления (ЧВД), установленных на впуске пара в турбину. Для того, чтобы увеличить расход пара в отбор или его давление, открывают регулирующие клапаны ЧВД и прикрывают парораспределительные органы ЧНД. Для того, чтобы понизить давление в отборе или расход в отбор, прикрывают клапаны ЧВД и открывают парораспределительные органы ЧНД.Повышение мощности турбины достигается одновременным открытием парораспределительных органов ЧВД и ЧНД, а снижение мощностиих прикрытием 1. Недостатком этого способа является снижение экономичности вследствие необходимости при работе с расходами пара в отбор,близкими к максимальному расходу парачерез турбину, пропуска значительного количества пара для охлаждения ЧНД, Дляуменьшения потерь с охлаждающим паромна турбинах последних выпусков предусмотрена установка перед ЧНД отключающейзадвижки специальной системы для приготовления охлаждающего пара. Эта система1 О снижает потери тепла, однако сама по себесложна, а при подводе к ЧНД влажногопара возникает опасность эрозионного износа ступеней выхлопных потоков,Возрастают постоянные потери при ра 5боте турбины без отбора на отключающихзадвижках и парораспределительных органах, установленных перед всеми ЧНД,Снижается вибрационная надежностьработы последних ступеней ЧНД с длиннымирабочими лопатками из-за необходимостидлительной их работы с малыми объемнымипропусками пара, приводящей к появлениюдополнительных возмущающих усилий. Значительно увеличивается для турбин большоймощности диаметр выхлопного трубопровода5 1 о 5 яо 25 ЗО 35 40 45 5 О 55 от предохранительно о устройства, который достигает 1,4 - :2 м. Это создает дополнительные трудности в процессе проектирования и монтажа, удорожает строительные конструкции.При модернизации действующих на электростанциях конденсационных турбоустановок для нужд теплофикации вывод и трассировка трубопроводов столь большого диаметра-не представляется возможным.Известен способ работы теплофикационной турбины в переменных режимах отопительного периода путем регулирования расхода и параметров отбираемого пара и расхода пара в ЧНД перемещением парораспределительных органов высокого и низкого давления, подачи потребителю всего потока пара из камеры отбора перед ЧНД, по крайней мере, в одной из которых взамен ротора установлен гладкий промежуточный вал 2,Однако этот способ обладает такими недостатками, которые делают его малопригодным для теплофикационных турбин большой мощности. Как и все турбины с противодавлением, работающие по известному способу, при снижении теплОвой нагрузки теряют электрическую мощность, что в условиях дефицита электроэнергии приводит к необходимости замещения потерянной мощности за счет менее экономичного оборудования. Исключение турбин, работающих в режиме с противодавлением, из участия в регулировании частоты и мощности энергосистемы в часы пик тепловой нагрузки и провалов электрической приводит к необходимости переводить в регулировочный режим более мощные машины, работающие на частичных режимах менее экономично. Все это в конечном счете ведет к пережогу топлива. При отключении теплового потребителя полностью теряется генерирующая мощность турбины.Цель изобретения - повышение экономичности и надежности турбоустановки. Цель достигается тем, что в режимах базовой нагрузки отглушают ЧНД с промежуточным валом, а на режимах переменной тепловой нагрузки перемещают парораспределительные органы высокого давления и неотглушенных ЧНД и сбрасывают пар через предохранительные устройства в отглушенные ЧНД с поддерживанием в них давления ниже атмосферного. На фиг. 1 изображена турбоустановка с двумя двухпоточными цилиндрами низкого давления; на фиг. 2 - то же, с одним двух- поточным цилиндром низкого давления и глухой перегородкой в проточной части.Турбина содержит цилиндры 1 и 2 высокого и среднего давления (ЦВД и ЦСД), потоки 3 - 7 ЦНД, расположенные либо в одном цилиндре с проточной частью среднего давления - выхлопной поток 3 ЧНД,либо в отдельных цилиндрах, как например, выхлопные потоки 4 и 5, 6 и 7, парораспределительные органы 8 ЦВД (клапаны) на впуске пара в турбину (8 ЦВД 1), парораспределительные органы 9 и 10 ЦНД и расположенную перед ними камеру 11 отбора, паропровод 12, промежуточный перегреватель 13 и паропровод 14, расположенные соответственно между ЦВД - ЦСД и ЦСД - ЦНД, паропровод 15 к тепловому потребителю, глухую перегородку 16, промежуточный вал 17, передающий вращение от ротора 18 ЦВД, ротора 19 ЦСД и ротора 20 ЦНД к ротору генератора 21, предохранительные устройства 22, диафрагмы 23, оставленные в отглушенных потоках 6 и 7, и конденсаторы 24, Турбоустановка может работать на конденсационном режиме с отключением потребителем тепла и на режиме с регулируемым отбором нара из камеры 11. Отличие турбины (фиг. 2) заключается в отсутствии одного ЦНД и создании промежуточного вала 17 в потоке 3 ЦСД 2 за счет отсутствия на роторе 19 рабочих дисков, а глухая перегородка 16 выполнена в виде. разделительной диафрагмы. По данному способу турбина работает сезонно и требует при переходе с одного режима на другой переоборудования. При работе с отключенным потребителем тепла весь пар за исключением отбираемого на регенерацию, проходит через цилиндры 1 и 2 и выхлопные потоки 3 - 7 в конденсаторы 24. В ЦНД установлены штатные роторы с рабочими колесами. Парораспределительные органы 9 и 10 открыты полностью. Глухая перегородка 16 отсутствует. Этот способ работы присущ всем конденсационным турбинам,При переходе на режим работы с отбором пара выделяют базовую и переменную составляющие тепловых нагрузок, причем под базовой понимают постоянную составляющую графика тепловой нагрузки, а под переменной - дополнительную временную составляющую этого графика. На режиме с регулируемым отбором по данному способу базовую тепловую нагрузку, приблизительно соответствующую расходу пара в один или более потоков ЧНД, обеспечивают за счет отглушения соответствующего числа потоков ЧНД, а пар, поступавший на конденсационном режиме в эти потоки, направляют через паропровод отбора к потребителю.При этом перед цилиндром, в котором расположены отглушаемые потоки ЧНД, например, 6 и 7 устанавливают глухую перегородку 16, а взамен штатного ротора с рабочими колесами - промежуточный вал 17; Таким образом, не требуется расход пара на охлаждение проточной части ЧНД.Переменную часть тепловой нагрузки обеспечивают за счет перемещения паро5 10 15 т 0 2 30 З 5 Формула изобретения 40 43 50 И распределительных органов 8, 9 и 10. Отбипемый пар направляют к потребителю по паропроводу 15. В зависимости от характера тепловых нагрузок (теплофикация, горячее водоснабжение и т. д.) и их величины работа турбины с регулируемым отбором пара может быть круглогодичной, что позволяет в довольно широком диапазоне нагрузок сохранять независимость регулирования. Например, увеличение расхода пара в отбор при одновременном сохранении мощности, отдаваемой в сеть, достигается одновременным перемещением парораспределительных органов: 8 - на открытие и 9 и 10 - на закрытие, а снижение расхода в отбор достигается обратным перемещением парораспределительных органов 8 - на закрытие и 9 и 10 - на открытие.Для защиты турбины от внезапного повышения давления в камере 11 отбора при возможных неисправностях парораспределительных органов 9 и 10 используют предохранительные устройства 22, осуществляющие в момент повышения давления в отборе выше допустимого уровня сброс пара в обвод глухой перегородки 16 в цилиндр с отглушенными потоками 6 и 7, в котором поддерживается давление ниже атмосферного.Турбина (фиг. 2) работает аналогично описанной выше. Однако базовая часть тепловой нагрузки у такой турбины относительно меньше, а регулируемая - больше.Для .обоих типов турбин, работающих по данному способу при сбросе в отглушаемые потоки пара через предохранительные устройства, приемлемые скорости пара в цилиндре обеспечиваются за счет сохранения в нем части диафрагм 23 с таким проходным сечением сопел, чтобы обеспечить последовательное расширение пара. Работа турбины по данному способу позволяет снижать электрическую нагрузку турбины в период провалов за счет прикрытия парораспределительных органов 9 и 10, обеспечивая минимальный пропуск пара, достаточный для охлаждения проточной части выхлопных регулируемых потоков ЧНД. На этом режиме работы электрическая мощность, отдаваемая в сеть, определяется тепловым потреблением.Мощность турбины можно резко форсировать за счет открытия парораспределительных органов 9 и 10, Даже в случае полного открытия парораспределительных органов 8 выхлопные потоки ЦНД можно загрузить по пару, если при этом ограничить расход пара в отбор.Описываемый способ работы паровой турбины большой мощности позволяет использовать эксплуатируемые многоцилиндровые турбины с несколькими выхлопными потоками в .конденсатор для нужд теплофикации и производства. Для работы по предложенному способу установленные на электростанциях турбины подлежат реконструкции, не требующей значительных капитальных затрат и времени на ее осуществление.По сравнению с турбинами, работающими с противодавлением, преимущества турбин, работающих по предложенному способу, заключаются в том, что имеется определенный диапазон нагрузок, в пределах которого обеспечивается независимость системы регулирования. Это позволяет изменять тепловую натрузку без изменения электрической и наоборот электрическую без изменения тепловой; возможно участие турбин в регулировочном режиме энергосистемы при покрытии пиковой части электрического графика нагрузок за счет нагружения и разгружения конденсационных выхлопов ЧНД; отключение тепловых потребителей незначительно снижает мощность турбоустановки, поскольку конденсационные потоки сохраняются в работе и имеется возможность их перегрузки. По сравнению с турбинами, работающими на режимах регулируемого отбора пара, турбины, работающие по предлагаемому способу, имеют преимущества такие как уменьшение количества пара, необходимого для охлаждения проточной части потоков ЧНД; уменьшение числа вращающихся рабочих колес и числа ступеней с длинными рабочими лопатками, работающих в условиях малых пропусков пара, создающих опасность возникновения дополнительных возмущающих усилий и вибрации; уменьшение числа в парораспределительных органов перед потоками ЧНД; сброс пара через предохранительные устройства не требует монтажа труб больших диаметров, а производится через отглушаемые выхлопные потоки ЧНД 8 в конденсатор. Способ работы теплофикационной турбины в переменных режимах отопительного периода путем регулирования расхода и параметров отбираемого пара и расхода пара в части низкого давления перемещением парораспределительных органов высокого и низкого давления, подачи потребителю всего потока пара из камеры отбора перед частями низкого давления, по крайней мере, в одной из которых взамен ротора установлен гладкий промежуточный вал,отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, в режиме базовой нагрузки отглушают части низкого давления с промежуточным валом, а на режимах переменной тепловой нагрузки перемещают парораспределительные органы высокого давления и неотглушенных частей низкого давления и сбрасывают пар через802569 Фиг,/ Фиг, 2 Составитель В. Гуторов Редактор Т. Глазова Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик Заказ 10163/42 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4предохранительные устройства в отглушенные части низкого давления с поддержанием в них давления ниже атмосферного,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Бененсон Е. И., Иоффе Л. С. Теплофикационные паровые турбины. М., Энергия, 1976, с, 315.2, Авторское свидетельство СССР102178, кл. Г 01 К 17/02, 1955.