Часть 1. Основные вопросы
Часть 2. Пример построения для турбины ПТ-80 с использованием MATLAB
Часть 3. Развенчиваем мифы о режимах работы паровой турбины

Миф №1

Повышение тепловой нагрузки снижает удельный расход на электроэнергию. Или, другая формулировка, при повышенной тепловой нагрузке турбина работает в более экономичном режиме.

Поскольку удельный расход принято вычислять в единицах энергии, используем МВт·ч. Рассмотрим отдельно турбину, ее топливом считаем расход пара высокого давления Q₀.

При расчете с помощью q_т брутто часть энергии, расходуемая на выработку электроэнергии, искусственно перекладывается на тепло. Об этом пишут во всех научных работах, посвященных расчетам удельных расходов. Я подробно обсуждаю данный вопрос в своей работе Вычислительные методы определения удельных расходов условного топлива ТЭЦ на отпущенную электрическую и тепловую энергию в режиме комбинированной выработки.

Напомню, что линеаризованная расходная характеристика имеет вид

(1)

Согласно данному выражению расход пара высокого давления на выработку электроэнергии Q₀(N) вычисляем следующим образом:

(2)

Отдельно отметим, что расход α₀ называют условный расход пара высокого давления на холостой ход и относят на выработку электроэнергии (см. Синьков В.М. Оптимизация режимов энергетических систем). Величина Q₀(N) не зависит от тепловой нагрузки паровой турбины.

Аналогично расходы пара высокого давления на выработку пара среднего давления Q₀(Q_п) и выработку пара низкого давления Q₀(Q_т) вычисляем как

(3)

(4)

Видим, что все три составляющие расхода пара высокого давления Q₀(N), Q₀(Q_п), Q₀(Q_т) независимы друг от друга.

Нужно понимать, что в методе расчета при помощи q_т брутто эта зависимость введена искусственно. Согласно этому методу для паровой турбины любой марки расход пара высокого давления Q₀:

• на выработку 1 МВт·ч пара низкого давления равен 1 МВт·ч;
• на выработку 1 МВт·ч пара среднего давления равен 1 МВт·ч;
• на выработку 1 МВт·ч пара высокого давления равен 1 МВт·ч (если мы вдруг решим продавать пар высокого давления соседу).

Короче говоря, расход пара высокого давления на выработку единицы, например, 1 МВт·ч, любого пара с любыми параметрами одинаковый и равный 1 МВт·ч. Это противоречит не только Второму закону термодинамики, но и здравому смыслу.

Построенная нами линеаризованная расходная характеристика имеет вид:

(5)

Согласно формулам (3) и (4) для рассмотренной турбины ПТ-80 расходы пара высокого давления на выработку 1 МВт·ч пара среднего и 1 МВт·ч пара низкого давления равны

(6)

(7)

Мы видим, что при расчете на основании линеаризованной расходной характеристики паровой турбины расход пара высокого давления на выработку 1 МВт·ч другого пара зависит от качества этого (другого) пара:

• для пара с более низкими значениями давления и температуры расход ниже;
• для пара с более высокими значениями давления и температуры расход выше.

Таким образом, расход пара высокого давления зависит от качества отпускного пара. Это и есть первый признак соответствия линеаризованной расходной характеристики паровой турбины Второму закону термодинамики. Подробнее о качестве энергии можно почитать в Kotas T.J. The Exergy method of Thermal plant analysis.

Резюмируем: повышение тепловой нагрузки не влияет на расход пара высокого давления на выработку электроэнергии.

Миф №2

Характеристика относительных приростов топлива для паровой турбины нелинейна.

Характеристика относительных приростов топлива для паровой турбины является величиной, показывающей, насколько повышается расход топлива (говоря о турбине, имеем в виду пар высокого давления Q₀) при изменении электрической нагрузки N на единицу:

(8)

Согласно построенному нами плоскому многоугольнику, величина ХОП является постоянной и равной значению коэффициента α_N.

Резюмируем: характеристика относительных приростов топлива для паровой турбины является постоянной величиной.

Часть 1. Основные вопросы
Часть 2. Пример построения для турбины ПТ-80 с использованием MATLAB
Часть 3. Развенчиваем мифы о режимах работы паровой турбины