Большая Советская Энциклопедия (ПА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 203

203

  Теплофикационные П. т. служат для одновременного получения электрической и тепловой энергии. К ним относятся П. т. с противодавлением, с регулируемым отбором пара, а также с отбором и противодавлением. У П. т. с противодавлением весь отработавший пар используется для технологических целей (варка, сушка, отопление). Электрическая мощность, развиваемая турбоагрегатом с такой П. т., зависит от потребности производства или отопительной системы в греющем паре и меняется вместе с ней. Поэтому турбоагрегат с противодавлением обычно работает параллельно с конденсационной П. т. или электросетью, которые покрывают возникающий дефицит в электроэнергии. В П. т. с регулируемым отбором часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а остальной пар идёт в конденсатор. Давление отбираемого пара поддерживается в заданных пределах системой регулирования. Место отбора (ступень П. т.) выбирают в зависимости от нужных параметров пара. У П. т. с отбором и противодавлением часть пара отводится из 1 или 2 промежуточных ступеней, а весь отработавший пар направляется из выпускного патрубка в отопительную систему. Давление пара П. т. для отопительных целей обычно составляет 0,12 Мн/м 2 , а для технологических нужд (сахарные, деревообрабатывающие, пищевые предприятия) 0,5—1,5 Мн/м 2 .

  П. т. специального назначения обычно работают на отбросном тепле металлургических, машиностроительных, и химических предприятий. К ним относятся П. т. мятого пара, двух давлений и предвключённые (форшальт). П. т. мятого пара используют отработавший пар поршневых машин, паровых молотов и прессов, имеющий давление немного выше атмосферного. П. т. двух давлений работают как на свежем, так и на отработавшем паре паровых механизмов, подводимом в одну из промежуточных ступеней. Предвключённые П. т. представляют собой турбины с высоким начальным давлением и высоким противодавлением; весь отработавший пар этих П. т. направляют в другие П. т. с более низким начальным давлением пара. Необходимость в предвключённых П. т. возникает при модернизации электростанций, связанной с установкой паровых котлов более высокого давления, на которое не рассчитаны ранее установленные на электростанции П. т.

  П. т. специального назначения не строят сериями, как конденсационные и теплофикационные П. т., а в большинстве случаев изготовляют по отдельным заказам.

  Все стационарные П. т. имеют нерегулируемые отборы пара из 2—5 ступеней давления для регенеративного подогрева питательной воды. В СССР установлено 4 ступени начальных параметров пара: давление 3,5 Мн/м 2 , температура 435 °С для П. т. мощностью до 12 Мвт ; 9 Мн/м 2 , 535 °С для П. т. до 50 Мвт ; 13 Мн/м 2 , 565 °С для П. т. до 100 Мвт и 24 Мн/м 2 , 565 °С для П. т. мощностью 200 и 300 Мвт . Давление отработавшего пара 3,5—5 кн/м 2 . Удельный расход тепла от 7,6 кдж/ (вт?ч ) у самых мощных П. т. до 13 кдж/ (вт?ч ) у небольших конденсационных турбин.

  Тепловой процесс паровых турбин. Кинетическая энергия, приобретённая паром при его расширении, эквивалентна уменьшению его энтальпии в процессе расширения. Работа пара (в кгс?м , 1 кгс?м = 10 дж ) равна:

  W= 427(i0 - i1 ),

а скорость истечения (в м /сек ):

 

,

  где i — начальная, a i1 — конечная энтальпия пара. Мощность (в квт ), которую можно получить от турбины при расходе пара D кг/ч , равна:

 

  а расход пара (в кг/ч ) соответственно

 

 

  Если под i — i1 подразумевается адиабатическое изменение энтальпии, то вышесказанное справедливо только для идеальной П. т., работающей без потерь. Действительная мощность на валу реальной П. т. (в квт ) равна:

 

  где hое — относительно эффективный кпд, представляющий собой отношение действительной мощности, полученной на валу П. т., к мощности идеальной турбины.

 

',

  где d e — расход пара в кг/ (квт?ч ). Для существующих П. т. удельный расход пара определяется экспериментально, а i — i1 находят по i—s диаграмме (см. Энтропия , Энтальпия ). В активной П. т. свежий пар с давлением p и скоростью c поступает в сопло и расширяется в нём до давления p1 , при этом скорость пара возрастает до c1 , с которой поток пара и входит на рабочие лопатки. Поток пара, оказывая давление на лопатки вследствие изменения направления в криволинейных междулопаточных каналах, заставляет диск и вал вращаться. На выходе с лопаток поток пара имеет скорость c2 меньшую, чем c1 , так как значительная часть кинетической энергии преобразовалась в механическую энергию вращения вала. Давление p1 на входе в канал равно давлению p2 на выходе из него, так как междулопаточные каналы имеют одинаковое сечение по длине и расширения пара в них не происходит (у реально существующих активных турбин сечения междулопаточных каналов выполняют несколько возрастающими по ходу пара для сохранения равенства давлений на входе и выходе, так как энтальпия пара при его протекании между лопатками увеличивается из-за трения и ударов о кромки лопаток). Однако в различных местах криволинейного канала давления неодинаковы: именно разность давлений на вогнутую и выпуклую сторону каждой лопатки создаёт момент, заставляющий ротор вращаться. Таким образом, в активной турбине падение давления пара происходит в сопле (или нескольких соплах), а давление пара при входе на лопатки и выходе с них одинаково.

  Кинетическая энергия будет полностью использована, если абсолютная скорость пара c 2 при выходе с лопаток равна нулю. Это условие соблюдено, если c 1 = 2u , где u — окружная скорость. Окружная скорость (в м/сек ) равна:

 

  где d — средний диаметр лопаточного венца в м , a n — частота вращения в мин. Следовательно, оптимальная окружная скорость лопаток должна быть

.

  Очевидно, что в реальной турбине c 2 не может быть равна 0, т.к. пар должен уходить с лопаток в конденсатор. Однако выходную скорость стремятся получить минимальной, т.к. кинетическая энергия уходящего потока пара представляет собой потерю полезной работы. Отступление от оптимального отношения

 вызывает сильное снижение кпд турбины. Это делает невозможным создание одноступенчатых турбин с высокими начальными параметрами пара, так как ещё (начало 1970-х гг.) не существует материалов, способных выдержать напряжения от центробежных сил при окружных скоростях, значительно превышающих 400 м/сек . Поэтому одноступенчатые активные турбины применяют только для привода быстроходных вспомогательных механизмов, экономичность которых не имеет решающего значения. Хорошая экономичность П. т., работающей с умеренными окружными скоростями при большом теплопадении, достигается применением ступеней давления.