Графические характеристики теплофикационных турбин строится для конкретного температурного графика теплосети, расхода сетевой воды и Dк. В этом случае Qти Pтт.е. тепловая нагрузка и давление в регулируемом отборе связаны между собой через Gcв, tпри tоси Qт. Поэтому это позволяет уменьшить количество независимых величин.
Без искажений можно на плоскости диаграммы представить только функционал имеющий не более трех членов. Поэтому при представлении диаграммы часть действительных зависимостей между параметрами может быть заменена на приближенные зависимости.
Для построения характеристик всю турбину условно делят на предотборную часть и послеотборную. В этом случае часть низкого давления рассматривается как конденсационная турбина с фиксированным расходом пара в конденсатор и заданным Рк. (Иногда расход пара в конденсатор рассчитывают для каждого уровня давления в регулируемом отборе перед диафрагмой, в соответствии с расходной характеристикой диафрагмы, но такие расчеты более сложны и, как правило, менее точны, так как погрешность определения расхода пара в конденсатор достаточно велика).
Аналитические энергетическая характеристика турбоагрегата с регулируемыми отборами пара представляет виде зависимости расхода тепла (Qту) от электрической мощности (Nт) и отпуска тепла из отборов турбин Qотб, а также давления в регулируемых отборах Ротб.
Ниже приводится паровая характеристика для турбины с одним регулируемым отбором.
Расход пара на турбину с одним отбором, кг/ч, выражается следующей формулой:
Dо=Dкх+rкNЭ+yTDT, (13.1)
где
Dкх, -расход пара при холостом ходе турбины в конденсационном режиме, кг/с;
r к — удельный прирост расхода пара при конденсационном режиме, г/(кВт.ч);
DT — отбор пара, кг/с;
уТ — коэффициент недовыработки мощности паром отбора;
N Э — электрическая мощность турбоагрегата, кВт.
Для упрощения принимаем, что экономическая мощность совпадает с максимальной (номинальной), т. е. в области нагрузок, вплоть до максимальной (номинальной) характеристика прямолинейная и не имеет изломов.
Основой энергетической характеристики (диаграммы режимов) турбоагрегата являются две граничные прямые, характеризующие режимы работы турбины: чисто конденсационный, когда Dт=0 и Do=Dкх +rкNЭ, аналогично конденсационной турбине (нижняя граничная прямая, рис.13.1) и режим работы с противодавлением.
Расход пара на холостой ход при конденсационном режиме:
Dкх=xкDкн .
Относительный прирост в конденсационном режиме (тангенс угла наклона сетки прямых Dт=const):
rк=(Dкн-Dкх)/Nн .
Относительный прирост в режимах с постоянным расходом пара в конденсатор (тангенс угла наклона прямых):
rт=rк/(1-yТ).
Расход пара на холостой ход в режиме противодавления определяется из выражения:
D тх =Dкх/(1-yТ).
Отсюда видно, что при работе в режиме противодавления, расход пара на холостой ход значительно больше, чем в конденсационном режиме.
Тогда верхняя граничная кривая для режима работы с противодавлением с учетом уравнения (13.1) и приведенных выше промежуточных выкладок описывается следующим уравнением:
Dт=((Dкх/(1-yт)) + rк /(1-yт)Nэ=Dтх+rтNэ, (13.2)
При работе теплофикационных турбин в режиме противодавления, для обеспечения допустимого температурного режима ЦНД необходим вентиляционный пропуск пара в конденсатор. Минимально-допустимый (вентиляционный) расход пара в ЧНД и в конденсатор турбины в первую очередь зависит от геометрических характеристик проточной части ЦНД и от вакуума в конденсаторе и может в первом приближении оценен величиной:
Dкмин»0,05Dкн
Существенное значение имеет линия Dк=Dкмакс, отвечающая максимальному пропуску пара в конденсатор турбины.
Рис.13.1. Диаграмма режимов с одним регулируемым отбором
Вместе с тем характеристика режима с противодавлением пересекает ось абсцисс в той же точке N x, что и конденсационная характеристика (рис. 13.1).
Действительно, при Dт=0 имеем:
откуда
.
При построении характеристики турбины с отбором пара предполагаем постоянство величины уТ (это достигается путем построения характеристики для заданного давления в регулируемом отборе).
В этом случае характеристики турбины при работе с заданной величиной отбора рт = const располагаются на диаграмме параллельно конденсационной характеристике, так как D0=DKЭ+yТDT,.
Левой границей характеристики DT = const служит линия работы с противодавлением. Справа характеристики ограничиваются вертикалью номинальной электрической мощности N Э=NK. Конфигурация верхней части диаграммы режимов зависит от того, достигается ли номинальная электрическая мощность при работе с противодавлением или предельная электрическая мощность при работе с противодавлением меньше номинальной и ограничивается наибольшим пропуском пара через турбину.
Кроме основной сетки линий DT=const, большое значение для анализа режимов работы турбоустановок с отбором пара имеет сетка линий DK = const.
Линии DK= const представляют собой прямые, параллельные характеристике противодавления Dт = Dо и расположенные ниже характеристики противодавления на величину вертикального отрезка:
.
Сетка прямых, заключенная между ограничивающими прямыми, позволяет определить режим работы, в котором находится в данный момент турбоагрегат.