Технико-экономическое исследование влияния высоты лопаточного аппарата ЦНД на эффективность работы теплофикационных турбин в условиях эксплуатации

• Автор: Галанская, Юлия Николаевна
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБОБЩЕНИЕ И АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЦНД ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН.

1.1. Общая характеристика режимов работы ТЭЦ

1.2 Особенности режимов работы теплофикационных турбин и их ЦНД

1.3. Обзор основных известных направлений и результатов работ по повышению эффективности эксплуатации теплофикационных турбин и их ЦНД

1.3.1. Снижение потерь теплоты в холодном источнике

1.3.1.1. Использование теплоты пара, поступающего в конденсатор

1.3.1.2. Уменьшение пропуска пара в ЦНД

1.3.2. Охлаждающие устройства ЦНД теплофикационных турбин

1.3.3. Надежность работы ЦНД теплофикационных турбин.

1.3.4. Эрозионный износ последних ступеней ЦНД

1.3.5. Унификация проточных частей низкого давления
1.3.6. Эксплуатация теплофикационных турбин без рабочих лопаток последней ступени ЦНД
1.4. Направления, требующие дальнейшего изучения. Постановка задач для
исследований.
Глава 2. АНАЛИЗ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ЦНД
ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН В РЕАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
2.1. Анализ основных факторов, определяющих работу проточной части
2.1.1. Анализ факторов, определяющих работу ЦНД в режимах с вентиляционным пропуском пара
2.1.2. Факторы, определяющие работу ЦНД в режимах с частичными нагрузками.
2.1.3. Влияние режимов работы на интенсивность износа последних
ступеней.
2.2. Анализ реальных условий эксплуатации теплофикационных турбин в течение календарного года.
2.2.1. Анализ изменения графиков электрической и тепловой нагрузки ТЭЦ.
2.2.2. Анализ изменения графиков электрической и тепловой нагрузки отдельных агрегатов ТЭЦ
2.2.3. Анализ изменения вакуума в конденсаторе теплофикационной турбины в течение календарного года
2.3. Выводы по главе.
Глава 3. МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ВЫСОТЫ ЛОПАТОЧНОГО АППАРАТА ЦНД ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН.
3.1. Основные факторы, определяющие выбор оптимальной пропускной способности ЦНД с учетом условий эксплуатации
3.2. Методика оценки годовых затрат на турбину.
3.3. Определение изменения затрат, связанных с потерями в режиме работы с вентиляционным расходом пара в ЦНД.
3.4. Определение изменения затрат при полезном использовании теплоты пара, поступающего в конденсатор.
3.5. Определение изменения затрат на ввод замещающей мощности при работе с вентиляционным пропуском пара в ЦНД
3.6. Определение изменения затрат при выработке электроэнергии по конденсационному циклу.
3.7. Определение изменения затрат на компенсацию ограничения мощности.
3.8. Определение изменения затрат, связанных с восстановлением и заменой рабочих лопаток
3.9. Последовательность проведения расчетов по выбору оптимальной высоты лопаточного аппарата ЦНД. Пересчет параметров базового режима для турбины при изменении высоты лопаток ЦНД.
3 Выводы по главе
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ВЫСОТЫ ЛОПАТОЧНОГО АППАРАТА ЦНД ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБИН .
4.1. Общая характеристика рассматриваемых турбин.
4.2. Исследование и анализ основных критериев, определяющих выбор оптимальной высоты лопаточного аппарата ЦНД теплофикационных
турбин.
4.2.1. Потери мощности на трение и вентиляцию в ЦНД
4.2.2. Эффективность работы ЦНД в режимах переходного и неотопительного периода
4.2.3. Долговечность и надежность работы лопаток последней ступени ЦНД теплофикационных турбин
4.3. Выбор оптимального варианта ЦНД теплофикационных турбин с учетом фактических условий эксплуатации.
4.3.1. Расчетные исследования по определению оптимальной высоты лопаток ступеней ЦНД турбины Т,
4.3.2. Расчетные исследования по определению оптимальной высоты лопаток последней ступени ЦНД турбин Т,8 и Т,8.
4.4. Рекомендации по выбору оптимальных геометрических характеристик ЦНД теплофикационных турбин
4.5. Выводы по главе.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
Библиографический список использованной литературы.
Приложения.
ВВЕДЕНИЕ


Поскольку летний период соответствует неотопительному сезону, когда тепловые нагрузки минимальны, именно в это время пропуск пара в конденсатор достигает своих максимальных значений. Повышенное давление в конденсаторе в таких режимах приводит к снижению объемного расхода пара через последние ступени и дополнительному отклонению их КПД т от оптимального значения. В результате эффективность работы ЦНД и турбины в целом снижается. Кроме того, серьезной проблемой для ступеней ЦНД, работающих в области влажного пара, является эрозия входных и выходных кромок рабочих лопаток. При этом наиболее значительно изнашиваются рабочие лопатки последних ступеней, что заметно снижает надежность их работы. Повышенному эрозионному износу последней ступени способствует подсос влажного пара и крупнодисперсных капель влаги из выходного патрубка турбины и из переходного патрубка конденсатора вследствие возникновения зон возвратных токов в прикорневой и периферийной зонах рабочих лопаток на режимах с малыми расходами пара в ЦНД рис. Обзор основных известных направлений и результатов работ по повышению эффективности эксплуатации теплофикационных турбин и их ЦНД. За период применения теплофикационных турбин на крупных турбинных заводах, в наладочных организациях и научноисследовательских институтах проведено большое количество работ, направленных на улучшение режимов эксплуатации. В основном эти работы связаны с уменьшением потерь энергии в холодном источнике , 2, 6, 5, 6 и совершенствованием систем охлаждения проточной части ЦНД 2, 5, ,,, ,, 5,8. Большое количество работ связано с улучшением тепловых схем ТЭЦ , , , , , , , 1, которые позволили внедрить и более прогрессивные режимы работы теплофикационного оборудования. Так в настоящее время широко применяется подогрев сетевой и технологической воды во встроенных и основных пучках конденсаторов. В течение длительного времени целый ряд известных специалистов как на заводахизготовителях ТМЗ ,0, ЛМЗ , КТЗ 8, так и в научноисследовательских организациях ВТИ ,, , ,,0, ЦКТИ 4, ЛПИ 9,0, МЭИ 1, , ВятГТУ ,9,0, АО Энерготех 6,7 занимался решением проблем, связанных с эрозионным износом ступеней ЦНД. Отдельное направление составляют работы, посвященные совершенствованию конструкции турбоагрегатов и их отдельных элементов. При этом большинство работ этого направления, проводимых отечественными и зарубежными заводамиизготовителями турбин, касалось унификации ЦНД и его отдельных ступеней ,, ,,3,5,6. В последнее время в силу того, что произошли достаточно радикальные изменения тенденций развития энергетики, появилось много работ связанных с эксплуатацией существующих мощных теплофикационных турбин без рабочего колеса в последней ступени ЦНД, и в том числе вообще без последней ступени , , . Снижение потерь теплоты в холодном источнике. Основными потерями энергии на ТЭС являются потери теплоты с конденсацией отработавшего пара в холодном источнике. Как отмечалось выше, в теплофикационных турбинах на режимах работы по тепловому графику минимальный расход пара в ЦНД устанавливается из условий допустимого температурного состояния последних ступеней турбины и выходного патрубка. В турбоустановках мощностью от до 0 МВт производства ТМЗ с РД обычного исполнения потери теплоты изза конденсации вентиляционного потока пара составляют 5 МВт , в зависимости от давления в отборе и конструктивных особенностей турбины. Как показывают натурные исследования специалистов ВятГТУ 5, фактическая величина вентиляционного пропуска пара в один поток ЦНД для различных турбин изменяется в широких пределах, и при давлении в камере нижнего теплофикационного отбора на уровне 0,1 МПа составляет 8 тч, в зависимости от давления в конденсаторе и высоты лопаточного аппарата ЦНД. Для турбины Т,8 ТМЗ расчетные и экспериментальные данные ВТИ показывают, что расход пара через зазоры РД может составлять тч и более, что эквивалентно потере теплоты 7 МВт. Для снижения потерь энергии в конденсаторе были разработаны мероприятия, включающие в себя использование тепла отработавшего пара и минимизацию потоков тепла, поступающих в конденсатор.