Пример отчёта - турбины

ТУРБИНА № 2 ТЭЦ МЭИ Методическое пособие к практическим занятиям по курсу «Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий» для студентов, обучающихся по направлению «Промышленная теплоэнергетика»

ОПИСАНИЕ ТЭЦ МЭИ

Теплоэлектроцентраль Московского энергетического института (ТЭЦ МЭИ) представляет собой промышленную паротурбинную электростанцию, входящую в систему Мосэнерго. Как и все московские ТЭЦ она отпускает вырабатываемую турбогенераторами электроэнергию в единое электрическое кольцо системы Мосэнерго и Единую энергетическую систему России (ЕЭС России). Тепло в виде пара отпускается от ТЭЦ МЭИ на нужды кафедр института, а в виде горячей воды отпускается на внешние тепловые потребители: на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение жилых зданий и промышленных предприятий района.

На ТЭЦ МЭИ установлено три2 паровых котла и два турбогенератора типа П-4-35 и П-65-35 Калужского турбинного завода, мощностью 4 и 6 МВт так что общая электрическая мощность N_уст — 10 МВт. Связь между основными агрегатами и аппаратами электростанции приведены на рис. 1.1, где показана принципиальная тепловая схема ТЭЦ в принятом в теплоэнергетике условном изображении основных элементов. Для упрощения и наглядности схемы на ней можно не показывать однотипное оборудование, это упрощение позволяет легче прослеживать взаимодействие основных агрегатов станции.

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема ТЭЦ

На принципиальной схеме обычно в левом верхнем углу (рис. 1.1) размещается парогенератор (котельный агрегат) (1), от которого перегретый пар направляется в турбогенератор (2), где пар последовательно расширяется в рабочих ступенях и передает энергию генератору (3), вырабатывающему электрический ток, направляемый в сеть Мосэнерго. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор (4) турбины (холодный источник цикла Ренкина), где пар отдает тепло охлаждающей воде и конденсируется полностью. Конденсат конденсатным насосом (12) прокачивается через подогреватель эжекторов, сальниковый подогреватель (14) и регенеративный подогреватель низкого давления (15) и попадает в деаэратор (6), где очищается от кислорода за счет термической деаэрации. После деаэратора смесь конденсата и химически очищенной воды подается к питательному насосу (7), который подает питательную воду при давлении р_пв = 56 бар через подогреватель высокого давления (8) к водяному экономайзеру котла, тем самым замыкается цикл Ренкина по рабочему телу. Из промежуточной камеры отбора турбины при р_отб = 5 бар забирается пар и направляется в подогреватель сетевой воды (9) для внешнего отпуска потребителям тепла (10), а также часть потока этого же пара идет на подогреватель высокого давления (8) и на деаэратор (6). Использование пара регулируемого отбора турбины как на цели внешнего отпуска тепла через сетевые подогреватели, так и на регенеративные подогреватели, является наиболее типичным для всех тепловых схем турбин с отборами пара.

Градирня показана на схеме (см. рис. 1.1 (11)), предназначенная для охлаждения циркуляционной воды, подаваемой циркуляционным насосом (12) в конденсатор (4) для конденсации пара после расширения его в части низкого давления турбины. В градирне происходит охлаждение циркуляционной воды за счет конвективного теплообмена с поступающим в башню градирни воздухом и, главным образом, за счет испарения воды с поверхности капель, получаемых путем распыления воды в центробежных форсунках.

В схеме показана система химводоочистки (5), обеспечивающая необходимое качество добавочной воды на питание котла в соответствии с нормами ПТЭ (Правила Технической Эксплуатации паротурбинных электростанций). На схеме (13) показан паровой эжектор и его охладитель, необходимый для конденсации пара, поступающего к соплам эжектора для удаления воздуха из конденсатора турбины. Вместе с тем на принципиальной схеме не показаны масло и воздухоохладители турбины, система использования непрерывной продувки парогенератора, система дренажей паропроводов и некоторые другие вспомогательные аппараты и агрегаты, необходимые для обеспечения нормальной работы основного оборудования электростанции. Назначение и описание этих устройств приводится в других разделах пособия.

Электрическая схема

Рис. 1.2. Схема основных электрических соединений ТЭЦ МЭИ

На (рис. 1.2) приводится простейшая электрическая схема с указанием основных электрических агрегатов и коммуникаций ТЭЦ МЭИ. Основными элементами электрической части электростанции являются электрические генераторы, трансформаторы для связи с системой Мосэнерго, трансформаторы собственных нужд и сборные шины с секционными выключателями. Электрические генераторы, приводимые во вращение турбинами № 1 и № 2 подключены со статоров генераторов кабелями к сборным шинам электростанции напряжением 6 кВ, которые связаны повышающими трансформаторами 6/10 кВ с распределительным устройством 10 кВ и затем кабелями связаны с системой Мосэнерго. Понижающие трансформаторы 6/0,4 кВ связаны с секционными распределительными устройствами собственных нужд с напряжением 380 В, к которым подключены электродвигатели собственных нужд электростанции: питательные и циркуляционные насосы, вентиляторы и дымососы, конденсаторные и сетевые насосы и др. Приборы теплового контроля и автоматики питаются электроэнергией от двух специальных трансформаторов напряжением 380/220 В и 380/127 В.

Для аварийного управления и освещения электрические цепи управления, сигнализации, релейной защиты и освещения установлена в специальном помещении аккумуляторная батарея СК-10 емкостью 360 амперчасов с напряжением 220 В.. Помимо щитов управления на котлах и турбинах имеется главный щит управления, на котором сосредоточены приборы и устройства для управления и контроля за работой электрогенераторов, трансформатор связи с системой и трансформаторов собственных нужд. На главный щит вынесены показания контрольноизмерительных приборов и ключи для дистанционного управления выключателями, сигнализация положения выключателей, на нем размещены аппараты релейной защиты, аварийной сигнализации. Главный щит имеет средства связи со щитами и агрегатами машинного зала и котельной, такими как командные аппараты, аварийные сигналы, телефон. С главного щита оперативным управлением режимов работы всего оборудования электростанции руководит Дежурный Инженер Станции (ДИС), который в свою очередь имеет непосредственную связь и получает указания от диспетчера Мосэнерго и от диспетчера районной тепловой сети.

ТУРБИННАЯ УСТАНОВКА №2

Основные технические характеристики турбины №2

Паровая турбина П-4-35 изготовлена на Калужском турбинном заводе (КТЗ), номинальная электрическая мощность турбогенератора N_H = 4000 кВт. Номинальное число оборотов n = 3000 об/мин или частота 50 1/с, при направлении вращения против часовой стрелки, если смотреть со стороны переднего подшипника турбины на генератор.

Номинальные параметры пара перед стопорным клапаном турбины:

давление пара 35 бар (отклонения 32—40 бар)

температура 435 °С (изменения 400—450 °С)

Номинальное давление в камере регулируемого промышленного отбора р_пр ⁼ 5 бар (пределы регулирования 4—6 бар).

Максимальный расход пара на производственные нужды из отбора D_пр = 25 т/ч.

Максимальный расход на турбины D^т_max = 35,7 т/ч.

Номинальное давление отработавшего в турбине пара на входе в конденсатор р_к = 0,07 бар (при номинальной мощности, номинальной температуре охлаждающей воды 20 °С и расходе охлаждающей воды 770 м³/ч). Турбогенератор допускает перегрузку по электрической мощности до 20 % от номинальной при номинальных параметрах пара и температуре охлаждающей воды 20 °С. При снижении номинальной величины регулируемого отбора пара, перегрузка турбогенератора выше 20 % не допускается заводом-изготовителем.

Автоматическое регулирование и защита турбины имеют следующие характеристики:

1) степень неравномерности автоматического регулирования числа оборотов 4 %;

2) диапазон синхронизации числа оборотов 10 %;

3) степень неравномерности автоматического регулирования давления в промышленном отборе 10 %, диапазон регулирования давления в промышленном отборе турбины 4—6 бар.

4) предохранительный выключатель (автомат безопасности) турбины срабатывает при числе оборотов ротора 3300—3360 об/мин;

5) предохранительный клапан на промышленном отборе срабатывает при давлении 7 бар.

Конденсатор турбины трубчатый с поверхностью охлаждения 280 м³, состоит из латунных трубок диаметром Ø 17/19 мм при активной длине трубок 2805 мм, количество трубок 1736 штук, трубки прямые, развальцованы в трубных досках. Охлаждающая вода проходит по трубкам осуществляя 4 хода, вследствие установки специальных перегородок в водяных камерах конденсатора, а в межтрубное пространство поступает отработавший в турбине водяной пар, который конденсируется, отдавая тепло охлаждающей воде. Выхлопной патрубок турбины и горловина конденсатора соединены жестко без компенсирующих устройств.

Конденсатор весом 12 т (с водой) и 9 т (без воды) установлен на четырех пружинных опорах, компенсирующих вертикальные температурные расширения конденсатора и выхлопного патрубка турбины. Трубки конденсатора компонуются в виде отдельных групп (островами) для свободного доступа к ним пара, для направления потоков пара и отвода стекающего конденсата установлены паровые щиты. Последняя по ходу пара группа трубок служит для охлаждения паровоздушной смеси перед ее удалением из корпуса конденсатора к специальным эжекторам.

На турбине № 2 имеется двухступенчатый паровой эжектор ЭО-30 производительностью 28 кг/ч паровоздушной смеси при давлении в камере всасывания р_вс = 0,07 бара. Также имеется заменяющий его водоструйный эжектор такой же производительности по паровоздушной смеси, только работающий от насоса, подающего воду давлением 25 м Н₂О к соплу водоструйного эжектора. Обычно турбина обслуживается при пуске и нормальной работе одним из эжекторов при примерно одинаковой эффективности их работы практически при всех режимах работы турбоустановки.

Конденсат, образовавшийся на латунных трубках, стекает вниз в виде капель и пленок и собирается в конденсатосборнике, откуда забирается конденсатным насосом типа ЭКН-18'-КГ производительностью 18 м³/ч при давлении нагнетания 4,2 бара (установлено два насоса, один из них в резерве).

Конденсатные насосы прокачивают конденсат через холодильник пароструйных эжекторов и подогреватель низкого давления, получающий греющий пар из части низкого давления турбины, и подают подогретый конденсат в деаэратор турбоустановки. Регенеративный подогреватель низкого давления (ПНД) типа ПН-9 имеет поверхность F = 9 м² и рассчитан на расход конденсата через него до 17 м³/ч; при этом подогрев конденсата составляет 25—45 °С в зависимости от режима работы. Гидравлическое сопротивление ПНД составляет 5— 7м Н₂О, а расход пара из отбора в разных режимах изменяется в пределах от 0,5 до 1,4 т/ч.

В таблице 1.1 приведены основные показатели турбины П-4-35 при различных режимах ее работы, в соответствии с данными испытаний завода-из­готовителя — Калужского турбинного завода (КТЗ).

Таблица 1
№	Показатели работы	Единицы измерения	Режимы работы
1	Электрическая мощность	кВт	4000	4000	4000	2000
2	Величина промышленного отбора	кг/ч	25000	нет	нет	нет
3	Регенеративный подогрев воды	-	вкл	вкл	выкл	выкл
4	Температура. регенеративного подогрева	°С	150+10	150±10	нет	нет
5	Расход свежего пара	кг/ч	35700	19900	18500	11400
6	Удельный расход свежего пара	кг/кВт ч	8,92	4,98	4,62	5,70
7	Удельный расход тепла	кДж/кВт ч	8977	13617	14916	17240
8	Коэффициент полезного действия по электроэнергии	ηээ	0,401	0,264	0,241	0,205

Параметры пара перед стопорным клапаном турбины составляли р₀ = 35 бар; t₀ = 435 °С, давление в отборе р_пр = 5 бар, давление в конденсаторе р_к = 0,07 бар. Электромеханический КПД турбогенератора η_эн = 0,96, КПД парогенератора при работе на газе η_пг = 0,90. Коэффициент холостого расхода пара был принят по данным завода х = 0,09.

В таблице приведены режимы работы турбины как с промышленным отбором, так и на конденсационном режиме (без промышленного отбора, а также с регенеративным подогревом питательной воды и без него).