Способ разгрузки регулирующих клапанов паровой турбины

Способы разгрузки регулирующих клапанов

Способ разгрузки энергетических блоков

0 ) 596728 (6!) Дополиительное к авт. евид-ву (5l) М. Кл.

F OL Q l7/OO (22) Заявлено 28.06.76(2l)2377687/24-06 е присоединением заявки ¹тесфарстеенньй нвинтат Вата Мннннтрнв ИР на днам нза5рнтзпнй н нтн ытмй (23) Приоритет(43) Опубликовано 05,03.78,Бюллетень М 9 (53) дК 623..16S.OOl. .5(088.8) (45) Дата одубликоваиии описаиня,15.02.78. (72) Авторы изобретения

Л. С. Стерман, А. И, Абрамов и С. Г. Тишин

Московский ордена Ленина энергетический институт.-(71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

Изобретение относится к эксплуатации тепловых электрических станций в период разгрузки и может найти применение на электростанциях блочного и неблочного типа.

Известны способы разгрузки энергетических, блоков тепловых электрическйх станций путем остановки части парогенераторов и перевода турбогенераторов в режим двигателя с потреблением электроэнергии из сети для врашения ротора турбины. Температурное состояние турбины поддерживается в допустимых пределах за счет подачи на уплотнения и в проточную часть пара от работаюшего соседнего блока, при- у нявшего нагрузку данного блока (1), Недостатком такого способа по сравнению с остановом блока является значительное потребление электроэнергии из сети на обеспечение работы в режиме двигателя и 29 собственные нужды и дополнительный расход пара на охлаждение проточной части турбиныл

При последуюшем нагружении блока необ. ходимо растапливать парогенератор и наби- 25

2 рать необходимые параметры для подачи пара в турбину, что требует расхода топлива, соизмеримого с расходом на пуск блока после останова. Поэтому, несмотря на повышение маневренности, такой способ экономи чески целесообразен в течение 5-6 часов, а при большей продолжительности экономи чески целесообразней блок останавливать в резерв. .Ф

Известны также способы разгрузки энергетических блоков с промежуточным перегревом пара, заключаюшиеся в снижении нагрузки путем перевода парогенераторов на пониженную пар опроизводительность при работе турбины на постоянном или скользящем давлении пара j2).

Недостатком таких способов является низкая экономичность, так как при снижении нагрузки блока уменыиают количество пара, подаваемого в турбину, что приводит к изменению скоростей пара и степеней реакции по ступеням и, как следствие, к уменьшению внутренних относительных коэффициентов полезного действия отсеков турбины и температуры питательной воды, что

Ь конечном итоге приводит к повышению удельных расходов топлива на выработку алектроэнергии.

Белью изобретения является повышение экономичности и маневренности разгрузки анерт етических блоков.

Это достигается тем, что при снижении нагрузки меньше 50% свежий пар парогенераторов, по крайней мере двух блоков„подают в часть высокого давления одного иэ блоков, а после промежуточного перегревав части среднего и низкого давления другого блока, а части среднего и низкого давления первого и высокого давления второго блока переводят в беспаровой режим, На чертеже изображена схема реализации способа, При снижении нагрузки тепловой электрической станции меньше 50% от номиналь ной парогенераторы 1 и 2 разгружаются до такой же паропроизводительности. Свежий пар двух парогенераторов по специальному паропроводу 3 подают в часть 4 высокого давления турбины одного из блоков. После части 4 высокого давления пар направляют в .промежуточные пароперегреватели 5 обоих парогенераторов. Вторично перегретый пар по дополнительному паропроводу 6 поступает в часть 7 среднего и затем в часть

8 низкого давления турбины другого блока. Одновременно закрытием соответствую-: щих регулирующих клапанов на входе, части 9 высокого давления второго блока и частей 10 и 11 среднего и низкого давления первого блока. переводят в беспаровой режим работы с поддержанием в них соответствующего температурного состояния путем подачи в проточную часть охлаждающего пара, По водяному тракту блоков производят подачу конденсата (питательной воды),»,,нагретой в регенеративных подогревателях 12 паром отборов от частей 7 и 8 среднего, и низкого давления второго.блсйса, в регенеративные подогреватели 13, питающиеся паром из отборов части 4 высокого давления первого блока. После чего питательная вода поступает в оба парогенератора„

Предлагаемый способ разгрузки йрименим и для турбин беэ промежуточного перегрева пара неблочных тепловых алектростанций, у которых имеются регулирующие клапаны на входе в части среднего или низ. кого давления, При атом осуществляется определенное перераспределение всего потока пара между частями высокого, среднего и низкого давления, а конденсата (питателен ной воды) — в регенеративной системе.

При наличии регулирующих клапанов на входе в цилиндры низкого давления пар после цилиндра среднего давления может быть направлен в оба цилиндра низкого давления,. что исключит подачу в них охлаждающего

Таким образом, проточные части турбин будут работать в режиме,, близком к номинальному, а, следовательно, с такими же внутренними относительными коэффициента>5 ми полезного действия. Близкой к номинальной будет температура питательной воды, т.е, удельный расход условного топлива на выработанную электроэнергию остайется таким же, как при работе одного блока с нагрузкой, равной суммарной нагрузке двух блоков при работе по данному способу.

Последующее нагружение блоков не потребует растопки парогенераторов, выполне25 чия ряда пусковых операций,. исключит nycKoBh3e потери, ITD существенно HoabIGHT экономичность и маневренность блоков при использовании их для регулирования нагруз« ки в энергосистемах.

Способ разгрузки энергетических блоков з с промежуточным перегревом пара путем

/ снижения нагрузки парогенераторов и частей высокого, среднего и низкого давлений па ровых турбин, о т л и ч а ю ш и и с я

4О тем, что, с целью повышения его экономичности и маневренности, при снижении нагрузки меньше 50% свежий пар парогенераторов, по крайней мере двух блоков, подают в часть высокого давления одного из блоков, 45 а после промежуточного перегрева — в части среднего и низкого давления другого блока, а части среднего и низкого давления первого и высокого давления второго блока переводят в беспаровой режим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 378644, кл. Р 01 В 25/10у 1972.

2, Щегляев А, В., Паровые турбины, «Энергия», М., февраль 1976, с. 211.

Редактор М, Васильева ТехрелН. Бабурка Корректор С, Шекмар

Заказ 1078/35 Тираж 673 Подписное

ЦНИИПИ осударствейного. комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал, ППП Патент», t, Ужгород„ул. Проектная, 4

Стационарные, переменные и пусковые режимы энергоблоков ТЭС — Способы быстрой разгрузки ТЭС

Содержание материала

Быстрая разгрузка ТЭС осуществляется в целях ограничения и прекращения аварийных режимов в энергосистеме. Она используется главным образом для автоматического предотвращения нарушения устойчивости энергосистемы и может использоваться для автоматической ликвидации асинхронного режима, автоматического ограничения перегрузки оборудования и автоматического ограничения повышения частоты.
Разгрузка ТЭС может осуществляться при этом следующими способами:
отключением части генераторов;
закрытием стопорных клапанов части турбин с последующим отключением генераторов;
закрытием стопорных клапанов части турбин без отключения генераторов;
управлением регулирующими клапанами турбин (разгрузкой турбин) в пределах регулировочного диапазона;
переводом части энергоблоков на нагрузку собственных нужд с последующим отключением генераторов;
переводом части энергоблоков на нагрузку собственных нужд без отключения генераторов.
Рассмотрим более конкретно вышеприведенные способы разгрузки энергоблоков ТЭС.

Отключение генератора является наиболее простой разгрузкой ТЭС. Реализация способа осуществляется путем отключения генераторного или блочного выключателя. Отключение генератора допускается применять как дополнительную меру при недостаточности регулировочного диапазона ТЭС на выполнение задания аварийной разгрузки при воздействии на регулирующие клапаны.
Использовать только отключение генератора для реализации аварийной разгрузки ТЭС не рекомендуется.

Закрытие стопорных клапанов турбины отключением генератора применяют для предотвращения увеличения частоты вращения ротора при отключении генератора от сети. Разгрузка определяется загрузкой отключаемого генератора, а скорость разгрузки близка к максимальной. Основными недостатками способа являются трудоемкость и длительность восстановления режима.
Для энергоблоков 300 МВт с турбинами К-300-240 ХТЗ и К-300-240 ПО ЛМЗ время включения генератора в сеть может составить от 2 до 3 ч, а для энергоблоков 200 МВт с турбинами К-200-130 ПО ЛМЗ — до 30—60 мин.

Закрытие стопорных клапанов турбины без отключения генератора является более предпочтительным с точки зрения времени восстановления исходного режима. Однако время работы энергоблока в таком режиме (беспаровой режим работы турбины) ограничено заводскими инструкциями После истечения разрешенного времени энергоблок должен быть нагружен или отключен от сети. Поэтому применение данного способа ограничено.

Разгрузка турбины осуществляется воздействием на регулирующие клапаны турбины двумя способами: быстрым и медленным. Быстрая разгрузка осуществляется включением в работу электрогидравлического преобразователя (ЭГП), а медленная с помощью механизма управления турбины (МУТ). Кратковременная разгрузка турбины представляет собой быстрое уменьшение мощности турбины за счет прикрытия регулирующих клапанов длительностью до несколько секунд.
Длительная разгрузка турбины производится путем воздействия на систему регулирования частоты вращения турбины в целях перевода ее в новый нагрузочный режим, соответствующий послеаварийному состоянию энергосистемы. Длительную разгрузку турбины можно проводить с любого значения исходной нагрузки до нижнего предела регулировочного диапазона, а длительность работы энергоблока с новым значением нагрузки не ограничивается.

Перевод энергоблока на нагрузку собственных нужд с отключением генератора осуществляется использованием проектной технологической защиты (защита для перевода энергоблока на нагрузку собственных нужд при отключении генератора от сети из-за внешних повреждений). Глубокую разгрузку турбины с отключением генератора проводят отключением выключателя и воздействием на систему регулирования частоты вращения турбины с одновременным переводом котла на 30%-ную нагрузку.

Таблица 4 3. Характеристика способов разгрузки энергоблока

Допустимая длительность. с

Время
восста
новления.
МИН

Клапаны предохранительные, редукционные, разгрузки и подпора

Один и тот же клапан может служить нескольким целям в зависимости от своего расположения в гидросхеме, а также от расположения выхода и входа пилотной линии, схемы реализации слива утечек (дренажа) — зависимой или независимой.

Предохранительные клапаны

Предохранительные клапаны, как показано на рисунке выше (a, b, c), ограничивают максимальное давление в системе. Предохранительные клапаны — это нормально закрытые клапаны, которые воспринимают давление перед клапаном. Когда давление достигает установки (уставки или отсечки) клапана, клапан открывается для того, чтобы сбросить излишки жидкости (давления) к резервуар (гидробак). На рисунке выше (a) показан клапан прямого действия. Пунктирная пилотная линия указывает на то, что давление «снимается» непосредственно перед клапаном и запорный элемент клапана, непосредственно, воспринимает давление подаваемое на него. Пружинная полость клапана напрямую соединена со вторичным портом, хотя данная функция не отображается текущими символами ISO 1219-1. Обратное давление в линии слива действует со стороны пружины и добавляет (приплюсовывает) к установленному давлению настройки своё давление. Это означает, например, что в случае давления в 10 бар в линии слива (давление подпора в линии слива), клапан откроется при давлении на 10 бар большем, чем было установлено, хотя перепад давлений через клапан не изменяется.

На рисунке выше (b) показан упрощенный символ предохранительного клапана с пилотным управлением или, по-другому, двухступенчатый клапан, а на рисунке (c) показан детализированный символ для двухступенчатого предохранительного клапана. Благодаря своей конструкции пилот предохранительного клапана может быть удалён и находиться в кабине оператора.

После неурегулированного гидронасоса обязательно должен быть установлен предохранительный клапан.

Несмотря на то, что регулируемые гидронасосы имеют компенсаторы по давлению, после них в гидроцепи желательно также устанавливать предохранительный клапан. Клапаны, стоящие после гидронасоса, обычно называются главными клапанами и защищают всю гидросистему. Также для защиты отдельных узлов (гидромоторов, гидроцилиндров) предохранительные клапаны могут устанавливаться в ответвлениях гидроцепи.

На рисунке выше (d) показан нормально открытый редукционный клапан, который используются для ограничения максимального давления приводов в ответвлениях гидролинии. Эти клапаны контролируют давление за счёт контроля давления на вторичном выходе клапана. Данная функция показывается пунктирной пилотной линией на выходе клапана. Так как давление определяется как сопротивление потоку, то регулируя расход масла (РГЖ) через клапан возможно изменять перепад давления на клапане, тем самым регулируя вторичное давление. Так как клапан «снимает» давление непосредственно на выходе, то данный клапан априори является клапаном с внешним дренажом.

На рисунке выше (е) показан символ редукционного клапана, который, помимо давления, понижает поток масла через клапан.

Клапаны разгрузки используются с насосами постоянного объёма или в линии аккумулятора для сохранения энергии привода. Некоторые производители изготавливают клапаны с внешней разгрузкой — такой клапан показан на рисунке выше (f). В данных клапанах разгрузка осуществляется по команде пилотного давления из другой гидролинии или гидролинии оператора.

На данной гидросхеме ограничение давления происходит как от внешнего, так и от внутреннего пилотного давления. При увеличении любого пилотного давления сверх показания установленного — происходит открытие клапана:

На рисунке ниже показана типичная гидросхема с насосами высокого давления (малого объёма) и низкого давления (большого объёма). Разгрузка насоса низкого давления происходит от пилотного давления, подаваемого после обратного клапана. Для защиты линии высокого давления после закрытия обратного клапана, за насосом высокого давления устанавливается предохранительный клапан.

В данной гидросхеме клапаны S1 и S2 являются клапанами последовательности:

В начале цикла происходит подъём бура и только после достижения давления уставки клапана S2 происходит разжим струбцины — система приводится в исходное положение и теперь можно начинать рабочий цикл. При подаче напряжения на катушку произойдёт зажим струбцины и по достижению уставки давления клапана S1 начнется рабочий ход бура. Особенностью клапана последовательности является наличие независимого слива, так как со стороны слива действует противодавление, которое будет менять уставку давления при отсутствии независимого слива. Такие клапаны могут дополняться обратными клапанами для свободного движения масла в обратном направлении.

На рисунке ниже изображён клапан подпора:

Цель клапана подпора — удержание штока гидроцилиндра от свободного падения под действием силы тяжести при опускании или в промежуточном положении. Клапан настраивается приблизительно на давление 10 бар и благодаря этому шток гидроцилиндра опускается равномерно, без рывков. Недостатком этого клапана является понижение КПД гидроцилиндра, так как требуется преодолевать дополнительное противодавление клапана в 10 бар. Для исправления этого недостатка некоторые производители выпускают клапаны подпора с внешней пилотной линией.

На гидросхеме ниже при опускании штока вниз клапан полностью открывается под воздействием внешнего пилотного давления:

В случаях работы гидравлики с переменной нагрузкой, применение клапана подпора с внешней пилотной линией (клапана контрбаланса) однозначно необходимо. В случае, когда в гидроцилиндре создаётся «тянущая» нагрузка, имеется вероятность неравномерного опускания штока.

Такой режим работы, например, у стрелы автокрана, где нагрузка изменяется во время движения стрелы по вертикальной плоскости.

Клапаны контроля движения изготавливаются двух типов: тарельчатого и золотникового.

Преимуществом тарельчатого клапана перед золотниковым является меньшие внутренние утечки. В случае если большее время удержания нагрузки происходит на вытянутом штоке гидроцилиндра — должен применяться тарельчатый клапан.

Подпорный клапан необходим для установки в линию гидромотора в качестве предупреждения неконтролируемой «раскрутки» гидромотора под воздействием веса груза. Когда подача насоса меньше скорости вращения гидромотора, то есть гидромотор раскручивается под собственным весом груза, торможение производится за счёт внутренней пилотной линии. Если вращение происходит за счёт нагнетания РГЖ насосом, внешняя пилотная линия приоткрывает клапан подпора, тем самым уменьшая сопротивление линии подпора. В случае применения реверсивного гидромотора в конструкции клапана подпора необходимо наличие обратного клапана. Так как клапан подпора из-из внутренних утечек не препятствует медленному вращению гидромотора, то в некоторых конструкциях гидромотора предусмотрен внутренний тормоз.

Ещё одним видом клапана для удерживания нагрузи является гидрозамок. Клапан свободно пропускает масло в одном направлении и жёстко запирает поток в обратном направлении. Открытие клапана в обратную сторону происходит только под воздействием пилотного давления. В отличие от клапана подпора, гидрозамок не имеет внутренних утечек, благодаря чему не происходит «сползания» груза под нагрузкой.

Гидрозамки используют в случаях необходимости удерживания статической нагрузки, а клапаны подпора требуются при динамической нагрузке.

Видео стендовых испытаний гидроаппаратуры и гидронасосов

Источник