Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 27
|
Пояснительная записка к курсовой работе Исследование влияния изменения параметров и структуры ПТС ПТУ с турбиной типа ПТ-145–130 на показатели тепловой экономичности Интенсивное развитие теплоэнергетики, освоение новых типов схем и оборудования для получения и использования электрической и тепловой энергии, внедрение в практику новых методов расчетов и конструирования, обновление нормативных материалов – все это требует углубленных знаний у современных специалистов. Поэтому целью курсовой работы является расширение, углубление и закрепления знаний по дисциплине и приобретение навыки их практического использования. Данная по энергетическим установкам ставит следующие задачи: · исследовать влияние изменения параметров и структуры ПТС ПТУ с турбиной типа ПТ-145–130 на показатели тепловой экономичности; · научиться разбираться в тепловых схемах современных ТЭС и АЭС; · изучить назначение, принцип действия и связи основного и вспомогательного оборудования паротурбинных энергоблоков; · научиться составлять и решать уравнения материальных и тепловых балансов элементов тепловых схем; · научиться определять показатели тепловой экономичности ТЭС и АЭС; · приобрести навыки выбора основного и вспомогательного оборудования Электрическая мощность энергоблока по заданию составляет 140 МВт. Прототипом при разработке тепловой схемы является установка ПТ-140–130 (Уральский ТМЗ). Принципиальная тепловая схема энергетического блока представлена на рисунке 1. Теплофикационная паровая турбина ПТ-140–130 одновальная, двухцилиндровая. Оба теплофикационных отбора выполнены в средней части ЦНД и разделены промежуточным отсеком. Парораспределение ЦВД и ЦНД сопловое. Регулирование давления отопительных отборов независимое и осуществляется с помощью поворотных диафрагм. Производственный отбор пара осуществляется из выходного патрубка ЦВД. Регенеративная система турбоустановки включает подогреватели, утилизирующие теплоту пара из уплотнений и эжекторов, четыре ПНД, деаэратор и три ПВД. Подогреватели низкого давления питаются греющим паром из ЦНД турбины, а ПВД и деаэратор – из ЦВД. Каждый из роторов валопровода лежит в двух опорных подшипниках. Задний подшипник ЦВД – комбинированный: диски первых шести ступеней откованы за одно с валом, остальные диски – насадные. Для уменьшения осевого усилия на валу в области переднего концевого уплотнения ЦНД выполнен ступенчатый разгрузочный диск больших размеров. Корпус ЦНД имеет два технологических разъема. Передняя и средняя части – литые, задняя – сварная. Все диафрагмы установлены в обоймах, пространство между которыми использовано для размещения патрубков отборов. С учетом работы в области значительной влажности из-за отсутствия промежуточного перегрева пара лопатки последней ступени выполнены умеренной длины, что обеспечивает её надёжность против эрозийного износа. Система регулирования турбины выполнена электрогидравлической. Рассматриваемая турбина имеет четыре регулируемых параметра (давление в трех отборах и электрическая мощность). Система регулирования обеспечивает все режимы, важные для турбины с отборами пара. В частности, турбина может работать как турбина с двумя отборами, если диафрагма верхнего отопительного отбора открыта полностью, а соответствующий регулятор давления отключен. Полное закрытие диафрагмы ЧНД позволяет осуществить режим работы с противодавлением: при этом тепло пара, пропускаемого через ЧНД для вентиляции, используется для подогрева сетевой воды. Электрическая часть системы регулирования обеспечивает хорошее качество регулирования мощности и давления в отборах и ускоряет срабатывание системы защиты в аварийных ситуациях. Рисунок 1.1 – Принципиальная тепловая схема энергоблока ПТ-145–130 2.1.1 Подогрев питательной воды в тракте высокого давления (рис. 2.1)
где Значение подогрева в каждом подогревателе: Подогрев основного конденсата в тракте низкого давления (рис. 2.2). где здесь где Значение подогрева в каждом подогревателе: Температура питательной воды t
пв
j
за каждым подогревателем Температура насыщения в подогревателях высокого давления где Давление в подогревателях высокого давления Давление пара в отборах турбины на ПВД
С учетом потерь давление пара в отборе
Температура основного конденсата (ок) t
ок
j
за каждым подогревателем Температура насыщения в подогревателях низкого давления где Давление в подогревателях высокого давления Давление пара в отборах турбины на ПНД
С учетом потерь давление пара в отборе
Температура сетевой воды за сетевыми подогревателями Значения давления пара в отопительных отборах турбины Таблица 2.1 – Значения КПД hoi
цилиндров турбины типа ПТ-140–130 Определяем значение энтальпии пара в точке 0: Определяем давление пара в точке 0¢ за стопорным и регулирующим клапанами турбины по h-S диаграмме на пересечении энтальпии h0
и давления Р0
¢ меньше Р0
на величину потерь от дросселирования в стопорном (СК) и регулирующих (РК) клапанах (3¸5% от Р0
): Р0
¢=(0,97¸0,95) ×Р0
=0,95 ×13=12,35 МПа. Определяем энтальпии пара в теоретических точках ЦВД: Определяем энтальпии пара в отборах ЦВД: Определяем значение давления пара в точке 3¢ с учетом потерь в производственном отборе 10¸15%: Р3
¢=(0,90¸0,85) ×Р3
=0,9 ×1,5208=1,36872 МПа. Определяем энтальпии пара в теоретических точках ЦНД: Определяем энтальпии пара в отборах ЦНД: Определяем давление пара в точке 5¢ с учетом потерь в отопительном отборе 30¸40%: Р5
¢=(0,60¸0,70) ×Р5
=0,7 ×0,226=0,1582 МПа. Определяем энтальпии пара в теоретических точках ЦНД: Определяем энтальпии пара в отборах ЦНД: Определение действительного теплоперепада турбины Теоретический теплоперепад ЦВД Действительный теплоперепад ЦВД Теоретический теплоперепад ЦНД Действительный теплоперепад ЦНД Действительный теплоперепад турбины Значения давлений пара в отборах турбины определены в п. 2.1. Значения энтальпий пара в отборах турбины определены в процессе построения процесса расширения пара в турбине в hs-диаграмме в п. 2.2. Значения давлений пара в подогревателях определены в п. 2.1.
Значения энтальпий дренажа греющего пара определяются по программе Н2О
Значения температуры питательной воды, основного конденсата, сетевой воды определены в п. 2.1.
Давление питательной воды
Давление основного конденсата
Давление сетевой воды
Значения энтальпий питательной воды, основного конденсата, сетевой воды определяются по программе Н2
О
Удельная работа отборов Коэффициент недовыработки мощности паром Таблица 2.2. – Параметры пара, воды и конденсата Элемен- ты тепловой схемы Пар в турбине (отборе) Пар в подог-ревателе Дренаж греющего пара Питательная, сетевая вода, основной конденсат Коэф. недовы-работки Рисунок 2.4 – Расчетная схема отпуска теплоты с ПВК Разобьем Qот
по ступеням подогрева сетевой воды QСП
и QПВК
учитывая, что тепловая нагрузка любого подогревателя при постоянной теплоемкости воды Ср
пропорциональна нагреву воды в нем. Тогда: где t
пс
,
t
ос
– температуры прямой на входе в теплосеть и обратной на выходе сетевой воды, которые определяются из температурного графика теплосети; t
ПСВ1
, t
ПСВ2
– температура сетевой воды за ПСВ1 и ПСВ2 соответственно; G
св
– расход сетевой воды в кг/с; Ср
– средняя изобарная теплоемкость воды. t
пс
=150°С; t
ос
=70°С; t
ПСВ1
=112,48°С; t
ПСВ1
=82,015°С; Ср
=4.22¸4.24 кДж/(кг×°С); принимаю: Ср
=4,22 кДж/(кг×°С); Q
от
=100 МВт – тепловая нагрузка. Расход сетевой воды Тепловая нагрузка ПСВ1: ПСВ2: ПВК: Расход греющего пара из отборов на ПСВ1 и ПСВ2 определяются из уравнений тепловых балансов: Где G
ПСВ1
, G
ПСВ2
– расходы греющего пара соответственно на ПСВ1 и ПСВ2; – энтальпии греющего пара из отборов соответственно на ПСВ1 и ПСВ2; – энтальпии дренажа греющего пара соответственно из ПСВ1 и ПСВ2; h
п
=0,98 – КПД сетевых подогревателей. где N
э
=140 МВт – заданная электрическая мощность; Hi
– действительный теплоперепад турбины, кДж/кг; h
м
, h
г
– КПД механический и генератора (принимаю h
м
=0,98, h
г
=0,98); k
р
– коэффициент регенерации, он зависит от многих факторов и находится в пределах от 1,15 до 1,4 (принимаю k
р
=1,21); G
ПСВ1
,G
ПСВ2
– расходы греющего пара соответственно на ПСВ1 и ПСВ2; G
П
– расход пара из производственного отбора; Yj
– коэффициенты недовыработки мощности отборов. В рассматриваемой схеме, вспомогательными элементами являются охладители эжекторов и уплотнений. Охладители эжекторов (ОЭ) и уплотнений (ОУ) Служат для конденсации пара из эжекторов и уплотнений турбины, при этом проходящий через них основной конденсат В расчете нужно учесть подогрев основного конденсата. С учетом этого подогрева температура основного конденсата после ОЭ и ОУ запишется следующим образом где Энтальпия основного конденсата при этой температуре равна Температура добавочной воды Материальные балансы по пару Относительный расход пара на турбину где Относительный расход пара из парогенератора где 0,002¸0,003, принимаю Материальные балансы по воде Относительный расход питательной воды где Материальный баланс добавочной воды где ПВД 1 Рисунок 2.5. – Расчетная схема ПВД 1 Уравнение теплового баланса для ПВД 1: где ПВД 2 Рисунок 2.6. – Расчетная схема ПВД 2 Уравнение теплового баланса для ПВД 2: где ПВД 3 Рисунок 2.7. – Расчетная схема ПВД 3 Уравнение теплового баланса для ПВД 3: где Рисунок 2.8 – Расчетная схема деаэратора Составляем систему уравнений материального и теплового балансов Где 0,02¸0,04, принимаю Решая систему: с помощью программы MathCad получаем: Рисунок 2.9 – Расчетная схема группы ПНД Составляем систему уравнений материального и теплового балансов для группы ПНД в соответствии с расчетной схемой Где Решая систему с помощью программы MathCad получаем: Относительные расходы пара из отборов: α
1
=0,0596 – относительный расход пара в ПВД 1; α
2
=0,05358 – относительный расход пара в ПВД 2; α
3
=0,0442 – относительный расход пара в ПВД 3; α
3д
=0,0575 – относительный расход пара в деаэратор; α
4
=0,0405 – относительный расход пара в ПНД 4; α
5
=0,02819 – относительный расход пара в ПНД 5; α
ПСВ1
=0,09487 – относительный расход пара в ПСВ1; α
6
=0,02647 – относительный расход пара в ПНД 6; α
ПСВ2
=0,0359 – относительный расход пара в ПСВ2; α
7
=0,026699 – относительный расход пара в ПНД 7. Относительный расход пара в конденсатор С другой стороны расход пара в конденсатор может быть найден как Относительная ошибка где Nэ
– заданная электрическая мощность; Hi
– действительный теплоперепад турбины; Относительная ошибка где G
0
– расход пара на турбину; Hi
– действительный теплоперепад турбины; Относительная ошибка 3. Расчет показателей тепловой экономичности блока при работе в базовом режиме
3.1 Тепловая нагрузка ПГУ
3.2 Полная тепловая нагрузка ТУ
3.3 Тепловая нагрузка ТУ на отопление
3.4 Тепловая нагрузка ТУ на паровых потребителей
3.5 Тепловая нагрузка ТУ по производству электроэнергии
3.6 КПД ТУ по производству электроэнергии
3.7
КПД трубопроводов, связывающих ПГУ с ТУ
3.8
КПД блока по отпуску электроэнергии
где 3.9
Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии
3.10
КПД блока по отпуску теплоты
3.11
Удельный расход условного топлива на выработку теплоты
4. Расчет регенеративной системы второго режима
Во втором расчетном режиме в отличие от первого добавочная вода подается в конденсатор. В этом случае расчет схемы целесообразно начать с расчета деаэратора, т. к. все параметры, определенные в п. 2.1 – 2.8. для первого и второго режимов совпадают. Принципиальная тепловая схема блока при работе во втором режиме приведена на рисунке 4.2. Рисунок 4.1. – Расчетная схема деаэратора Составляем систему уравнений материального и теплового балансов Где Решая систему с помощью программы MathCad получаем: Рисунок 4.2 – Принципиальная тепловая схема энергоблока при работе во втором расчетном режиме Рисунок 4.3 – Расчетная схема группы ПНД Составляем систему уравнений материального и теплового балансов для группы ПНД в соответствии с расчетной схемой Где Решая систему с помощью программы MathCad получаем: Относительные расходы пара из отборов: α
1
=0,0596 – относительный расход пара в ПВД 1; α
2
=0,05358 – относительный расход пара в ПВД 2; α
3
=0,0442 – относительный расход пара в ПВД 3; α
3д
=0,0475678 – относительный расход пара в деаэратор; относительный расход пара из производственного отбора; α
4
=0,0438289 – относительный расход пара в ПНД 4; α
5
=0,0309285 – относительный расход пара в ПНД 5; α
ПСВ1
=0,09487 – относительный расход пара в ПСВ1; α
6
=0,0291914 – относительный расход пара в ПНД 6; α
ПСВ2
=0,0359 – относительный расход пара в ПСВ2; α
7
=0,02943836 – относительный расход пара в ПНД 7. Относительный расход пара в конденсатор С другой стороны расход пара в конденсатор может быть найден как Относительная ошибка где Nэ
– заданная электрическая мощность; Hi
– действительный теплоперепад турбины; Относительная ошибка где G
0
– расход пара на турбину; Hi
– действительный теплоперепад турбины; Относительная ошибка 5.1 Тепловая нагрузка ПГУ
5.2 Полная тепловая нагрузка ТУ
5.3 Тепловая нагрузка ТУ на отопление
5.4 Тепловая нагрузка ТУ на паровых потребителей
5.5 Тепловая нагрузка ТУ по производству электроэнергии
5.6 КПД ТУ по производству электроэнергии
5.7
КПД трубопроводов, связывающих ПГУ с ТУ
5.8
КПД блока по отпуску электроэнергии
где 5.9
Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии
5.10
КПД блока по отпуску теплоты
5.11
Удельный расход условного топлива на выработку теплоты
6. Расчет регенеративной системы третьего режима
В третьем расчетном режиме в отличие от первого добавочная вода подается в конденсатор, возврат конденсата равен 0%. В этом случае необходимо уточнить материальный баланс добавочной воды и начать расчет схемы с расчета деаэратора, т. к. все параметры, определенные в п. 2.1 – 2.8. (за исключением п. 2.7.3) для первого и третьего режимов совпадают. Принципиальная тепловая схема блока при работе в третьем расчетном режиме соответствует схеме при работе во втором расчетном режиме и приведена на рисунке 4.2. где Рисунок 6.1. – Расчетная схема деаэратора Составляем систему уравнений материального и теплового балансов Где Решая систему с помощью программы MathCad получаем: Рисунок 6.2 – Расчетная схема группы ПНД Составляем систему уравнений материального и теплового балансов для группы ПНД в соответствии с расчетной схемой Где Решая систему с помощью программы MathCad получаем: Относительные расходы пара из отборов: α
1
=0,0596 – относительный расход пара в ПВД 1; α
2
=0,05358 – относительный расход пара в ПВД 2; α
3
=0,0442 – относительный расход пара в ПВД 3; α
3д
=0,035427 – относительный расход пара в деаэратор; α
4
=0,04959 – относительный расход пара в ПНД 4; α
5
=0,035647 – относительный расход пара в ПНД 5; α
ПСВ1
=0,09487 – относительный расход пара в ПСВ1; α
6
=0,033866 – относительный расход пара в ПНД 6; α
ПСВ2
=0,0359 – относительный расход пара в ПСВ2; α
7
=0,034153 – относительный расход пара в ПНД 7. Относительный расход пара в конденсатор С другой стороны расход пара в конденсатор может быть найден как Относительная ошибка где Nэ
– заданная электрическая мощность; Hi
– действительный теплоперепад турбины; Относительная ошибка Расчет произведен верно.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||