Способ работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки Советский патент 1984 года по МПК F01K13/02 F01D21/06 

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при достижении отрицательиосо значсHHJI мощности переводят генератор в режим синхронного компенсатора.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при отсутствии необходимости выработки реактивной мощности останавливают второй вал установки.

1. СПОСОБ РАБОТЫ ДВУХВАЛ НОЙ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ПАРОТУР БИННОЙ УСТАНОВКИ на режимах сни П П 17 женной электрической нагрузки, заключа ющийся в снижении расхода и npeKpameHHf подачи пара в цилиндр низкого давления, установленного на втором валу, отключении от яееяеднего генератора переменного тока с обмотками и полюсами и последующем вращении ротора цилиндра низкого давления со сниженной частотой, отличающийся тем, что, с целью повыщения экономичности и надежности, после отключения генератора переключают его обмотки, увеличивая число их полюсов по меньшей мере вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора подают пар в цилиндр низкого давления, синхронизируют и включают в сеть генератор. rit -1 е-

f

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях (ТЭС) с двухвальными теплофикационными турбинами, имеющими по менылей мере один цилиндр низкого давления{ЦНД) на отдельном валу, в период пониженных нагрузок ЦНД.

Известен способ работы двухзальной паротурбинной установки путем отключения генератора на втором валу с ЦНД и остановки этого вала в период пониженных нагрузок ЦНД 1.

К недостаткам этого способ.а относятся длительная работа до отключения генератора на низкоэкономичном режиме работы при неоптимальных значениях отношения, окружной скорости к абсолютной скорости входа пара на рабочие лопатки и невозможность получения дополнительной полезной электрической энергии при малых нагрузках (малых объемны х расходах пара в ЦНД), несмотря на наличие значительного располагаемого теплового перепада, так как изза неблагоприятного обтекания профиля лопаток КПД ЦНД может стат) отрицательным и генератор будет потреблять электрическую энергию из сети.

Известен также способ работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки на режимах сниженной электрической нагрузки путем снижения расхода и прекращения подачи пара в цилиндр низкого давления, установленного на втором Ъалу, отключения от последнего генератора переменного тока с обмотками и полосами и последующего врашения ротора цилиндра низкого давления со сниженной частотой (2|.

К недостаткам известного способа относится сложность его реализации из-за наличия двух генераторов, усложняющих конструкцию установки. При этом снижается экономичность работы установки из-за затрат мощности на вращение ротора одного Из генераторов при работе другого. Отсутствие потребления продукции, производимой нагрузочным механизмом с изменяемой частотой вращения (иасос, компрессор и лр.), приводит к необходимости работы ЦНД с низким КПД при номинальной частоте вращения. При переменной частоте вращения снижается надежность работы рабочих лопаток ЦНД из-за практической

невозможности отстройки лопаток на Bcg. промежуточные частоты от нулевой до номинальной. В режиме работы с изменяемой частотой вращения увеличивается вибрация 5 рабочих лопаток, что может привести к их поломке и возникновению аварийной ситуации.

Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы устаQ НОВКИ.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки иа режимах сниженной электрической нагрузки, Заключающемуся в снижении расхода и npef

5 кращении подачи пара в ЦНД, установленного иа втором валу, отключении от последне-} Го генератора переменного тока с обцоткат ми и полюсами и последующем вращении ротора ЦНД со сниженной частотой, после отключения генератора переключают его е бмотки, увеличивая число их полюсов по мень. шей мере вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора подают пар в ЦНД, синхронизируют и включают генератор в сеть.

5 Причем при достижении отрицательного зиачения мощиости переводят генератор в режим синхронного компрессора.

Кроме того, при отсутствии необходимости выработки реактивной мощиости останавливают второй вал установки.

0 На чертеже представлена принципиаль ная схема установки для реализа/хни предлагаемого способа.

Теплофикационная паротурбинная установка содержит первый I и второй 2 валы ротора, на первом из которых размещены

цилиндры 3 и 4 высокого и среднего давления (ЦВД и ЦСД) соответственио и геиератор 5, а на втором - генератор 6 переменного тока и по меньшей мере один одиопоточный или двухпоточный ЦНД 7, сообщеи0 ный на входе трубопроводом 8 с регулирую щим органом 9 с выхлопом ЦСД 4, а на вы ходе - с конденсатором 10. Регулирующий орган (диафрагма) 9 может быть расположена непосредственно в ЦНД 7. Коидеисатор 10 имеет основиой 1Ги встроеииый 12

5 трубные пучки. К трубопроводам 13 отбора пара подключены верхний 14 и нижний 15 сетевые подогреватели, включенные в тракт 16 сетевой воды, и регенеративные подогреватели 17, включенные в тракт 18 конденсата н питательной воды. Генераторы 5 и 6 снабжены приборами 19 и 20, измеряющими мощность на их Ю1еммах, а конденсатор 10 - прибором 21, измеряющим в нем давление. Способ работы двухвальной теплофикационной паротурбинной установки осуществляют следующим образом. При работе турбоустановкн по электрическому графику с охлаждением конденсатора 10 циркуляционной водой в случае .достижения мощности на клеммах генератора 6 второго вала 2, определяемой по прибору 20, величины NHOM. Р.К. j/ РКНОМ где номинальные значения мощности второго вала 2 и давления в конденсаторе 10; RK - текущее значение давления в конденсаторе 10; .И - суммарное число ступеней ЦНД 7, 1 - коэффициент, прекрайхают подачу пара в ЦНД 7 и отключают генератор 6. При снижении частоты вращения ротора второго вала производят переключеиие обмоток генератора 6, увеличивая число полюсов (пар полюсов), например, по арифметической прогрессии с разностью прогрессии, равной единице, или, по Меньшей мере, вдвое, а при достижении соответствующей частоты вращения ротора 2 подают пар в ЦНД 7, синхронизируют, включают в сеть генератор 6 и изменяют расход пара в соответствии с заданным режимом работы установки. Выбор мощности N,, при которой второй вал 2 переводится на пониженную частоту вращения, продиктован тем, что КПД ступени определяется при постоянной частоте вращения ротора величиной объемного расхода пара на выходе, из ступени. Объемный расход пара в первом приближении может в свою очередь определяться отношением N/PK, С другой стороны, при изменении частоты вращения КПД ступени будет еще характеризоваться отнощеннем окружной скорости И к фиктивной скорости Са. В этих словиях, при снижении мощности (приР Const) ухудщается режим работы (снижается тепловой перепад) первой ступени ЦНД 7 в число раз, которое пропорционально числу ступеней в ЦНД 7. Отнощение противодавлеинй -р- позволяет учесть влияние противод вления на тепловой перепад н режим работы ЦНД 7. Коэффициент К учитывает изменение числа пар полюсов. При увеличении числа пар полюсов вдвое . При работе турбины по тепловому графиky и охлаждении конденсатора 10 циркуля ционной водой все операции по переключению второго вала 2 на пониженную частоту вращения остаются теми же. , В Случае работы по тепловому графику и охлаждении оснопного 1 I или встроенного 12 пучков конденсатора 10 технологической (сырой, подпиточной, химочищенной или обессоленной) водой либо сетевой водой критерием для перевода второго вала 2 на пониженную частоту вращения служит совокупность тех же факторов. При подогреве технологической л особенно сетевой воды Р,, в конденсаторе iO может быть существенно выше РКНОМ- В этом случае, даже при значительных расходах пара в ЦНД 7 мощность второго вала 2 может стать равной нулю или отрицательной даже при сниженной частоте вращения. При достижении отрицательной мощности генера тор 6 может быть переведен в режим синхронного компенсатора, при этом затраты на .холостое вращение второго вала 2 будут значительно меньще, чем при номинальной частоте вращения. Так, при снижении числа оборотов с 3000 до 1500 об/мин затраты на холостое вращение снижаются в 6-7 раз. В случае, если отсутствует необходимость выработки реактивной мощности второй вал 2 установки может быть остановлен. При остановке второго вала 2 нет необходимости в отключении технологической или сетевой воды от конденсатора 10. Конденсатор 10 может продолжать использоваться как подогреватель, в котором охлаждаются потоки пара и конденсата установки, поступающие в конденсатор 10. При изменении режима работы установки, когда, например, снижается давление в конденсаторе 10, увеличивается расход пара или расход охлаждающей воды, необходимо по специально рассчитанной и построенной для возможных режимов диаграмме, которая представ {яет собой линейную зависимость, и по другим характеристикам удбедиться в том, что при одной из фиксированных частот вращения мощность ЦНД 7 будет положительной. При этом выбирают такую частоту вращения, при которой мощность ЦНД 7 будет максимальной. Затем подают пар в ЦНД 7, увеличивают частоту вращения вала 2 до выбранной величины, переключают обмотки генератора 6 на количество пар полюсов, соответствующую, выбранной частоте вращения, синхронизируют и включают генератор 6 в сеть, и изменяют расход пара в соответствии с режимом работы установки. Аналогичные операции производят при необходимости перевода установки на следующую фиксированную ступень частоты вращения. При эксплуатации турбоустановкн могут возникнуть условия (например, при не обходи мости в выработке реактивной мощности), прн которых необходимо включить генератор в сеть с частотой вращения больщей, чем та частота, которую можно достичь

путем подачи пара в ЦНД 7 при данном режиме его работы. В этом с/тучзе подают пар 3 ЦНД 7 н повышают частоту вращения ротора до максимально возможной в зтнх условиях величины, переключают обмотки генератора 6 на количество пар полюсов соответствующее выбранной частоте я вклю чают генератор 6 метолом самосинхронизации.

При этом за счет взаимодействия полей ротора и статора генератора 6 число оборотов вала 2 возрастает до синхронной частоты вращения и генератор 6 «втянется в синхронизм.

В этом случае возможны н другие методы, позволяющие повысить частоту вращеНИИ второго вала 2 (например, временное увеличение количества или снижение температуры охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор 10 и т.д.).

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет существенно повысить КПД турбоустановки при пониженных относительных объемных расходах пара за счет увеличения КПД ЦНД, который повышается за счет уменьшения потерь в ступен.«х, появления возможности подогрева в конденсаторе технологической и сетевой воды при 1рактически любых высотах лопатоЕ в ЦНД, а также от использова ння тепла пара низкого потенциала.