Линеаризованная расходная характеристика паровой турбины. Часть 1. Основные вопросы

Аватар пользователя chuchueva

Предисловие

Моделирование паровых турбин — повседневная задача сотен людей в нашей стране. Вместо слова модель принято говорить расходная характеристика. Расходные характеристики паровых турбин используют при решении таких задач, как вычисление удельного расхода условного топлива на электроэнергию и тепло, производимые ТЭЦ; оптимизация работы ТЭЦ; планирование и ведение режимов ТЭЦ.

Мною разработана новая расходная характеристика паровой турбинылинеаризованная расходная характеристика паровой турбины. Разработанная расходная характеристика удобна и эффективна в решении указанных задач. Однако на текущий момент она описана лишь в двух научных работах:

  1. Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России;
  2. Вычислительные методы определения удельных расходов условного топлива ТЭЦ на отпущенную электрическую и тепловую энергию в режиме комбинированной выработки.

И сейчас в своем блоге мне бы хотелось:

Что такое расходная характеристика паровой турбины?

Принципиальная схема работы паровой турбины представлена на рис. 1.

Принципиальная схема работы паровой турбины
Рис. 1. Принципиальная схема работы паровой турбины

Турбина потребляет пар высокого давления Q0 и вырабатывает три продукта:

  • электроэнергия N,
  • пар среднего давления (промышленный пар) Qп,
  • пар низкого давления, необходимый для нагрева сетевой воды (теплофикационный пар) Qт.

Расходная характеристика паровой турбины связывает между собой величины Q0, N, Qп, Qт. В общем виде расходную характеристику можно записать в виде некоторой функции:

(1)

Расходная характеристика паровой турбины позволяет вычислить расход пара высокого давления Q0 при известной нагрузке N, Qп, Qт. Другие задачи, такие как оптимизация работы ТЭЦ, вычисление удельных расходов условного топлива, являются задачами более высокого уровня. Решение этих задач включает в себя решение задачи вычисления значения Q0.

Расходные характеристики турбин принято задавать в единицах мощности (по совету Синьков В.М., Оптимизация режимов энергетических систем), обычно используют МВт.

Какие расходные характеристики бывают?

Основной вид расходной характеристики паровой турбины в России регламентирован документом РД 34.09.155-93 Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций. Согласно РД расходная характеристика паровой турбины представляет собою десятки номограмм следующего вида.

Удельный расход qт брутто на выработку электроэнергии
Рис. 2. Удельный расход qт брутто на выработку электроэнергии

Решение задачи вычисления расхода пара высокого давления Q0 при известных значениях нагрузки N, Qп, Qт осуществляется по алгоритму:

  • найти нужную номограмму из множества,
  • на глаз определить величину qт брутто,
  • посчитать расход Q0 по формуле

(2)

Все было бы неплохо, если бы формула (2) соответствовала законам физики. Ан нет! Указанная выше формула противоречит Второму закону термодинамики (см. подробнее Проблемы оценки экономичности работы турбины).

Что такое линеаризованная расходная характеристика паровой турбины?

Линеаризованная расходная характеристика паровой турбины является простым и удобным способом связи параметров режима работы турбины Q0, N, Qп, Qт. Линеаризованная расходная характеристика предложена мною в научной работе Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России.

Линеаризованная расходная характеристика паровой турбины выглядит следующим образом:

(3)

Это линейная зависимость с постоянными коэффициентами αi.

Чем принципиально отличается линеаризованная расходная характеристика паровой турбины от номограмм qт брутто?

Во-первых, линеаризованная расходная характеристика паровой турбины проще. Режимы работы турбины при известных значениях давлений в отборах, температур паров и т.д. описываются одной формулой (3) вместо десятков нелинейных номограмм (рис. 2).

Во-вторых, линеаризованная расходная характеристика паровой турбины по первому признаку соответствует Второму закону термодинамики. У меня есть идея, как показать, что линеаризованная расходная характеристика является термодинамически наиболее точной. Если вы занимаетесь термодинамикой и вас интересует эта тема, напишите мне, нам есть о чем поговорить.

Как построить линеаризованную расходную характеристику паровой турбины?

Пример построения линеаризованной расходной характеристики для паровой турбины ПТ-80 с использованием математического пакета MATLAB, читайте, вникайте и задавайте вопросы.

Часть 1. Основные вопросы
Часть 2. Пример построения для турбины ПТ-80 в MATLAB
Часть 3. Развенчиваем мифы о режимах работы паровой турбины
Для добавления комментариев войдите или зарегистрируйтесь

2010 - 2017 © Математическое бюро

Все права защищены в соответствии с законодательством РФ

При полном или частичном использовании материалов ссылка на сайт обязательна