Расчет тепловой схемы турбоустановки с турбиной К-1000-60/1500-1 (стр. 4 из 9)

На основании полученных давлений в отборах и полученных энтальпий пара определим значения энтропий, температуры и степени сухости пара в характерных точках процесса в ЦВД.

s_I=f(p_I,h_I)= 5,945 кДж/(кг.K)

s_II=f(p_II,h_II)= 5,967 кДж/(кг.K)

s_III(p_III,h_III)= 5,992 кДж/(кг.K)

t_I=t_s=f(p_I)= 224,1 °С

t_II=t_s=f (p_II)= 207,4 °С

t_III=t_s=f (p_III)= 190,6 °С

x_I=f(t_I,h_I)= 0,916

x_II=f(t_II,h_II)= 0,897

x_III=f(t_III,h_III)= 0,880

Аналогично выполняется построение процесса расширения пара в других цилиндрах главной турбины и турбины привода питательного насоса.

Для определения параметров пара в камерах отборов главной турбины на линию действительного процесса расширения пара наносятся изобары, соответствующие давлениям в камерах отборов турбины. В точках пересечения изобар с линией действительного процесса расширения пара определяются энтальпии пара в камерах отборов.

Рис. 2. Построение процесса расширения пара в турбине и в приводной турбине питательного насоса в h,S–диаграмме

Построение процесса расширения пара в ЦНД.

Параметры пара на входе в ЦНД определяются параметрами пара на выходе из СПП.

Потери давления до СПП (DР_Т)

Δp_Т=0.02%

P_Т=p_III.(1-Δp_Т)=1,273.(1-0,02)= 1,247 МПа

s_Т= f(p_Т,x_III)= 6,508 кДж/(кг.K)

h_Т= f(p_Т,x_III)=2781,1 кДж/кг

Потери давления в СПП (DР_спп), согласно [3, 4] определяют по формуле

DР_спп = 0,08×Р_разд, (8)

Этот перепад равномерно распределяем между сепаратором и ступенями перегрева пара. Обозначив число ступеней в СПП (сепаратор, 1-я и 2-я ступени перегрева).

Состояние пара за сепаратором.

Р_с = Р_разд×(1– DР_с) (9)

Δp_c=0.02%

p_с=p_Т.(1-Δp_c)= 1,247.(1-0,02)= 1,222 Мпа

t_с=t_s=f(p_c)= 188,8°С

Конструкция сепарационных устройств современных СПП обеспечивает влажность пара на выходе из сепаратора не более 1 %, т.е. х_с^вых = 0,99.

По Р_с и х_с^вых по h,S – диаграмме или с использованием соотношения (4) и [5] определяем энтальпию пара на выходе из сепаратора (h_c^вых).

s_с= f(p_c, х_с^вых)= 6,515 кДж/(кг.K)

h_с= f(p_c, х_с^вых)= 2784,4 кДж/кг

Состояние пара за первой ступенью пароперегревателя (ПП1) определяется давлением пара за первой ступенью (Р_пп1), которое можно рассчитать с помощью (9), и температурой t_ПП1, которая определяется по заводским данным [3, 4]

Р_пп1» Р_с×(1– DР_пп1)

Δp_пп1= 0.03%

p_пп1=p_с.(1-Δp_пп1)= 1,222.(1-0,03)= 1,186 МПа

Для определения температуры и энтальпии на выходе из ПП1, можно задаться величиной перегрева пара на выходе из ПП1. Она обычно колеблется в диапазоне 5… 10 °С. По найденной t_пп1 определяем h_пп1 и s_пп1.

t_s,пп1= f(p_пп1)=187,4

t_пп1=t_s,пп1+10=197,4 °С

s_пп1= f(p_пп1, t_пп1)= 6,584 кДж/(кг.K)

h_пп1= f(p_пп1, t_пп1)= 2810,3 кДж/кг

Состояние пара за второй ступенью пароперегревателя (h_ПП2) определяется аналогично первой ступени.

Р_пп2» Р_пп1×(1– DР_спп/n),

t_пп2= 250 °С

Δp_пп2= 0.03%

p_пп2=p_пп1.(1-Δp_пп2)= 1,186.(1-0,03)= 1,150 МПа

s_пп2= f(p_пп2, t_пп2)= 6,853 кДж/(кг.K)

h_пп2= f(p_пп2, t_пп2)= 2937,5 кДж/кг

t_пп2 – определяется по заводским данным [3, 4]

Процесс расширения пара в части среднего давления строится аналогично ЦВД. Состояние пара перед соплами первой ступени ЦСД, принимая дросселирование в клапанах ЦСД в соответствии с (2), определится

Р_цсд»(1 – DР_пу)×Р_пп2, h_цсд = h_пп2

Начальная точка процесса расширения пара в ЦСД находится на пересечении изобары Р_ЦСД и линии энтальпии h_ЦСД. Конечная точка процесса расширения пара в ЦСД определяется давлением за последней ступенью ЦСД (Р_цсд^вых, см. [3, 4]).

p₀^ЦCД=p_п2.(1-Δp_пу)= 1,150.(1-0,02)= 1.127 МПа

t₀^ЦCД= 250 °С

h₀=h_пп2= 2937.5 кДж/кг

s₀(p₀,t₀)= 6.864 кДж/(кг.K)

Построение процесса расширения пара в ЦНД.

В турбинах, где отсутствует ЦСД, состояние пара на входе в ЦНД определяется аналогично тому, как описано выше для ЦСД.

Для турбин, в которых присутствует ЦСД, состояние пара перед соплами первой ступени ЦНД (Р_цнд, h_цнд), принимая величину дросселирования в размере, рекомендуемом [3, 4], определится

Р_цнд = (1 – DР_пу)× Р_цсд^выхh_цнд = h_цсд^вых

Начальная точка процесса расширения в ЦНД на h,S – диаграмме находится на пересечении изобары Р_ЦНД и линии энтальпии h_ЦНД.

p₀^ЦНД=p_вых^ЦСД.(1-Δp_ПУ)= 0,275.(1-0,05)= 0.261 МПа

h₀=h_V= 2708.1 кДж/кг

s₀(p₀,h₀)= 7.011 кДж/(кг.K)

Параметры в конце действительного процесса расширения пара в ЦНД определятся давлением за последней ступенью Р_к и h_oi^ЦНД[3, 4].

Р_к =0,0045 Мпа

h_oi^ЦНД=0,82

h_к^ид= f (p_к, s₀^цнд)= 2125,6 кДж/кг

Энтальпия пара в конце действительного процесса расширения в ЦНД (h_k^д) определится из соотношения

h_k^д = h_цнд – (h_цнд – h_к^ад)×h_oi^цнд,

где h_к^ад – энтальпия в конце адиабатического процесса расширения пара в ЦНД.

Параметры пара в камерах отборов ЦСД и ЦНД определяются аналогично тому, как это описано для ЦВД.

h_k^д = h₀^цнд – (h₀^цнд – h_к^ид)×h_oi^цнд =2708-(2708-2125,6) .0,82= 2230,5 кДж/кг

Состояние пара на входе в конденсатор главной турбины с учетом потерь с выходной скоростью в последней ступени ЦНД (Dh_в.с.) определится

h_к = h_k^д + Dh_в.с. (10)

по [4]: Dh_в.с.= 24 кДж/кг

h_к = h_k^д + Dh_в.с.= 2254,5 кДж/кг

Аналогично выполняется построение процесса расширения пара в других цилиндрах главной турбины и турбины привода питательного насоса.

Для определения параметров пара в камерах отборов главной турбины на линию действительного процесса расширения пара наносятся изобары, соответствующие давлениям в камерах отборов турбины. В точках пересечения изобар с линией действительного процесса расширения пара определяются энтальпии пара в камерах отборов.

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

h_IV^ид(p_IV,s₀)= 2811,9 кДж/кг

h_V^ид(p_V,s₀)= 2657,7 кДж/кг

h_VI^ид(p_VI,s₀)= 2550,2 кДж/кг

h_VII^ид(p_VII,s₀)= 2372,6 кДж/кг

Определим значения энтальпий в отборах и на выходе из ЦНД в действительном процессе расширения пара в ЦНД (с учетом значения η =0,82)

h_IV=h₀-(h₀-h_IV^ид).η_oi^ЦНД=2937,6-(2937,6-2811,9).0,82=2834,5кДж/кг

h_V=h₀-(h₀-h_V^ид).η_oi^ЦНД=2937,6-(2937,6-2657,7).0,82=2708,0 кДж/кг

h_VI=h₀-(h₀-h_VI^ид).η_oi^ЦНД=2937,6-(2937,6-2550,2).0,82=2578,6 кДж/кг

h_VII=h₀-(h₀-h_VII^ид).η_oi^ЦНД=2937,6-(2937,6-2372,6).0,82=2433,0 кДж/кг

h_к^д=h₀-(h₀-h_k^ид).η_oi^ЦНД=2937,6-(2937,6-2125,6).0,82=2230,5 кДж/кг

На основании полученных давлений в отборах и полученных энтальпий пара определим значения энтропий, температуры и степени сухости пара в характерных точках процесса в ЦНД.

s_IV(p_IV,h_IV)= 6,913 кДж/(кг.K)

s_V(p_V,h_V)= 6,989 кДж/(кг.K)

s_VI(p_VI,h_VI)= 7,088 кДж/(кг.K)

s_VII(p_VII,h_VII)= 7,187 кДж/(кг.K)

s_k^д(p_k,h_k^д)= 7,356 кДж/(кг.K)

t_IV(p_IV,h_IV)= 193,4 °С

t_V(p_V)= 130,5 °С

t_VI(p_VI)= 100,4 °С

t_VII(p_VII)= 70,2 °С

t_k(p_k)= 31,0 °С

x_IV(t_IV,h_IV)= перегретый пар

x_V(t_V,h_V)= 0,994

x_VI(t_VI,h_VI)= 0,956

x_VII(t_VII,h_VII)= 0,917

x_к^д(t_k, h_k^д)= 0,865

h_k= h_k^д +Δh_вс^ЦНД=2254,5 кДж/кг

x_k(р_k,h_k)= 0,875

Построение процесса в приводной турбине питательного насоса.

Состояние пара перед соплами первой ступени приводной турбины определяется гидравлическими сопротивлениями участка паропровода от СПП до приводной турбины и паровпускных устройств.

В соответствии с [3, 4] гидравлическое сопротивление паропроводов (DР_ПП) рекомендуется принимать из расчета

DР_пп= (0,04¸0,09)Р_пп2, (11)

Тогда давление перед соплами первой ступени приводной турбины (Р_тп) определится на основании соотношения (5) и (11).

Окончательно

Р_тп = Р_пп2×(1 – DР_пп – DР_пу) (12)

Начальная точка процесса расширения пара в приводной турбине на h,S – диаграмме находится на пересечении изобары Р_ТП с линией энтальпии h_пп2.

Энтальпия в конце действительного процесса расширения пара в турбине привода питательного насоса и энтальпия пара на входе в конденсатор приводной турбины определяется значением давления за последней ступенью Р_к^тп, усредненным КПД приводной турбины h_oi^тп и потерями с выходной скоростью в приводной турбине h_в.с.^ТП, аналогично тому, как это определялось в ЦНД главной турбины.

DР_пп = 0.09 %

DР_пу =0.02 %

Р_тп = Р_пп2×(1 – DР_пп – DР_пу)= 1,024 МПа