Aux paramètres de vapeur nominaux, extraction et puissance réglables. Turbines avec deux extractions de vapeur de chauffage

23.09.2019

Types d'unités de sélection dans une colonne

Gestion des liquides

LM – ajustement du montant du retrait de liquide. Le schéma le plus pratique et le plus facile à utiliser est celui dans lequel toutes les vapeurs sont condensées, puis une partie du condensat est renvoyée dans la colonne, l'autre va à la sélection.

Caractéristiques. Le taux de reflux est ajusté à l'aide d'un robinet d'aiguille pour la sélection de l'alcool. Si le robinet est complètement ouvert, le taux de reflux est nul et le résultat est un distillat ordinaire. Lorsque le robinet est fermé, le taux de reflux est infiniment grand - la colonne fonctionne toute seule. Le réglage de la vanne de soutirage de liquide permet de modifier à tout moment le taux de reflux de 0 à 100 %. La puissance de chauffage et de refroidissement est réglée au niveau optimal, garantissant une capacité de séparation maximale de la colonne et un refroidissement par reflux minimal.

Colonne avec soutirage de liquide

En règle générale, le taux de reflux est fixé légèrement au-dessus du minimum, ce qui, lors de la sélection d'un « corps », permet de rester sans ajustements pendant une période relativement longue, mais plus près de la fin de la sélection, il faut encore activement réguler le processus. De plus, moins il reste d'alcool dans le cube, plus il est souvent nécessaire d'augmenter le taux de reflux.

Avantages :

adapté à la production d'alcools aromatiques et purs ;
facilement et relativement peu coûteux automatisé jusqu'au système de contrôle automatisé ( Système automatisé contrôle) du processus de production avec des unités de sécurité ;

Défauts:

Si vous fixez le taux de sélection au même niveau, alors à mesure que la rectification progresse, le taux de reflux diminuera. Ceci contredit la nécessité technologique d'augmenter progressivement la vitesse vers la fin de la sélection, ce qui constitue le principal inconvénient ;
il est nécessaire de couper le jet (connexion avec l'atmosphère) après le robinet ou la vanne de contrôle, sinon des problèmes de réglage du taux d'échantillonnage pourraient survenir en raison du vide dans la ligne d'échantillonnage, créé par les flux d'alcool qui s'écoulent.

Gestion des vapeurs

VM – régulation en divisant les flux de vapeur vers le déflegmateur. La colonne est contrôlée en modifiant la quantité de vapeur extraite à l'aide d'un robinet-vanne ou d'un robinet à tournant sphérique conventionnel.

Caractéristiques. Rapport de superficie coupe transversale La colonne et le tuyau de sortie de vapeur déterminent le taux de reflux minimum, qui peut être augmenté en ajustant la position de la vanne.

Colonne avec extraction de vapeur

Lors de la distillation, la quantité de reflux renvoyé est ajustée de 80 à 100 %. Le taux de reflux minimum possible est de 4.

Avantages :

la sensibilité à la position du robinet est très faible, ce qui permet des réglages précis ;
le taux de reflux ne dépend pas des changements de température ou du débit d'eau de refroidissement dans le condenseur à reflux ;
Il n’y a pas de sensibilité accrue à la stabilité de la pression de l’eau de refroidissement.

Défauts:

le système de contrôle est inertiel, du changement de position de la vanne au changement de vitesse de retrait peut prendre jusqu'à 10-15 secondes ;
ne convient pas à la production d'alcools aromatiques à partir de matières premières naturelles. Des modifications de conception sont nécessaires pour permettre d'ajuster la quantité de reflux renvoyée de 50 à 100 % ;
la colonne d'extraction de vapeur est sensible aux bouchons dans la conduite de soutirage du produit. Si une colonne de produit se forme dans le tuyau en silicone et coule vers le bas, elle créera un vide et, comme une pompe, attirera la vapeur vers elle, violant ainsi le taux de reflux réglé. En conséquence, le taux de sélection augmentera fortement et de manière incontrôlable ; sans l'intervention de l'opérateur, le système ne reviendra pas à son niveau précédent. La sélection incontrôlée peut être stoppée en établissant une connexion avec l'atmosphère (créant une rupture dans le jet). Par exemple, insérez une aiguille d’une seringue dans la partie supérieure du tube de prélèvement ;
l'automatisation est complexe et coûteuse. Elle est souvent réalisée sous la forme d'un dispositif de signalisation de l'atteinte de certaines températures, mais sans actionneurs. Une sécurité automatique est également souhaitable.

Gestion du refroidissement (gestion du froid)

CM – réglage de la quantité d’eau fournie au condenseur à reflux. Permet de contrôler la quantité de vapeur passant à travers le condenseur à reflux vers le réfrigérateur de sélection des produits.

Caractéristiques. Le taux de reflux est réglable de 0 à 100 %, mais le système est très sensible à la quantité d'eau fournie et nécessite une vanne à pointeau de précision. Pour régler la vitesse de sélection, il faut tourner le robinet littéralement d'une fraction de millimètre. La puissance de chauffage doit être constante tout au long du processus et garantir une capacité de séparation maximale de la colonne. Avec une augmentation de la quantité d'eau fournie, la quantité de reflux renvoyé augmente également et, par conséquent, le taux de reflux augmente.

Colonne avec alimentation en eau réglable au condenseur à reflux

Lors d'un redressement à puissance de refroidissement et de chauffage constante, on constate une diminution progressive de la sélection, mais le taux de reflux reste inchangé.

Avantage:

peut être utilisé avec succès pour produire des alcools aromatiques à partir de matières premières naturelles.

Défauts:

Les moindres fluctuations de pression entraînent des modifications du taux de retrait et du taux de reflux. Si des mesures ne sont pas prises pour stabiliser la pression de l'eau de refroidissement dans l'appartement, même une chasse d'eau par les voisins affectera le processus de sélection ;
une augmentation de la température de l'eau dans le condenseur à reflux alors que sa quantité reste inchangée réduit le taux de reflux, donc, pour maintenir un taux de reflux stable, un contrôle du débit et de la température de l'eau fournie au condenseur à reflux est nécessaire ;
une communication avec l'atmosphère dans la ligne de sélection du produit est nécessaire, sinon si le chauffage est accidentellement éteint et que le tube est immergé dans la sélection, le produit entier finira à nouveau dans le cube ;
le système est coûteux et difficile à automatiser. Habituellement pour un tel colonnes de distillation ils installent des alarmes thermiques simples et des systèmes de sécurité automatiques.

Pratique d'installation de différentes unités de sélection sur les colonnes

Colonnes de retrait de liquide (LM)

Dans les colonnes domestiques, la sélection de liquides est la plus largement utilisée. La raison est simple : le processus de rectification de 40 litres de clair de lune prend 18 à 20 heures. Vous pouvez réduire l'encombrement de moitié, mais alors la part d'alcool (technique) recyclé, qui devra être traité à chaque rectification, augmente fortement.

Si nous parlons des performances du système comme de la quantité d'alcool commercial obtenue par temps total rectification (y compris chauffage), puis lorsque le volume vrac est réduit de 2 fois, l'efficacité diminue d'environ 1,5 fois.

Une autre façon de minimiser le volume d'alcool industriel produit tout en maximisant la productivité consiste à automatiser le processus, ce qui permet d'effectuer la distillation selon un algorithme prédéterminé sans la participation de l'opérateur. Le système d'automatisation doit avoir non seulement un circuit exécutif, mais également une unité de sécurité qui éteindra instantanément l'équipement en cas de risque d'accident.

Une colonne de distillation avec extraction liquide est automatisée plus facilement et moins cher que les autres systèmes, et en termes de qualité de l'alcool obtenu, elle n'est en aucun cas inférieure aux autres types d'équipements.

Colonnes avec extraction de vapeur

Les systèmes de sélection de vapeur sont courants à l'étranger, où l'alcool et ses dérivés sont moins populaires que les distillats (cognac, whisky, etc.), mais la haute force de la boisson est valorisée. Les artisans étrangers construisent des colonnes de distillation avec extraction à la vapeur, qui ont un taux de reflux minimum - seulement 1, et non 4 comme en Russie. Avec ce schéma, au moins 50 % du reflux retourne dans la colonne.

En mode distillation, l'extraction à la vapeur ne nécessite pratiquement pas d'automatisation. Le taux de reflux défini au début de la sélection « corps » reste inchangé jusqu'à la fin ; seul l'opérateur peut le modifier, mais même lors de la réception de l'alcool, un ajustement est nécessaire littéralement plusieurs fois.

Le taux de sélection vers la fin de la distillation diminue fortement jusqu'à s'arrêter. Si vous souhaitez chasser les esters énanthiques (ils créent en grande partie les propriétés organoleptiques des distillats de fruits), changez les bocaux et augmentez la puissance de chauffe, suivi d'une sélection fractionnée et d'un tri.

Si les esters énanthiques ne sont pas nécessaires, faites de même, mais utilisez en plus des pauses pour que la colonne travaille sur elle-même afin que les résidus d'alcool soient plus concentrés et contiennent moins d'impuretés.

L'automatisation des colonnes avec extraction de vapeur n'est nécessaire qu'au niveau de l'unité de sécurité. De plus, l'obtention d'un distillat n'implique pas le regroupement des impuretés en fractions et leur élimination complète, mais une réduction équilibrée des concentrations de substances à un niveau acceptable avec la préservation obligatoire de la saveur et des composants aromatiques. C'est l'affaire du maître distillateur qui contrôle le processus ; le réglage par instruments est ici inapproprié. Le volume est limité par le volume qui peut être distillé sous la direction humaine dans le temps disponible.

Colonnes avec alimentation en eau réglable au condenseur à reflux

Malgré toutes les lacunes, ce type d'équipement est souvent utilisé en Russie lors de la construction colonnes de purée. La raison en est la possibilité d'obtenir des distillats à partir de n'importe quelle matière première, et si nécessaire, sans changer la conception (un tiroir supplémentaire ne compte pas), vous pouvez récupérer le distillat haut degré nettoyage - presque comme de l'alcool.

Les colonnes avec contrôle de l'alimentation en eau du déflegmateur sont coûteuses à automatiser et sont sensibles à la pression et à la température de l'eau de refroidissement, ce qui les rend peu adaptées à la production d'alcool pur rectifié, mais avec de petites quantités en vrac allant jusqu'à 20 litres et le attention constante de l'opérateur, de telles colonnes sont capables de beaucoup.

De plus, le système de gestion cool est le meilleur pour sélectionner des « objectifs ». Toutes choses égales par ailleurs, il est impossible d'obtenir des « têtes » plus concentrées à l'aide de systèmes d'extraction de vapeur et de liquide. Certes, ce n'est que si vous parvenez à stabiliser la température et la pression de l'eau dans le condenseur à reflux.

DANS dernières années Des tentatives sont faites pour créer des colonnes de distillation hybrides, dans lesquelles les « têtes » sont sélectionnées par vapeur selon la méthode SM, et le « corps » par liquide (LM). Cela améliore la qualité déjà élevée de l'alcool dans les colonnes LM. Il n'y a pas de limites à la perfection.

Lors de la construction de colonnes de purée axées sur les distillats aromatiques, l'équipement VM présente un avantage par rapport au SM en raison de la facilité de contrôle, ainsi que de l'insensibilité à la température et au débit d'eau dans le déflegmateur - plus de prévisibilité dans le « peigne » des impuretés. Pour les matières premières sucrées colonnes de purée selon le schéma SM, il est plus prometteur en raison d'une meilleure élimination de la fraction de tête. Mais leur gestion crée de nombreux problèmes.

Turbines de chauffage modernes d'une puissance de 50 MW et plus disposent de deux extractions de vapeur contrôlées par chauffage pour le chauffage progressif de l'eau du réseau, réalisées dans plusieurs réchauffeurs situés séquentiellement. La pression de la vapeur extraite est déterminée par la température de l'eau à la sortie de chaque étage de chauffage. Pour chauffer l'eau du réseau, 70 à 80 % du débit de vapeur vers la turbine est utilisé et la température de chauffage est de 40 à 50 °C.

Diagramme schématique installations à turbine avec deux extractions de chaleur (supérieure 4 et inférieur 5) est illustré à la Fig. 20.2, une. Vapeur fraîche en quantité gÔ et avec des paramètres p0, t 0 est fourni à la turbine via une vanne d'arrêt 8 et régulation de 7 vannes. Au ChVD 1 la vapeur se dilate jusqu'à la pression dans la sortie de chauffage inférieure 5 puis à travers le régulateur 6 envoyé au CHND 2. Le reste de l'équipement d'une installation turbine à deux extractions de vapeur de chauffage est similaire à une turbine à deux extractions de vapeur contrôlées (Fig. 20.1).

Riz. 20.2. Diagramme schématique (UN) et processus d'expansion de la vapeur (b) V h,S-schéma d'arrêt de turbine avec extraction de vapeur en deux étapes.

Vers la première sélection 4 vapeur avec débit g 1 retiré sous pression R. 1 et avec enthalpie h 1 (Fig. 20.2, b), et vers le bas - vapeur avec débit g 2 avec paramètres R. 2 Et h 2 . Puisqu'il n'y a qu'un seul organe de régulation dans la turbine, le pression réglable en même temps, il ne peut être maintenu que dans une des deux extractions de vapeur de chauffage : dans celle du haut - avec les deux extractions activées, dans celle du bas - avec l'extraction inférieure activée.

L'installation d'eau du réseau de chauffage est composée de deux réchauffeurs (chaudières) 9 Et 10 type de surface. La température requise de l'eau du réseau fournie au consommateur de chaleur est déterminée par la pression de la vapeur d'extraction supérieure. La répartition de la charge thermique entre les sélections supérieure et inférieure est déterminée par les températures de l'eau du réseau avant et après les réchauffeurs du réseau, le débit de l'eau du réseau et la charge électrique.

Alimentation interne de la turbine N je , kW, avec deux sorties de chauffage le couple est déterminé à partir de l'expression (sans tenir compte des sélections régénératives)

N je =N euh / η m η par exemple =N je "+N je " " + N je """ =

= Aller N 0 "η 0i " + (GÔ –g 1 )N 0 ""η 0i "" + (GÔ –g 1 –g 2 )N 0 """η 0i """ (20.3)

, kW, est

Q t = W avec c in (t 2s -t 1s) = G 1 (h 1 -h 1 " ) + G 2 (h 2 -h 2 " ), (20.4)

Où gÔ ,Gp ,G t - consommation de vapeur à la turbine, aux sorties de chauffage supérieure et inférieure, en kg/s ; N 0 " , N 0 "" , N 0 """- étages de turbine situés jusqu'à l'extraction supérieure, entre les extractions et la basse pression , kJ/kg ; W avec - consommation d'eau du réseau, kg/s ; c dans=4,19 kJ/(kg K) - capacité thermique de l'eau ; t 2s,t 1s- température de l'eau à l'entrée et à la sortie des réchauffeurs, en degrés ; heure 1, h 2 - enthalpie de la vapeur dans les extractions de chauffage supérieure et inférieure, kJ/kg ; heure 1 " , h 2 " - enthalpie de chauffage des condensats de vapeur dans les appareils de chauffage 9 Et 10, kJ/kg.

Les turbines avec extraction de vapeur à deux étages peuvent avoir une variété de modes de fonctionnement de chauffage en fonction du rapport entre les charges thermiques et électriques. Aux modes de fonctionnement carte thermique à une charge thermique donnée Qt organisme de réglementation 6 fermé avant CHND. La puissance de la turbine est déterminée par la charge thermique et le débit de vapeur à travers le LLP est limité à la valeur Gk.min, déterminé par des conditions fonctionnement fiable turbines. Lorsque la turbine fonctionne selon le planning électrique des changements indépendants des charges thermiques et électriques sont possibles. Autorité de régulation 6 partiellement ou complètement ouvert, ce qui permet un écoulement à travers la turbine à charge thermique constante dépense supplémentaire vapeur fraîche entrant par le LPC dans le condenseur 3 (Fig. 20.2). Ce débit apporte une puissance supplémentaire par rapport au mode de fonctionnement selon le planning thermique avec la même charge thermique. Ainsi, le débit de vapeur traversant la pompe basse pression dépend de la charge électrique donnée.

20.3. APPLICATION DE POUTRES INTÉGRÉES DANS LES CONDENSEURS DE TURBINES DE CHAUFFAGE

Dans les turbines à extraction de vapeur contrôlée, pendant les modes de fonctionnement avec charge thermique, aucun passage de vapeur dans le condenseur n'est autorisé. Passe minimale, qui sert à refroidir les étages de la pompe basse pression, est déterminé conception de turbine(dimensions des aubes du disque basse pression, densité des organes de régulation du disque basse pression, etc.) et son mode de fonctionnement(vide, pression dans la chambre de prélèvement).

La chaleur de la vapeur entrant dans le condenseur est transférée à l'eau en circulation et n'est pas utilisée dans le cycle de la centrale électrique. La chaleur de la vapeur entrant dans les échangeurs de chaleur situés sur la ligne de recirculation est également transférée à l'eau en circulation : réchauffeur de presse-étoupe et refroidisseurs d'éjecteurs. Pour utiliser cette chaleur, proportionnelle à la chaleur du passage maximum de la vapeur dans le condenseur, une partie de la surface du condenseur est allouée à un faisceau chauffant. Les tubes en faisceau assurent l'alimentation en eau de circulation et en eau du réseau de chauffage. La surface du faisceau intégré est d'environ 15 % superficie totale surface du condensateur.

La conception d'un condenseur avec une poutre intégrée, ayant des chambres d'eau indépendantes et un espace de vapeur commun avec la surface principale, est solution standard pour les turbines de chauffage urbain d’une capacité de 50 MW et plus.

Schéma de principe d'une installation de turbine avec faisceau chauffant intégré dans le condenseur montré sur la fig. 20.3, une. Vers le faisceau de tubes du condenseur principal 8 seule l'alimentation en eau en circulation est fournie, et au faisceau intégré 11 - eau de circulation et eau des réseaux de chaleur (réseau de retour ou d'appoint). Le reste de l'équipement de l'installation de turbine a le même objectif et la même image que dans une installation de turbine avec extraction de vapeur à deux étages (Fig. 20.2).

En mode production d’énergie à condensation Seule l'eau en circulation s'écoule dans les faisceaux principaux et intégrés. Lorsque vous travaillez selon un horaire thermique l'alimentation en eau de circulation des faisceaux principaux et intégrés est coupée et le faisceau intégré est refroidi par l'eau du réseau ou d'appoint. Dans ce cas, l'autorité de régulation 6 CHND (Fig. 20.3 ,a) est fermé, et la turbine fonctionne dans un mode similaire au mode de fonctionnement d'une turbine à contre-pression.

Riz. 20.3. Schéma(s) de circuit et processus d'expansion de la vapeur (b) V h,S-schéma d'une installation de turbine avec extraction de vapeur à deux étages et unité de chauffage intégrée.

Dans le même temps, la possibilité de régler indépendamment les charges thermiques et électriques est exclue, car pouvoir électrique la turbine dans ce mode de fonctionnement est déterminée par la valeur et les paramètres de la charge thermique.

Le fonctionnement de la turbine à l'aide du faisceau intégré entraîne une redistribution des pressions et des pertes de chaleur entre les étages de la turbine. En figue. 20.3b montre le processus thermique de détente de la vapeur dans une turbine h,S-diagramme en fonctionnement en mode condensation(lignes pointillées) et avec faisceau de chauffage allumé(Lignes solides). Pour turbines haute pression mode de fonctionnement avec le faisceau intégré allumé associée à une augmentation de pression dans les extractions régulées ( R. 1 >R. 1 "; R. 2 >R. 2 "), ce qui entraîne une diminution de la puissance générée par les flux de vapeur vers les extractions. Dans la turbine basse pression, du fait de la détérioration du vide dans le condenseur, la perte de chaleur disponible diminue fortement ( H02" > H02 ), et ses étages fonctionnent à un rapport de vitesse élevé je/s f et une efficacité moindre. Dans certains cas, les pertes d'énergie dans la pompe basse pression dépassent sa perte de chaleur disponible et les étages basse pression fonctionnent avec un rendement négatif et consomment de l'énergie (conduite 1-2 En figue. 20.3,b). Dans ces conditions, du fait d'une augmentation de la température de la vapeur traversant la pompe basse pression, le régime de température tuyau d'échappement de turbine.

SRS. DIAGRAMMES DE MODE

En général diagramme de modes exprime sous forme graphique la relation entre la puissance électrique de la turbine N je, consommation de vapeur gÔ, charge thermique du consommateur Qp (Qt), pression de vapeur fournie au consommateur R. p (pt), paramètres de vapeur fraîche р 0 , t 0, débit d'eau de refroidissement W Avec etc., déterminant le mode de fonctionnement de l'unité turbine :

F(N e, g 0 , W s,Qp,Qt, R. n, rt...) = 0. (1)

L'équation (1) est représentée graphiquement sur un plan si le nombre de variables ne dépasse pas trois. Sinon, une image d'un diagramme de régime sur un plan ne peut être obtenue qu'en remplaçant la relation réelle des variables par des dépendances approximatives, ce qui introduit une erreur dans le diagramme, plus le nombre est grand. variables d'équation(1). Il est donc conseillé de limiter le nombre de paramètres indépendants impliqués dans le diagramme de régime. En limitant le nombre de variables dans l'équation (1), il est pris en compte que l'influence des paramètres individuels sur la puissance n'est pas la même. Pour garantir une haute précision ultime le diagramme de régime est réalisé sous la forme de plusieurs graphiques indépendants. Horaire principal, généralement appelé diagramme de modes , exprime relation entre la puissance de la turbine N e et consommation de vapeur g 0 . Graphiques supplémentaires, appelé courbes de correction au diagramme de régime , déterminez l'effet de la modification de chacun des autres paramètres de l'équation (1) sur la puissance de la turbine. DANS La composition du diagramme de modes comprend aussi quelques courbes auxiliaires: dépendance de la température de l'eau d'alimentation sur le débit de vapeur fraîche, de la pression minimale possible dans l'extraction contrôlée sur les débits de vapeur et d'extraction, etc.

Le schéma de base peut être réalisé avec haute précision, puisque le nombre de variables est limité. Les courbes de correction sont généralement exécutées avec une certaine erreur. Cependant, l'erreur de la courbe de correction augmente légèrement l'erreur globale du diagramme de modes, puisque valeur absolue Les corrections elles-mêmes représentent généralement plusieurs pour cent de la puissance totale de la turbine.

La présence d'un diagramme de modes permet d'établir graphiquement la relation entre les paramètres de l'équation (1) et de mettre en évidence la zone des modes de fonctionnement possibles du groupe turbine. La clarté de la présentation, la facilité d'utilisation et une précision suffisante ont déterminé l'utilisation généralisée des diagrammes de modes dans la conception et l'exploitation des centrales thermiques.

RSS 19.1. Schéma des régimes d'une turbine à contre-pression de type P. Le diagramme de mode exprime dépendance à la consommation de vapeur fraîche G 0 de l'énergie électrique N e et contre-pression rp :

G 0 = f (N e, r p). (2)

qui peut être présenté sur un plan en fonction des données expérimentales ou calculées disponibles. Parmi les trois paramètres de l'équation (2), la pression finale de la vapeur a le moins d'influence rp , et donc le diagramme de régime de la turbine avec contre-pression est rempli (Fig. 19.1 SRS) sous forme d'un quadrillage de courbes G 0 =f(N e) , obtenu à la suite de l'intersection de la surface tridimensionnelle décrite par l'équation (2) avec des plans rp = const.

Riz. 19.1 SRS. Schéma des modes turbine avec contre-pression.

RSS 19.2. Schéma des modes turbine avec une extraction de vapeur réglable. En général, le diagramme de régime exprime dépendance à l'énergie électrique N e du flux de vapeur vers la turbine G0,à la sélection Gp et pression de vapeur dans la sélection rp.

G 0 =f(N e, G p, rp). (3)

La pression de sélection peut être supprimée de cette équation rp , en remplaçant son influence par des courbes de correction qui peuvent être effectuées avec une erreur relativement faible. Alors la dépendance (3) peut être tracée sur un plan sous la forme d'une série de courbes G 0 =f(N e) à Gp = const.

Considérons exemple de construction d'un diagramme de mode turbine avec extraction de vapeur une méthode approchée basée sur l'utilisation d'une dépendance linéarisée du débit de vapeur par turbine G 0 du pouvoir N e et consommation de vapeur en extraction Gp:

G 0 = G co + y p G p = G k.x + r k N e + y p G p = G k.x + d n (1- x)N e + y p G p (4)

Où G co = G k.x + r k N e - flux de vapeur vers la turbine en mode de fonctionnement condensation sans extraction ; G k.x - la consommation de vapeur lorsque la turbine tourne au ralenti sans extraction ; r à =(G 0 - G k.x )/N e - augmentation spécifique de la consommation de vapeur en mode condensation, kg/(kWh) ; ouais p = (h p -h k) / (h 0 -h k) - le rapport des pertes de chaleur utilisées du groupe basse pression et de l'ensemble de la turbine (le coefficient de sous-production de puissance par la vapeur d'extraction) ; dn =g nom/N nom- consommation spécifique de vapeur à charge nominale et mode de fonctionnement à condensation, kg/(kW·h) ; x=G x.x /G 0 - coefficient de ralenti.

La base du diagramme de modes est constituée des lignes de démarcation construites pour les modes de fonctionnement les plus caractéristiques de la turbine.

Mode condensation. Mathématiquement, la dépendance de la consommation de vapeur à la puissance est déterminée par l'expression (5) à Gp =0:

G 0 = G co = G c.x + d n (1- x)N e (5)

Graphiquement (Fig. 19.2 SRS) la droite du régime de condensation est construite à partir de deux points : le point À, dont l'ordonnée correspond au passage maximum de vapeur dans le condenseur à la puissance électrique nominale N nom, et pointez Ô 1 , qui détermine le débit de vapeur vers la turbine G k.x à puissance nulle ( au ralenti). Sur l'axe des abscisses se trouve une ligne de mode de condensation passant par les points À Et Ô 1 , coupe un segment O O 2 , détermination conditionnelle de la perte de puissance de la turbine Δ N x.x pour vaincre la résistance vaine.

En réalité, la dépendance G 0 =f(N e) en mode condensation, il diffère de la ligne droite et a plus aspect complexe, déterminé par le système de distribution de vapeur, la nature de l'évolution du rendement relatif interne, la température de la vapeur évacuée dans la cogénération, etc.

Mode de fonctionnement turbine avec contre-pression. La variation du débit de vapeur vers la turbine est déterminée par l'expression (5) à G à =0 Et G 0 =Gp:

G 0 = G o.p = G p = G k.x + d n (1- x)N e + y p G 0,

G 0 = G k.x/(1- y p) + d n (1- x)N e /(1- y p) = G p.x + r p N e (6)

G co + y p G p = G k.x + r k N e + y p G p = G k.x + d n (1- x)N e + y p G p

Où G p.x =G k.x /(1- ans p) - consommation de vapeur au ralenti en mode contre-pression, kg/s ; rp = r à (1- y p) - augmentation spécifique de la consommation de vapeur lors du fonctionnement d'une turbine avec contre-pression, kg/(kWh).

Puisque le taux de sous-production ouais p est toujours inférieure à l'unité, la consommation de vapeur au ralenti et l'augmentation spécifique de la consommation de vapeur lorsque la turbine fonctionne en contre-pression est plus élevée qu'en mode condensation en (1 /(1- y p)) une fois: G p.x >G k.x , rp >r à.

Ceci s'explique par une perte de chaleur nettement inférieure dans la turbine avant l'extraction par rapport à la perte de chaleur totale vers le condenseur et par une perte de chaleur proportionnellement plus importante. consommation spécifique paire.

Riz. 19.2 SRS. Schéma des modes turbine avec une extraction de vapeur réglable.

Une dépendance approximative de la consommation de vapeur à la puissance dans le cas où toute la vapeur après injection à haute pression entre dans l'extraction, dans le diagramme de régime (Fig. 19.2 SRS) est représenté par une droite passant par le point O 2, caractérisant la perte de puissance au ralenti, et l'intérêt Ô 3 , dans lequel G p.x =G0. Point B 0 , situé sur la ligne du régime de condensation G à = 0, correspond au mode de fonctionnement avec débit de vapeur maximum à travers la turbine.

En réalité, lorsque la turbine fonctionne en contre-pression, un petit débit de vapeur passe à travers le condenseur. g k.min, qui est déterminé par les conditions de fonctionnement fiable des éléments de turbine basse pression (5 à 10 % du débit de vapeur par turbine). En tant que ligne de modes de fonctionnement d'une turbine avec contre-pression et débit de vapeur minimal dans le condenseur, satisfaisant l'équation (5), nous devrions considérer la ligne droite Ko V , parallèle O 2 V 0 et situé en dessous. Point ordonné K o caractérise le passage minimum de vapeur dans le condenseur g k.min.

Mode de fonctionnement avec extraction de vapeur constante(Gp = const). Les caractéristiques d'une turbine à extraction de vapeur constante sont construites selon l'équation (4). A partir d'une comparaison des expressions (4) et (5), il est facile d'établir que les caractéristiques du mode condensation et du mode de fonctionnement à extraction constante diffèrent l'une de l'autre d'une quantité constante y p G p . Par conséquent, sur le diagramme de mode, les lignes représentant le mode Gp = const, sera situé parallèlement à la ligne du mode de condensation.

La limite gauche des caractéristiques de la turbine à Gp = const sert de ligne de fonctionnement de la turbine à contre-pression, sur laquelle Gp = g k.min(en l'absence d'extraction de vapeur non régulée), et la ligne droite KV n puissance nominale constante de la turbine N nom. La partie supérieure du diagramme de modes est limitée par le segment BB n sur la ligne de passage maximum de vapeur à travers la turbine G0max = const entre les lignes g k.min = const Et N nom = const.

Extraction de vapeur nominale Gp nom correspond à la puissance électrique nominale N nom et débit de vapeur maximum par turbine G0max (point Vn ). Si le débit de vapeur maximal vers la turbine est atteint lors d'un fonctionnement avec contre-pression à une puissance électrique inférieure à celle nominale, il est alors possible d'extraire plus de vapeur que celle nominale, ce qu'on appelle l'extraction limite, déterminée au point DANS intersections de lignes g k.min = const Et G0max = const.

En plus de la famille obligatoire de lignes qui déterminent la dépendance de la puissance de la turbine au débit de vapeur à différentes significations sélections Gp = const, le diagramme de modes a une grille de lignes G à = constà débit de vapeur constant vers le condenseur (CND). Lignes G à = const sont droits, parallèles aux caractéristiques du mode de fonctionnement de la turbine avec contre-pression g k.min = const. De cette famille de lignées, la raie la plus significative est g k.max = const, correspondant au passage maximum de vapeur dans le condenseur. Habituellement de turbine de chauffage avec la condensation de vapeur, le développement complet de l'énergie électrique en mode purement condensation est nécessaire. Dans ce cas, la ligne inférieure du diagramme Gp = 0 atteint la ligne N nom = constà ce point À à gÀ =g k.max. Si la sélection de vapeur est stable et assurée une longue période fonctionnement de l'unité turbine, alors la limite inférieure du côté droit du diagramme est la ligne g k.max = const, parallèle à la ligne g k.min = const au-dessus du point À intersections de lignes Gp = 0 Et N nom. Dans ce cas, la puissance électrique nominale est atteinte à une certaine valeur d'extraction.

Avec le passage maximum simultané de la vapeur à travers la pompe haute pression et la pompe basse pression, la turbine peut développer une puissance maximale N Max.. Cette puissance est déterminée par l'abscisse du point En t intersections de lignes g 0max = const Et g k.max = const. Puissance maximum les turbines sont régulées jusqu'à 20 % plus haut que la valeur nominale.

Si nous supposons que le débit de vapeur à travers la pompe basse pression ne doit pas dépasser le maximum, alors à partir du diagramme (Fig. 19.2 SRS) il est clair qu'en mode condensation ( Gp = 0 ) puissance de la turbine (point K1 ) sera inférieur au maximum. Une telle limitation de la puissance d'une turbine à extraction de vapeur contrôlée lorsqu'elle fonctionne en mode condensation est injustifiée. La puissance nominale en mode condensation peut être obtenue en augmentant le passage de la vapeur à travers la pompe basse pression, ce qui est assuré en augmentant la pression de la vapeur devant la pompe basse pression. Modes avec des débits de vapeur à travers la pompe basse pression dépassant ce débit débit avec des organismes de régulation entièrement ouverts PND et pression nominale paire en sélection régulée, dans le diagramme de régime sont mis en évidence dans la zone " hypertension artérielle en sélection régulée », comme le montre la Fig. 19.2 SRS ombragé.

Le diagramme de modes permet de déterminer le troisième à partir de deux termes d'expression donnés (3). Détermination du débit de vapeur extraite Gp N euh et consommation de vapeur G 0 se passe comme suit. D'après ce qui est connu N euh Et G 0 trouver un point UN , caractérisant le mode de fonctionnement spécifié de la turbine. À travers le point UN tracez une ligne de passage constant de vapeur dans la pompe basse pression. Ordonnée du point AVEC intersection de cette ligne et de la ligne du mode de condensation Gp = 0 détermine le débit de vapeur dans la pompe basse pression G à . La consommation de vapeur extraite se trouve comme la différence Gp =G 0-G à .

Consommation de vapeur fraîche G 0 avec une puissance de turbine connue N euh et consommation de vapeur extraite Gp déterminé par l'ordonnée du point d'intersection des lignes

N e = const Et Gp = const.

Puissance des turbines N euhà des débits connus de vapeur fraîche et extraite G 0 Et Gp déterminé par l'abscisse du point d'intersection des lignes G 0 = const Et

Gp = const.

RSS 20.1. Schéma des modes turbine avec deux extractions de vapeur réglables. N euh, débit de vapeur par turbine G 0 , la vapeur s'écoule vers les extractions supérieure (production) et inférieure (chauffage) Gp Et g T:

G 0 =f(N e, G p, g T). (1)

L'influence des autres paramètres de l'équation (1) est prise en compte par les courbes de correction.

Lors de la construction d'un schéma des régimes d'une turbine à deux extractions de vapeur réglables, elle est conditionnellement remplacée par une turbine fictive à une extraction de vapeur supérieure. L'extraction par cogénération est supposée nulle, et la vapeur est envoyée vers la turbine basse pression et y produit de l'énergie supplémentaire.

ΔNt = GtN je "" η m η par exemple = kgt (2)

Où N je "" - chute de chaleur utilisée de l'échantillon basse pression ; k - coefficient de proportionnalité.

Compte tenu de (2), l'expression (1) peut être réduite à la forme

N e = N e conv. - ΔN t = f(G 0 , g P) -GtN je "" η m η par exemple (3)

Où N e conv. =f(G 0 , g P)- puissance développée par une turbine conventionnelle à extraction nulle par cogénération.

Le diagramme de modes correspondant à l'expression (3) peut être réalisé sur un plan en deux quadrants comme suit (Fig. 6.9). Dans le quadrant supérieur la dépendance est construite G 0 =f(N e conv. , Gp) , qui exprime un schéma des modes d'une turbine conditionnelle lorsqu'elle fonctionne avec un débit de vapeur nul dans la sortie de chauffage. Sa construction s'effectue de la même manière que pour une turbine à une extraction vapeur (Fig. 19.2 SRS). La limite inférieure de ce diagramme est la ligne de sélection de production G p = 0 . En haut, le diagramme est limité par les lignes de débit de vapeur maximum par turbine g 0max = const et en sélection de production g p.max = const, ainsi que la ligne g chsd, caractérisant la quantité de vapeur incluse dans le BSD .

Riz. 20.1 SRS. Schéma des modes turbine avec deux extractions de vapeur réglables.

Dans le quadrant inférieur, selon (3), une ligne est tracée D'ACCORD , raccorder la sortie de chauffage inférieure g T avec une puissance supplémentaire ΔN T, et une grille de lignes parallèles est dessinée. De plus, des lignes de démarcation sont tracées ici Gp = const pour l'extraction du chauffage urbain. Ils représentent la sélection de production maximale possible g p.max, qui est déterminé à partir du général bilan de vapeur turbines, à condition que le débit de vapeur à la sortie du ChSD ne dépasse pas l'extraction de chaleur de la quantité nécessaire au refroidissement des étages du ChSD :

G t.max = g 0max -Gp -G kmin .(4)

Ces lignes de démarcation sont construites comme suit : à partir de points sélectionnés au hasard 1 Et 2 pour la même valeur Gp = const tracez des lignes verticales vers le bas. Points 1" Et 2" intersections de ces lignes avec les valeurs g t.max, calculés selon la formule (4), sont combinés pour une valeur Gp = const ligne droite, qui est la limite des modes possibles. En dessous, le fonctionnement de la turbine est inacceptable en raison de g T >G t.max .

En utilisant ce diagramme (Fig. 20.1 SRS), il est possible de trouver la quatrième pour une turbine à deux extractions de vapeur contrôlées en utilisant trois valeurs connues de l'équation (1). Donnons par exemple N euh, Gp, G t. Besoin de trouver G 0 . D'abord par N euh Et g T trouver N F: du point UN pouvoir donné N euh effectuer directement UN B, parallèle D'ACCORD, jusqu'à ce qu'il croise la ligne débit constant Gp = const. Segment de ligne CA représente la puissance supplémentaire générée par la pompe basse pression en raison du passage supplémentaire de vapeur dans la quantité g T. Puissance fictive des turbines N F déterminé au point C. En utilisant la partie supérieure du diagramme de modes, selon N F déterminer le débit de vapeur requis vers la turbine G 0 comme l'ordonnée d'un point D carrefours N F = const Et Gp = const.

CPC 20.2. Schéma des modes turbine avec deux extractions de vapeur de chauffage. Le diagramme exprime la relation entre la puissance de la turbine N euh, Charge thermique Qt, débit de vapeur par turbine G 0 , température de l'eau du réseau c'est, allant au consommateur :

F(N e , Qt, G 0,tc)=0. (5)

Le diagramme de régime est construit selon la méthode de division du débit de vapeur fraîche en deux flux : chauffage g t 0 et condensation gÀ 0 . En conséquence, la puissance de la turbine est classiquement supposée égale à la somme de la puissance de la centrale de chauffage. N t e et condensation N k e ruisseaux. En tenant compte de cela, la dépendance (5) peut être représentée sous la forme le formulaire suivant:

G0 = F 2 (N t e , t2s) +f 3 (Nà e) (6)

Le diagramme de modes est construit en trois quadrants (Fig. 20.2 SRS).

Riz. 20.2 SRS Schéma des modes turbine avec deux extractions de vapeur de chauffage.

Le premier (en haut à gauche) montre la dépendance du débit de vapeur vers la turbine sur la charge thermique lors du fonctionnement selon le programme thermique g t 0 = f 1 (Qt,t2s). Le deuxième quadrant (en haut à droite) montre la dépendance du débit de vapeur vers la turbine sur sa puissance à différentes valeurs. t 2s et travailler sur le thermique g t 0 = f 2 (N t e, t 2s). Le troisième quadrant (inférieur) caractérise le fonctionnement de la turbine selon le schéma électrique et exprime la dépendance du débit de vapeur de condensation sur la puissance générée par ce flux gà 0 = f 3 (N doigt de pied). Le débit de vapeur total par turbine conformément à (20.2 SRS) sont trouvés en additionnant les débits de vapeur obtenus dans les deuxième et troisième quadrants. Dans le troisième quadrant, une ligne est également tracée pour le mode de condensation pure de la turbine sans charge thermique (ligne UN ), qui se trouve sous les lignes gà 0 = f 3 (N k e).

Exemples d'utilisation d'un schéma de mode turbine avec deux extractions de vapeur de chauffage :

1. Détermination de la puissance de la turbine et du débit de vapeur pendant le fonctionnement de la turbine en fonction du programme thermique et de la charge thermique connue Qt et température de l'eau du réseau t 2s.

Selon les valeurs spécifiées Qt Et t 2s effectué en quadrants je Et II ligne brisée ABCDE(Fig. 20.2 SRS). Dans le quadrant je au point C trouver le débit de vapeur g t 0, et dans le quadrant IIà ce point E- puissance des turbines N t e.

2. Détermination du débit de vapeur vers une turbine fonctionnant en mode condensation à des charges thermiques connues Qt, pouvoir N euh et température de l'eau du réseau t 2s.

Selon les valeurs spécifiées Qt Et t 2s déterminer le pouvoir N t e, généré par le débit de vapeur de chauffage. Différence entre la puissance réglée N euh et la valeur trouvée N t e détermine le pouvoir N k e, développé par le flux de condensation de la vapeur. Cela correspond au segment HÉRISSON En figue. 20.2 SRS. Puis, en partant du point E ligne équidistante de la dépendance gà 0 = f 3 (N k e), à ce point ET son intersection avec la ligne N euh = const trouver le débit du débit de vapeur de condensation gà 0(ordonnée du point ET dans un quadrant III En figue. 20.2 SRS). Le débit de vapeur vers la turbine est déterminé en additionnant les valeurs gà 0 Et g t 0.

3. Détermination du débit de vapeur vers la turbine lorsque la turbine fonctionne en mode pure condensation gà 0à une puissance donnée N euh.

Dans le quadrant III par puissance connue N euh et courbe UN déterminer la valeur requise du débit de vapeur gà 0(doubler LMN).

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Date de création de la page : 2016-04-27

Contrairement aux turbines à contre-pression, les turbines à extractions contrôlées intermédiaires et à condenseur peuvent produire de l'électricité quelle que soit la charge thermique.

Turbine d'extraction unique.

1 partie haute pression(ChVD);

2 - partie basse pression CHND);

3 - générateur ;

4 - condensateur ;

5 - consommateur de chaleur ;

6 - vanne d'arrêt ;

7 - vanne de régulation ;

8 - vanne de régulation ChND ;

9 - soupape de sécurité ;

10 - vanne d'arrêt ;

11 - clapet anti-retour.

Le cylindre haute pression et le cylindre basse pression sont des groupes d'étages et peuvent être situés dans le même cylindre ou dans des cylindres différents, respectivement dans le cylindre haute pression (HPC) et dans le cylindre basse pression (LPC).

Vapeur fraîche avec paramètres R o Et à, après avoir traversé les vannes 6 et 7, se dilate dans le CVP jusqu'à la pression Rp, qui reste constant. Après injection de vapeur à haute pression, le flux de vapeur est divisé en un flux Gp Et G à. ce dernier passe par 8 jusqu'au ChND, où il se dilate jusqu'à la pression dans le condenseur Rk.

Efficacité interne relative de l’ensemble de la turbine :

Définissons le courrier électronique. puissance hors extraction de vapeur pour régénération : N e = η m ·η par exemple ·Ni.

Alimentation interne :

Pour les turbines à extraction contrôlée, il est possible

Condensation;

Cogénération.

Le régime sera complètement condensation, Si Gp= 0 et la turbine fonctionne comme une turbine de type K. Dans ce cas, la vanne 8 est complètement ouverte, la vanne d'arrêt 10 est complètement fermée, la charge est régulée par la vanne 7. La vanne d'arrêt 10 n'est pas une vanne de régulation. . Sa position possible est : complètement ouverte ou complètement fermée.

Le mode s'appelle chauffage, Quand Gp> 0 et la vanne d'arrêt 10 est complètement ouverte. La puissance électrique requise à fréquence de courant et charge thermique constantes est fournie par une régulation conjointe du degré d'ouverture des vannes 7 et 8.

Comment cas particulier mode chauffage, il est possible de travailler avec contre-pression, tandis que la vanne 8 est fermée, et toute la vapeur est dirigée vers l'extraction contrôlée. Mais une petite quantité de vapeur est forcée dans le LPC pour éliminer la chaleur de friction du rotor du LPC. Ce passage à vapeur s'appelle ventilation. En mode contre-pression, la charge électrique est entièrement déterminée par la taille de la charge consommateur de chaleur.

Soupape de sécurité 9 sert à prévenir dommages mécaniques en cas de fonctionnement incorrect du système de contrôle et que la pression de vapeur dans la chambre d'échantillonnage dépasse la limite admissible. Si, lors de l'arrêt brutal du générateur, la vanne 8 ne se ferme pas, alors la vapeur issue de la conduite de vapeur d'extraction peut repartir et entrera dans le LPC et le condenseur et pourra accélérer la turbine jusqu'à une vitesse qui provoque sa destruction. Pour éviter que cela ne se produise, un clapet anti-retour 11 est installé. Une fermeture forcée du robinet d'arrêt 10 est prévue.

Turbines avec 2 extractions de vapeur intermédiaires réglables.

4) générateur ;

5) condensateur ;

6) consommateur de chaleur de faible qualité (extraction de chaleur) ;

7) consommateur industriel ;

8) vanne d'arrêt ;

9) 10) vanne de régulation ;

11) diaphragme rotatif.

Décrivons le processus d'expansion.

0-1 – détente de la vapeur dans la chambre haute pression ;

1-2 – étranglement dans la vanne 10 ;

2-3—expansion du diaphragme œsophagien ;

3-4 – étranglement dans le diaphragme 11 ;

4-5 – détente de la vapeur dans la pompe basse pression.

De telles turbines se caractérisent par une variété de modes de fonctionnement encore plus grande par rapport aux turbines à 1 extraction. Disponible:

Mode condensation (10 et 11 sont complètement ouverts et les vannes d'arrêt sont fermées) ;

- une des sélections est fermée ;

Dans l'unité basse pression, il n'y a qu'un passage de vapeur de ventilation (la puissance électrique est entièrement déterminée par les charges des consommateurs de chaleur).

Nécessaire à tout moment du courrier électronique. puissance avec une fréquence de courant constante et des charges thermiques avec des pressions données Rp Et R t sont assurés par une régulation conjointe du degré d'ouverture des vannes 9 et 10 et du diaphragme 11.

Les vannes 9 et 10 sont des vannes entraînées par un servomoteur.

L'organe de régulation entre le PSD et le PND est généralement le diaphragme rotatif 11 en raison des volumes importants de consommation de vapeur. Dans ce cas, le CSD et le CND sont situés dans le CND. En position fermée, une partie de la vapeur de ventilation passe dans la chambre basse pression à travers les petits interstices entre les pales et les fenêtres du diaphragme.

12) réseau de buses du premier étage de la pompe basse pression.

Aux paramètres de vapeur nominaux, extraction et puissance réglables. Turbines avec deux extractions de vapeur de chauffage

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