ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 1404
Скачиваний: 4
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
УДК
621.165
В
.
Л
.
ШВЕЦОВ
,
главный
конструктор
паровых
и
газовых
турбин
ОАО
«
Турбоатом
»,
Харьков
;
И
.
Н
.
БАБАЕВ
,
канд
.
техн
.
наук
;
начальник
отдела
СКБ
«
Турбоатом
»,
Харьков
РЕЗУЛЬТАТЫ
АНАЛИЗА
ДИНАМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК
ТУРБИНЫ
К
-1100-60/1500-2
М
ПРИ
ИМПУЛЬСНЫХ
РАЗГРУЗКАХ
ПО
КОМАНДАМ
ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ
АВТОМАТИКИ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СЕТЕЙ
Представлены
результаты
исследований
динамических
свойств
турбины
К
-1100-60/1500-2
М
при
выполнении
ею
импульсных
розгрузок
по
командам
противоаварийной
автоматики
электрических
сетей
.
Для
выполнения
исследований
разработана
модель
проточной
части
турбины
,
которая
включает
в
себя
расходные
характеристки
регулирующих
клапанов
высокого
давления
и
заслонок
промперегрева
.
Приведены
сравнительные
характеристики
турбины
полученные
расчётом
и
натурными
испытаниями
на
блоке
№
2
Ростовской
АЭС
.
Представлені
результати
досліджень
динамічних
властивостей
турбіни
К
-1100-60/1500-2
М
при
виконанні
нею
імпульсних
розвантажень
по
командам
противоаварійної
автоматики
електричних
мереж
.
Для
виконання
досліджень
розроблена
математична
модель
проточної
частини
турбіни
яка
включає
в
себе
витратні
властивості
регулюючих
клапанів
високого
тиску
і
засувок
промперегріву
.
Наведені
порівняльні
характеристики
турбіни
,
що
отримано
розрахунком
і
натурними
випробуваннями
на
блоці
№
2
Ростовської
АЕС
.
There are presented the results of studies of dynamic properties of the K-1100-60/1500-2M turbine performing
impulse unloadings in response to the commands of the emergency control automatics of the electrical networks.
To carry out studies there is developed a model of the turbine flow path, which includes flow rate characteristics
of the high-pressure control valves and reheat gate valves. There are given comparative characteristics of the
turbine obtained by calculation and full-scale tests at Unit 2 of Rostovskaya NPP.
В
проекте
турбины
К
-1100-6,0/1500-2
М
бл
.
№
2
Ростовской
АЭС
одним
из
основных
требований
,
предъявляемых
к
этой
турбине
, –
это
обязательное
её
участие
в
импульсных
разгрузках
по
командам
противоаварийной
автоматики
.
Требуемый
вид
изменений
мощности
при
импульсных
разгрузках
приведен
на
рис
. 1.
Для
оценки
возможности
их
выполнения
в
рамках
существующей
системы
регулирования
проведена
оценка
динамики
изменения
мощности
турбины
при
различных
законах
изменения
управляющего
сигнала
.
С
этой
целью
разработана
математическая
модель
учитывающая
изменение
рабочих
параметров
проточной
части
турбины
в
зависимости
от
динамики
перемещения
органов
парораспределения
.
В
расчётах
определялся
требуемый
порядок
перемещения
органов
парораспределения
,
а
по
нему
при
наладке
на
остановленной
турбине
подбирался
закон
изменения
управляющего
сигнала
.
В
качестве
основных
исходных
принимались
следующие
предпосылки
:
–
В
начальный
момент
времени
все
параметры
и
процессы
находятся
в
стационарном
равновесном
состоянии
.
Тепловая
схема
блока
отвечает
всем
требованиям
инструкции
по
эксплуатации
турбины
,
вся
требуемая
регенерация
подключена
.
–
Рабочие
процессы
расширения
пара
в
отсеках
изоэнтропны
.
–
КПД
отсеков
неизменны
и
равны
тем
,
что
были
на
номинальном
режиме
работы
.
8’2012
50
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
–
После
подачи
управляющего
сигнала
КОСы
закрываются
полностью
,
без
запаздывания
.
Они
полностью
отсекают
обратный
ток
пара
из
отборов
в
турбину
.
Частота
вращения
ротора
при
импульсных
разгрузках
принималась
постоянной
.
Вся
проточная
часть
турбины
разбита
на
отдельные
отсеки
.
Давление
в
каждом
отсеке
определялось
балансом
расходов
пара
на
входе
и
на
выходе
из
этого
отсека
.
Масса
пара
в
рассматриваемом
отсеке
в
каждый
момент
времени
вычислялась
как
(
)
∫
−
=
dt
G
G
M
2
1
, (1)
где
G
1
–
массовый
расход
пара
,
который
входит
в
данный
объем
;
G
2
–
массовый
расход
пара
,
который
вытекает
из
объёма
;
М
–
масса
пара
в
рассматриваемом
объёме
.
Рис
. 1.
Требуемое
изменение
нагрузки
турбины
по
командам
противоаварийной
автоматики
энергосети
После
преобразований
уравнение
(1)
для
каждого
отсека
имело
вид
2
1
1
1
G
G
dt
dp
p
V
−
=
ν
. (2)
Комплекс
сомножителей
в
левой
части
назовём
постоянной
времени
указанного
отсека
1
1
ν
=
p
V
T
,
где
V
–
объём
рассматриваемого
отсека
;
р
1
–
давление
пара
в
рассматриваемом
отсеке
;
ν
1
–
удельный
объём
пара
в
данном
отсеке
.
С
целью
упрощения
расчёта
при
наличии
нескольких
ступеней
турбины
в
одном
рассматриваемом
отсеке
проводилось
приведение
каждой
последующей
ступени
к
первой
ступени
отсека
.
Для
приведения
использовалось
то
положение
,
что
эквивалентный
объём
–
это
тот
единый
объём
,
который
бы
занимал
весь
пар
,
заключённый
в
рассматриваемых
отсеках
,
при
условии
выполнения
им
такой
же
работы
расширения
,
как
сумма
каждого
отсека
в
отдельности
8’2012
51
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
1
1
э
ν
⋅
⋅
=
∑
L
D
L
V
i
i
, (3)
где
V
э
–
эквивалентный
объём
;
L
i
= (
a
–
b
)·
k
–
удельная
работа
пара
в
рассматриваемом
объёме
;
a
= 427·(
i
н
–
i
к
) –
располагаемая
работа
пара
;
b
= 10
4
·
ν
н
·
η
·(
p
н
–
p
к
) –
работа
произведенная
за
счёт
расширения
;
D
i
–
масса
пара
в
рассматриваемом
объёме
;
k
–
показатель
адиабаты
;
i
н
–
энтальпия
пара
в
начале
рассматриваемого
объёма
,
i
к
–
энтальпия
пара
на
выхлопе
ЦВД
для
участков
ЦВД
и
энтальпия
этого
пара
в
конденсаторе
для
объёмов
за
ЦВД
;
p
н
–
давление
пара
в
начале
рассматриваемого
объёма
,
p
к
–
давление
пара
на
выхлопе
ЦВД
для
участков
ЦВД
и
давление
этого
пара
в
конденсаторе
для
объёмов
за
ЦВД
;
η
–
КПД
ступени
;
ν
н
–
удельный
объём
пара
в
начале
рассматриваемого
отсека
.
Для
вывода
уравнения
массового
расхода
пара
через
рассматриваемый
отсек
использовалась
формула
Флюгеля
[1].
Общий
вид
уравнения
относительного
расхода
после
преобразования
уравнения
Флюгеля
имеет
вид
2
20
2
10
2
2
2
1
отс
p
p
p
p
G
−
−
=
, (4)
где
р
10
,
р
20
–
давление
входящего
и
вытекающего
пара
на
входе
в
отсек
в
начальный
период
времени
.
Аналогичным
уравнением
описывается
относительный
расход
пара
в
отбор
10
1
20
10
2
1
отб
p
p
p
p
p
p
G
−
−
=
. (5)
Работа
гидравлической
части
системы
регулирования
подробно
не
рассматривалась
.
Перемещение
исполнительных
сервомоторов
(
СМ
)
представлялось
прямолинейным
.
Учитывалось
время
запаздывания
начала
движения
сервомоторов
регулирующих
клапанов
высокого
давления
(
РК
ВД
)
по
отношению
к
началу
динамического
процесса
.
Его
величина
и
время
перемещения
сервомоторов
на
полный
ход
принимались
по
результатам
испытаний
на
остановленной
турбине
.
Учитывалось
запаздывание
начала
перемещения
сервомоторов
заслонок
промперегрева
относительно
начала
закрытия
сервомоторов
РК
ВД
.
Оно
также
принималось
по
результатам
испытаний
на
остановленной
турбине
.
Отличительной
особенностью
разработанной
модели
от
известных
ранее
явилось
то
,
что
в
ней
учтены
порядок
открытия
РК
ВД
относительно
положения
СМ
,
расходные
характеристики
РК
и
заслонок
полученные
при
продувках
.
Расход
пара
через
них
представлялся
как
(
) (
) (
)
вх
вх
кр
вых
вх
вых
вх
рк
,
,
,
,
,
,
ν
µ
=
p
F
G
h
p
p
h
p
p
G
, (6)
где
µ
(
р
вх
,
р
вых
,
h
) –
коэффициент
расхода
через
РК
или
заслонку
;
р
вх
–
давление
на
входе
в
РК
или
заслонку
;
р
вых
–
давление
на
выходе
из
РК
или
заслонки
;
ν
вх
–
удельный
объём
пара
;
h
–
открытие
РК
.
8’2012
52
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
При
расчёте
заслонки
вместо
h
использовался
угол
поворота
диска
заслонки
–
α
.
Критический
расход
через
РК
и
заслонку
определялся
по
[1]
(
)
вх
вх
вх
вх
кр
203
,
,
ν
=
ν
p
F
p
F
G
, (7)
где
F
–
проходная
площадь
РК
или
заслонки
.
Изменение
мощности
определялось
как
сумма
произведений
относительных
мощностей
и
относительных
расходов
отсеков
i
i
G
N
N
nt
отс
ном
∑
=
, (8)
где
nt
–
относительная
мощность
турбины
;
N
i
–
мощность
отсека
турбины
на
номинальном
режиме
;
N
ном
–
номинальная
мощность
турбины
.
Общая
система
уравнений
имела
вид
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎪
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
−
−
−
−
−
−
=
+
+
.........
..........
..........
..........
..........
.........
..........
..........
..........
..........
4
4
ном
отб
отб
ном
1
1
отс
ном
отс
1
ном
2
отб
2
отб
ном
1
1
отс
рк
0
ном
0
отб
1
отб
рк
ном
0
0
отс
i
i
i
i
i
i
i
i
T
G
G
G
G
G
G
T
G
G
G
G
G
T
G
G
G
G
G
dt
dp
. (9)
Система
уравнений
(9)
решалась
методом
Рунге
-
Кутта
.
Результаты
расчётов
представлены
на
рис
. 2.
Как
показывают
результаты
расчета
,
существующая
система
регулирования
позволяет
получить
импульсные
изменения
мощности
близкие
к
требованиям
энергосети
.
Во
всех
случаях
для
получения
максимального
быстродействия
следует
подавать
форсированный
сигнал
на
закрытие
органов
парораспределения
,
а
затем
,
оперируя
длительностью
выдержки
,
формировать
требуемое
снижение
мощности
турбины
.
С
целью
получения
плавного
восстановления
нагрузки
,
открытие
заслонок
следует
настраивать
на
малую
скорость
(
более
5
с
).
С
помощью
разработанной
математической
модели
проведено
расчётное
моделирование
импульсных
разгрузок
турбины
К
-1100-60/1500-2
М
блока
№
2
Ростовской
АЭС
.
Результаты
расчёта
сравнивались
с
результатами
испытаний
.
В
качестве
исходных
данных
принималось
перемещение
сервомоторов
,
полученное
при
натурных
испытаниях
на
АЭС
.
Типичными
являются
результаты
моделирования
для
случая
импульсного
уменьшения
нагрузки
турбины
на
50 %
номинальной
мощности
с
исходного
уровня
100 % (
см
.
рис
. 3, 4).
8’2012
53
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
а
)
импульсная
разгрузка
20 %
б
)
импульсная
разгрузка
30 %
в
)
импульсная
разгрузка
50 %
Рис
. 2.
Расчетное
изменение
нагрузки
турбины
по
командам
противоаварийной
автоматики
энергосети
с
начального
уровня
мощности
100 %
8’2012
54