Chương 7 – đặc tính năng lượng của các thiết bị và chế độ làm việc thay đổi của chúng

I.Đặt tính năng lượng của Tuabin ngưng hơi

Đặt tính năng lượng của Tuabin ngưng hơi là sự phụ thuộc bằng giải tích hay đồ thị giữa tiêu hao hơi và nhiệt vào công suất điện của Tuabin

1.đặt tính hơi

Các phép tính toán nhiệt, thí nghiệm và số liệu vận hành chỉ ra rằng sự phụ thuộc của tiêu hao hơi D0(kg/h) vào công suất Tuabin WE (kw) – với mức độ chính xác đủ để tính toán nhiệt và kinh tế kỹ thuật sơ bộ- có thể coi là tuyến tính trong giới hạn phụ tải thay đổi rộng từ WE=0 đến phụ tải kinh tế Wkt. Công suất này cũng được gọi là công suất thường xuyên vì tuabin cần phải làm việc với phụ tải gần phụ tải kinh tế, tương ứng với tiêu hao kinh tế Dkt

Khi công suất điện bằng không và số vòng quay bằng số vòng quay định mức, tức là khi tuabin không tải – tiêu hao hơi tương ứng trên tuabin là Dx – cần thiết để bù năng lượng của dòng hơi trong tuabin tổn thất cơ của nó, tổn thất cơ và điện của máy phát.

Tỷ số x = D x

Dkt

Gọi là hệ số tiêu hao hơi không tải của tuabin. Hệ số không tải của tuabin càng nhỏ khi tuabin công suất càng lớn và khi nhiệt giáng của dòng hơi trong nó càng lớn. đối với tuabin ngưng hơi hiện đại x= 0,03 – 0,05. Tiêu hao hơi của tuabin, kg/h, ở phụ tải bất kỳ trong khoãng từ WE = 0 đến WE=Wkt có thể coi như bằng tổng tiêu hao hơi không tải DX và tiêu hao hơi hữu ích để sinh công (D0-DX).

Suất tiêu hao hơi toàn bộ của tuabin, kg/kwh:

d0=D0W E

Công suất kinh tế Wkt có thể nhỏ thua hay bằng công suất định mức của tuabin:

Wkt ≤ Wdm ; Wdm ≤ fdm.Wkt

Giá trị fdm = 1 ÷ 1,25 tức là công suất kinh tế của tuabin có thể bằng (80 ÷ 100)% công suất định mức.

Công suất định mức là công suất mà tuabin có thể làm việc trong thời gian dài (hàng nghìn giờ) trong khoãng thời gian giữa các đợt sửa chữa theo kế hoạch mà không làm ảnh hưởng đến độ bền cơ học, với hiệu suất gần bằng ở chế độ kinh tế. công suất này được ghi trong lý lịch của tuabin.

Tuabin được gọi là hiện đại và kinh tế nếu có khả năng làm việc lâu dài ở phụ tải kinh tế có tỷ số Wkt/Wdm = 0,8 ÷ 1. Các tổ máy có tỷ số này nhỏ hơn thường dùng để gánh phụ tải đỉnh hoạt nửa đỉnh,

Một cách gần đúng công suất thường xuyên sẽ tương ứng với suất tiêu hao hơi cực tiểu( chính xác hơn-suất tiêu hao nhiệt). do đó tùy theo mức tăng của phụ tải lớn hơn phụ tải kinh tế mà sức tiêu hao hơi giử không đổi và bằng giá trị của nó ở phụ tải thường xuyên.

2.Đặt tính nhiệt

Tiêu hao hơi và đặt tính hơi, một cách gần đúng được coi là thước đo độ kinh tế của tuabin. Song đặt tính hơi lại là cơ sở của đặt tính nhiệt của tuabin. Tiêu hao nhiệt cho tuabin ngưng hơi, kj/h:

QIB = D0Q0

ở đây:

D0 – tiêu hao hơi của tuabin, kj/h;

Q0= i0 – inc – tiêu hao nhiệt cho 1kg hơi ( không có quá nhiệt trung gian),

kj/kg, khi có quá nhiệt trung gian Q0qt = i0- inc – αqt.qqt;

I0 và inc – entanpi hơi mới vào tuabin và nước cấp, kj/kg;

Qqt – lượng nhiệt cấp cho 1kg hơi ở bộ quá nhiệt trung gian, kj/kg;

αqt – phần hơi đi quá nhiệt trung gian.

Cùng với sự thay đổi phụ tải tuabin. Áp suất hơi của cửa trích hơi hồi nhiệt và nhiệt độ hơi bão hòa tương ứng cùng thay đổi tỷ lệ với tiêu hao hơi hay công suất tuabin. Đồng thời gia nhiệt và entanpi nước cấp cũng thay đổi theo. Như vậy Q0 phụ thuộc vào phụ tải WE, tuy nhiên sự phụ thuộc của tiêu hao nhiệt của tuabin QTB vào phụ thuộc WE, một cách gần đúng, cũng là tuyến tính trong vùng WE ≤ Wkt.

Theo số liệu thí nghiệm hiệu suất phần cao áp và trung áp cao hơn từ 2 đến 4% so với tính toán. Còn hiệu suất phần hạ áp thấp hơn tính toán khoãng 9%. Trong khoãng phụ tải từ 170 đến 210 MW, suất tiêu hao nhiệt qtb hầu như không đổi, sự tăng lên một ít của nó ở phụ tải 180 ÷ 195 MW là do van điều chỉnh mở không hoàn toàn, theo sự đảm bảo của nhà chế tạo, dựa vào kết quả thí nghiệm một vài tuabin này suất tiêu hao khi phụ tải 200, 175 và 150 MW tương ứng bằng 8100, 8120 và 8200 kj/kwh.

II. sự phụ thuộc hiệu suất tiêu hao thiết bị và khối năng lượng vào phụ tải

1.hiệu suất của tuabin

Hiệu suất tuabin ηTB được hiển thị bằng tích số một số hiệu suất:

ηTB = ηt ηol ηco ηmt = ηtηcoηmt = ηtηOE

ở đây :

ηt – hiệu suất chu trình

ηol và η0E = ηolηcoηmt – hiệu suất trong tương đối và hiệu suất điện tương đối của tuabin;

ηco và ηmt – hiệu suất cơ của tuabin và hiệu suất điện máy phát.

Khi thông số hơi ban đầu và áp lực cuối giử không đổi, hiệu suất nhiệt chu trình ηt có thể coi như không đổi.

Hiệu suất cơ ηcơ và hiệu suất nhiệt hiệu dụng tương đối của tuabin ηOE bằng không , tức là khi công suất do dòng hơi sinh ra trong tuabin chỉ được dùng để thắng các tổn thất trong và tổn thất cơ khí của nó . hiệu suất trong

tương đối của tuabin ηol bằng không khi công suất do dòng hơi sinh ra trong tuabin chỉ được dùng để thắng các tổn thất trong của dòng hơi.

2.Hiệu suất lò hơi

Sự phụ thuộc hiệu suất lò hơi vào phụ tải được xác định bằng sự thay đổi tương ứng của tổn thất nhiệt q2 – nhiệt vật lý của khói thải- tăng cùng với sự tăng phụ tải. tổn thất cơ và hóa học q3 + q4 thường có giá trị cực tiểu ở phụ tải nhỏ hơn định mức. khi phụ tải lò hơi bằng không thì hiệu suất lò hơi bằng không . tổn thất nhiệt cơ bản khi đó sẽ là q5 – tổn thất nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh

Tiêu hao nhiệt cho lò hơi Qc=QLHηLH

Tổn thất nhiệt tổng của lò hơi:

QLHT =Qc−QLH=QLH ( 1ηLH−1)

3.Hiệu suất tải nhiệt (trong ống dẫn)

Tổn thất nhiệt trong ống dẫn nhà máy nhiệt điện Qtải gần đúng coi như không đổi khi phụ tải thay đổi và bằng tổn thất Qt ải

dm ở phụ tải định mức Qdm (nếu các giá trị thông số hơi ban đầu giữ không đổi).

Hiệu suất tải nhiệt : ηtải = QTBQLH

¿QTB

QTB+QT Ả I=

1

1+QT ẢIQTB

4.Hiệu suất khối năng lượng

Biết sự thay đồi ηTB ,ηtải, ηLH vào phụ tải có thể xác định được sự phụ thuộc hiệu suất khối năng lượng : ηc = ηTB. ηtải. ηLH phụ tải kinh tế của lò hơi cùng như tuabin thường nhỏ thua phụ tải định mức của chúng. Khi đó phụ tải kinh tế (công suất kinh tế) của khối năng lượng cũng nhỏ hơn phụ tải định mức của nó.

III. Đặc tính năng lượng của tuabin cấp nhiệt có một cửa trích điều chỉnh

Đặc điểm đặc tính năng lượng của tuabin cấp nhiệt là tiêu hao hơi và nhiệt không chỉ phụ thuộc vào công suất điện mà còn phụ thuộc vào lượng hơi trích và lượng nhiệt cấp cho bộ dùng nhiệt.

1.Đặc tính hơi

Tiêu hao hơi của tuabin có một cửa trích điều chỉnh được biểu diễn :

D0 = DOK + YtDt = DX

KrkWE +yTDT

Trong đó :

DOK = DX

K + rkWE – tiêu hao hơi ở chế độ ngưng hơi thuần túy không trích hơi

nhưng có cùng quá trình làm việc của dòng hơi trong tuabin, kg/h;

DXK – tiêu hao hơi không tải của tuabin ngưng hơi thuần túy, kg/h;

rk – suất tăng tiêu hao hơi tuabin ở chế độ ngưng hơi, kg/kwh;

DT – lượng trích hơi, kg/h;

yT – hệ số không tận dụng hết nhiệt giáng của dòng hơi trích;

WE – công suất điện của tuabin, kw

Ta coi rằng công suất kinh tế trùng với công suất cực đạin(định mức), tức là trong khoãng phụ tải từ không đến định mức .

2.Đặc tính nhiệt

Tiêu hao nhiệt toàn bộ của tuabin có một cửa trích điều chỉnh (kj/h) được biểu thị bằng biểu thức:

QTB = Q0K + ξTQT = Q x

K + rKQWE + ξTQT

Trong đó :

Q0K = Q x

K + rKQWE – tiêu hao nhiệt ở chế độ ngưng hơi không trích hơi nhưng

có cùng quá trình làm việc của dòng hơi trong tuabin;

QT – lượng nhiệt cấp từ cửa trích, kj/h;

ξT = i0−inciT−i y

y t – hệ số giá trị nhiệt của dòng hơi trích (khí không có quá trình

trung gian);

Q xK – tiêu hao nhiệt không tải của tuabin ở chế độ ngưng hơi, kj/h;

rKQ - suất tăng tiêu hao nhiệt, kj/kwh.

IV. đặc tính năng lượng của tuabin cấp nhiệt có hai cửa trích điều chỉnh

Đặc tính hơi.

Tiêu hao hơi của tuabin cấp nhiệt có hai cửa trích điều chỉnh( cho công nghiệp và sinh hoạt) D0 kg/h phụ thuộc vào công suất điệnWE và lượng hơi trích ở hai cửa trích điều chỉnh Dn ( cửa trích trên có áp suất cao hơn) và DT (cửa trích dưới có áp suất thấp). sự phụ thuộc này được biểu diễn bằng biểu thức :

D0 = Dkx + rkWE +ynDn +yTDT

ở đây yn và yT – hệ số không sinh công hết của dòng hơi trích phía trên và phía dưới.

V. Sự phụ thuộc hiệu suất tuabin cấp nhiệt vào phụ tải

Hiệu suất sản xuất điện năng của tuabin cấp nhiệt:

ηTBd =

W E

QTBd =

W E

QTB−QT

VI. ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT CỦA THIẾT BỊ TUABIN

Trong thành phần của thiết bị tuabin, người ta đưa vào các thiết bị tro đổi nhiệt khác như: gia nhiệt hồi nhiệt, bình làm lạnh hơi và nước đọng, bình gia nhiệt lưới, bình bốc hơi, bình sinh hơi,… thường được áp dụng rộng

rãi nhất trong số các phần tử trên là thiết bị trao đổi nhiệt hơi nước( bình gia nhiệt hồi nhiệt và gia nhiệt nước mạng).

Sự phụ thuộc thông số hơi và phụ tải của các thiết bị trao đổi nhiệt chính làm việc ở chế độ khác nhau này có thể khác với tính toán. Sự liên hệ bằng giải tích hoặc hình học giữa phụ tải với các thông số của môi chất tải nhiệt và bề mặt gia nhiệt được gọi là đặc tính trao đổi nhiệt của thiết bị tuabin. Ví dụ khi chế độ làm việc của bình gia nhiệt bề mặt thay đổi thì độ gia nhiệt thiếu θ cũng thay đổi theo .