автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Исследование малорасходных режимов работы цилиндров низкого давления мощных турбоагрегатов ТЭЦ

Пи ОМ

1 о М1Р №95

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Технический университет)

На правах рукописи

ВОРОПАЕВ Юрий Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ МАЛОРАСХОДШХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦИЛИВДРОВ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ МОЩНЫХ ТУРБО -АГРЕГАТОВ ТЭЦ

Специальность 05.14.14 -Тепловые электрические

станции (тепловая часть)

ДИССЕРТАЦИЯ в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

1995 г.

Научный руководитель - кандидат технических наук Кудрявый В.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,профессор Аракелян Э.К.

кандидат технических наук,профессор Марченко Е.М.

Ведущая организация - АО "Турбомоторный завод"

Защита состоится <36 " _1995 г. в / час.

в аудитории на заседании диссертационного совете

К-053.16.01 при Московском энергетическом институте по адресу: ТП250, Москва, Красноказарменная ул., д. 17.

Ваши отзывы в количестве двух экземпляров, заверенные и скрепленные печатью учреждения, просим присылать по адресу: 111250, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., д. 14. Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Диссертация в виде научного доклада разослана 1995г.

Ученый секретарь рационного совете к.т.н., с.н.с. / ' - V-- А.В.Андрюшин

диссертационного совета

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОТЫ

Актуальность темы. Для тепло- и энергоснабжения крупных жилых массивов нашли широкое применение мощные теплофикационные турбоагрегаты, в частности, типа Т-250/300-240, эффективность и надежность эксплуатации которых при большой их доле в ряде энергосистем в значительной степени определяют собой эффективность и надежность работы всей энергосистемы в целом. В свою очередь, надежность ра -боты мощных турбоагрегатов ТЭЦ в немалой степени зависит от надежности цилиндров низкого давления (Щ1Д), для которых характерны малорасходные режимы (большие тепловые нагрузки, пуски, холостой ход). Это может быть обеспечено только при оптимальном решении двух сопряженных задач: эффективного охлаждения проточной и выхлопной частей турбины и предотвращения прознипноги износа входных и выходных кромок лопаточного аппарата ЦЦЦ на вышеуказанных режимах.

Цель работы. В связи с изложенным, целью настоящей работы являлись исследования теплового и эрозионного состо; ния ЦНД турбоагрегата типа Т-250/300-240 при малорасходных режимах и использовании полученных результатов для разработки высоконадежных и экономичных малорасходных режимов ЦНД, проверка их в промышленных условиях и подготовка рекомендаций для внедрения в практику эксплуатации ТЭЦ.

Основные задачи исследований. Исходя из вышеизложенного, в работе были поставлены следующие конкретные задачи: исследование и совершенствование малорасходных режимов эксплуатации ЦНД мощных турбоагрегатов ТЭЦ; Сравнительные исследования различных устройств охлаждения ЦНД в малорасходных режимах; разработка нового охлаждающего устройства для осуществления высоноэкономичных и надежных режимов работы по тепловому графику; исследование его расходных, сепарационных и гидравлических характеристик; исследование регулирующих функций поворотных регулирующих диафрагм ЦНД в малорасходных режимах и их влияние на тепловые процессы в проточной части ЦЦЦ; разработка нового метода определения расходных характеристик поворотных регулирующих диафрагм ЦЦЦ, позволяющего исследовать фактическую экономичность режимов работы при закрытых поворотных регулирующих диафрагмах ЦЦЦ.

Научная новизна и значимость работы заключается в разработке методики проведения исследований и путей совершенствования ма-

лорасходных режимов ЦЦД мощных турбоагрегатов ТЭЦ; установлении влияния конструкции пароприемных устройств на тепловое состояние ЦНД при пусковых режимах, а также влияние параметров сбрасываемого пара на тепловое состояние выхлопных патрубков 1ЩЦ; в сравнительном анализе по результатам проведенных автором промышленных исследований, различных систем охлаждения Щ1Д турбины Т-250/300-240, в том числе и новой, разработанной с участием автора и защищенной авторским свидетельством; определении влияния параметров пара в теплофикационном нижнем отборе на выбор оптимального способа подвода охлаждающего пара в ЦНД для его охлаждения в малорасходных режимах; в установлении влияния на тепловое состояние проточной части ЦЦЦ и надежность работы турбины в режимах охлаждения ЦНД с подачей пара в камеру паровпуска ЦНД положения поворотной диафрагмы; в разработке метода надежного определения плотности уплотненных и неуплотненных поворотных диафрагм ЦНД и установлении с помощью этого метода расходных характеристик поворотных диафрагм; в разработке новых технологических, конструктивных и схемных решений, способствующих повышению экономичности и маневренности турбоагрегатов ТЭЦ; исследовании их эффективности в промышленных усдощздх.

Научная новизна подтверждается 2 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическое значение выполненной работы заключается в разработке новых тепловых схем, малорасходных режимов эксплуатации ЦЦЦ мощных теплофикационных турбоагрегатов; внедрении разработанных автором рекомендаций в практику эксплуатации ТЭЦ, а также на заводе-изготовителе. Полученные результаты используются для совершенствования эксплуатационных инструкций для выпускаемых и разрабатываемых турбоагрегатов ТЭЦ.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждаются хорошей сходимостью результатов исследований, положительными результатами практического использования предложенных решений по совершенствованию схем и режимов эксплуатации ЦНД, повышению экономичности и надежности . устройств охламдени.-; Ц1К, а также совпадением результатов проведенных экспериментальных исследований б промышленных условиях с результатами, полученными ПО ТМЗ и другими организациями на стендах. ' .

Личный вклад автора определяется тем, что он являлся руководителем и ответственным исполнителем работ, сошедших в объем диссертации. При его непосредственном участии и под его руководством выполнены исследования, разработки новых конструктивных,схемных и технологических решений, исследования малорасходных режимов Ц1Щ теплофикационных турбин типа Т-250/300-240 в промышленных условиях и их оптимизация. Им выполнены обработка и анализ эксперимел -тальных данных и внедрение результатов работы на действующих турбоагрегатах ТЭЦ.

Автор защищает:

1. Методику исследования и результаты оптимизации малорэсход-ных режимов эксплуатации ЦВД турбоагрегата 1-250/300-240.

2. Результат!.; сравнительных исследований различных устройств охлаждения ЦНД в малорасходных режимах.

3. Результаты исследования расходных, сепарационных и гидравлических характеристик нового охлаждающего устройства для осуществления высокоэкономичных и надежных режимов работы по тепловому графику.

4. Результаты исследования регулирующих функций поворотных регулирующих диафрагм ЦЦД в малорасходных режимах и их влияние на тепловые процессы в проточной части ЦВД.

5. Новый метод определения расходных характеристик поворотных регулирующих диафрагм ЦРЩ, позволяющий исследовать фактическую экономичность режимов работы при закрытых поворотных регулирующих диафрагмах Ц!Щ.

Публикации по работе. По результатам выполненных работ, рассматриваемых в научном докладе, автором опубликовано 10 статей и описания к 2 авторским свидетельствам. Основные положения диссертации изложены в работах, список которых приведен в конце автореферата.

Апробация работы. Положения, изложенные в настоящем научном докладе, представлялись и обсуждались на заседаниях НТО АО "Мое -энерго", на технических совещаниях в энергосистемах и НО ТЮ, на заседаниях кафедры "Тепловые электрические станции" Московского энергетического института, на научно-технических советах НЛО ЦКТИ.

Диссертация в форме научного доклада подготовлена при научной консультации кандидата технических наук Куличихина В.В.

Ниже изложены сущность и результаты выполненных автором исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

I. Исследование теплового состояния ЦНД турбины Т-250/300-240 при пусковых режимах

Надежность теплофикационных турбин типа Т-250/300-240 в значительной степени определяется условиями эксплуатации ЦЦЦ на малорасходных режимах, включая режим пуска, холостого хода, конденсационные режимы с ограниченным расходом пара в конденсатор.

В ходе исследований, включавших режимы пуска и холостого хода турбоагрегатов, предусматривалось решение следующих вопросов: определение теплового состояния проточной части ЦНД на наиболее частом в эксплуатации режиме пуска из неостывшего состояния и на холостом ходу; определение охлаждающей способности пароприемных устройств первоначальной и модернизированной конструкции 110 ТМЗ; оценка влияния параметров сбрасываемого пара на тепловое состоя -ние выхлопных патрубков ЦНД.

Перед проведением исследований в выхлопном патрубке 31-й ступени была смотнтирована модернизированная ПО ТЩ конструкция паро -приемного устройства, а первоначальный его вариант был сохранен в выхлопном патрубке 40-Е ступени.

С целью установления более полной картины теплового состоя -ния в дополнение к средствам штатного контроля была выполнена экспериментальная термометрическая оснастка для регистрации температурных уровней в последних ступенях и выхлопных патрубках.

Исследованы два варианта пусков из неостывшего состояния после останова блока на выходные дни (рис. I). В первом из них температуру сбрасываемого пара поддерживали в диапазоне 170-200°С, регламентированном техническими условиями ПО ТМЗ. Во втором - температура пара устанавливалась такой, какой она обычно наблюдается при включении впрыска ЛСЕУ и концевого впрыска пароприемоного устройства до толчка ротора турбины.

В результате исследований пусковых режимов установлено:

При пуске из неостывшего состояния и при работе на холостом ходу максимальная температура пара в последних ступенях достигает 140-150°С, а за рабочими лопатками по штатным измерителям 1б0-180°С, что существенно превышает допустимую температуру, определяемую инструкцией по эксплуатации турбоустановки.

Пароприемные устройства как исходной, так и модернизированной конструкции не могут обеспечить равномерное охлаждение внх-

~ ? -

t'(

/у nTo'Jl/Mim

/ -ос

/ -♦1

f

к

i-

i t

Л у -

Чо!

1 H •Atp—♦£>- j

an "<>■

1 1 1 1

tiZ*

______—• Iii n

iO tu SO WO HO

4)

T.kum

20 <-0 И

T.vw

Рис. I. Температура пара в направляющих аппаратах последних студенел ЩД турбины Т-25и/Зии-240 на пусковых режимах: а - после двухсуточного простоя; 6 - после суточного простоя; 1,2 -температура на входе в 29-в ступень; 3,4 - то же, на входе в 38-ю ступень; 5-8 - то же, перед и за направлявши аппаратом 31-11 ступени; 9-12 - то яе, 40-й огупени; 13 - температура сбрасываемого пира в выхлоп 31-й ступени; 14 - то же, в нихлоп 4и-д ступени; 15 - скорость вращения ротора; I - толчок ротора турбины; 11 - открытие клапанов ЦСД; 11Г- включение впрыска конденсата в пароприемные устройства; 1У- синхронизация, взятке нагрузки

лопноЛ части ЦНД и допустимый уровень ее температур. Разрешенная техническими условиями ПО ТМЗ работа на холостом ходу для проведения испытаний генератора длительностью до 20 ч предполагает включение системы охлаждения выхлопных патрубков форсунками,что, как установлено проведенными исследованиями, ведет к интенсивному росту эрозионных нагрузок на выходные кромки рабочих лопаток.

Наличие непосредственно за рабочими лопатками последних ступеней локальных обратных потоков с капельной влагой, регистрируемых как термометрической оснасткой, так и визуально, посредством оптических систем, обусловливает эрозионные разрушения на значительной длине выходных кромок рабочих лопаток.

Результата исследований пусковых режимов выявили целесообразность создания универсальной системы активного охлаждения ЦНД, рассчитанной на работу при всех малорасходных режимах, включая пусковые и холостой ход.

2. Исследование теплового состояния ЦНД турбины Т-250/300-240 на теплофикационных режимах

При эксплуатации мощных теплофикационных турбин на режимах с максимальными тепловыми нагрузками, когда в ЦВД поступает ограниченное количество пара, возникает необходимость охлаждения ЦНД, работающего в режиме потреоления мощности.

ипыт эксплуатации штатных устройств охлаждения турбины Т-250/300-240, анализ их преимуществ и недостатков, выполненный автором, позволили наметить возможные пути совершенствования систем охлаждения ЦНД. Одна из схем, созданная при участии автора и защищенная авторскими свидетельствами, представляет сооой байпасный Ыо отношению к ресиверным задвижкам) вертикальный контур постоянного расхода, содержащий паровой клапан, пароохладитель типа трубы Вентури и угловой сепаратор. Расходная характеристика системы охлаждения рассчитывалась по уравнению

О- -расход пара через систему, кг/с; Рол -давление пара перед па//

роохладителеы, кЛа; -удельный объем пара перед охладителем,

м3/кг; ^ -коэффициент расхода; Р -площадь суженного участка,м'\

Пароохладитель расчитан на работу в критическом режиме и оснащен системой впрнска конденсата с девятью направленными под углом навстречу паровому потоку пррмоструйными форсунками, объединенными в тли группы, одна из которых »вляется регулирующей.

Повышение -экономичности охлаждения ЦНД при норой г-хеме, как показали исследования, обеспечено малыми гидравлическими потерями системы, позволившими перевести ее питание с верхнего отопительного отбора на нижний, и стабилизацией минимально допустимого расхода пара на охлаждение ЦНД.

Сравнительная оценка структурных характеристик охлаждающих потоков серийного и нового устройства выполнена по максимальном;,' диаметру капель (рис. 2>. На всех режимах в новой системе он был в 1,5-2,0 раза меньше, чем в серийной.

Исследование режимов работы новой системы охлаждения были проведены в широком эксплуатационном диапазоне изменения параметров пара в нижнем отборе по давлению от 0,023 до 0,15 МПа, по температуре от 70 до 180° С и при давлении в конденсаторе 3,0-8,1 кЛя. Они показали, что система надежно удерживает тепловое состояние на допустимом уровне при расходе пара 14-18 т/ч.

При разработке систем охлаждения и выбора режима их эксплуатации определяющей выступает ч'еплогенерирующая способность ЦНД. Несмотря на сложную газодинамику малорасходных режимов, с достаточной для практических задач точностью результаты проведенных исследований оообщены формулой для расчета потерь на трение и вентиляцию ^ -<, з ч А1г.в.(г^-д е +о,бв)■ /е и ^

гдеЛ^.в. в кВт; 2? , £ -средний диаметр колеса и длина рабочих лопаток, соответственно, м; ^ -окружная скорость на среднем диаметре , м/с; -средняя плотность пара в ступени, кг/м3.

Результаты исследований и опытно-промышленная эксплуатация новой системы охлаждения показали, что весь диапазон эксплуатационных режимов ЦНД полностью обеспечивается впрыском конденсата только через регулирующие форсунки пароохладителя, что позволило сократить число групп форсунок до одной и упростить систему регулирования подачи конденсата в охлаждающий контур. Анализом эрозионного состояния лопаточного аппарата ЦНД турбин с серийной и новой системами охлаждения установлено, что снижение среднесезонного

0,25---

О 100 200 дОО(1мансмнм

Ржо. 2. Иаыеяение максимального диметра капель поперек выгодного овчения охдадда-пцих устройств: 1,2 - серийдое; 3-6 - новое; I - расход пара 18,8 т/ч, впрыск конденсата 2,6 т/ч: 2 - 27.0 и 1,9; 3 - 21,0 х 1,9; 4 - 21,0 и 4,0; 5 - 21;0 и 5,9; 6 - и 5,0 -

расхода пара в новой системе до 14-18 т/ч (по сравнению с 28-30 т/ч в серийной системе охлаждения> при оптимальном открытии поворотных диафрагм не вызывает повышенного эрозионного износа выходных кромок лопаток.

3. Сравнительные исследования различных способов охлаждения иДЦ турбины Т-250/300-240 в малорасходных режимах

Оптимизация режимов активного охлаждения ЦНД при работе мощных теплофикационных турбин с большими тепловыми нагрузками как одно из направлений повышения надежности, экономичности и маневренности оборудования включает выбор и оооснование рациональной схемы подготовки и способа подвода охлаждающего пара в проточную честь ЦНД.

Для совершенствования и внедрения в эксплуатацию высокоэффективных режимов охлаждения были проведены исследования влияния способа подвода пара на тепловое состояние ЦЦЦ.

Исследованы теплофикационные режимы с низкой и высокой температурами пара в нижнем отборе, охватывающие широкий диапазон теп -ловых нагрузок турооустансвки. В каждом из режимов изучалось предельно допустимое по температурам тепловое состояние ЦЦЦ, стабилизированное при минимальном расходе охлаждающего пара.

В теплофикационных режимах с низкой температурой пара в нижнем отборе режим охлаждения ЦНД осуществлялся прикрытием поворотных регулирующих диафрагм, сопровождавшимся установлением в их узких входных сечениях критического истечения. Углубление вакуума при соот -ветствующей ему степени открытия поворотных диафрагм, а также увеличение расхода охлаждающего пара, приводило к снижению общего температурного уровня, температурных перекосов в проточной части и температурной разверки в прямом и обратном потоках ЦНД.

При подводе пара из камеры паровпуска в камеру десятого отбора при закрытых уплотненных поворотных регулирующих диафрагмах температурная картина изменялась. Периферийный ввод пара в проточную часть через кольцевой канал десятого отбора смещал охлаждающие потоки в среднюю и корневую области ступеней, что особенно проявля -лось на эпюре температур в межвенцовом зазоре последних ступеней.

Несмотря на существенную перестройку температурной картины в периферийной области и уменьшение перекосов по высоте проточной части, эпюра за раоочими лопатками последних ступеней в целом изменялась незначительно, а равенство расходов пара в оооих исследованных режимах, определенным по расходном характеристикам поворотных

диафрагм и клапана пароохладителя, при одинаковых температурах штатного измерителя подтвердили экономическую равноценность обоих способов охлаждения. Эти результаты приводя^ к важному в практическом отношении заключению о нецелесообразности использования охлаждающих устройств с любой схемой подвода при низких параметрах в нижнем отборе, когда допустимое тепловое состояние ЦНД может бить обеспечено при минимальных энергетических затратах необходимым прикрытием поворотных диафрагм.

При высоких параметрах в нижнем отборе и подроде пара от него к ЦНД непосредственно через поворотные диафрагмы температура за направляющими лопатками первых ступеней составляла 135-142°С при температуре перед поворотными диафрагмами 147°С (рис. 3>. Понижение температурь' паря на входе во вторые ступени до 78-80°С свидетельствует о сбрасывании на первых ступенях теплового перепада и выработке ими полезной мо'цности. Во вторых ступенях происходило частичное срабатывание перепада, но за ними уже проявлялась кольцевая асси -метрик и радиальная неравномерность температурного поля парового потока.

Исследованиями оыло установлено, что в режимах с повышенными параметрами пара в нижнем отборе применение охлаждающих устройств дает значительный экономический эффект, в частности, при сохранении предельно допустимого теплового состояния ЦЦЦ расход пара в режиме работы с прикрытыми поворотными диафрагмами в 5 раз превышал расход пара в режиме с охлаждающим устройством.

4. Исследование регулирующих функций поворотных регулирующих диафрагм и их влияние на тепловые процессы в цНД на малорасходных режимах

В ранее проведенных раоотах по исследованию малорасходних режимов в недостаточной степени были изучены регулирующие функции поворотных диафрагм ЦНД. Поэтому исследование этих свойств являлось одной из задач данной работы.

В ходе исследований было установлено, что сильное влияние поворотных диафрагм проявляется на газодинамику проточной части ЦЦЦ и режим ее охлаждения. В диапазоне открытия поворотных диафрагм от нуля до 50"$ происходит интенсивное увеличение расхода жидкой фазы охлаждающего пара, поступающей в проточную часть. Этому интервалу соответствует наибольшее изменение температурного состояния проточной и выхлопной частей. В диапазоне открытия поворотных диафрагм

Рио.З.Температура пара в проточной части 'ТО. турбины при высоких параметрах пара в нижнем теплофикационном отборе: Ш-режим с охлаждением ЦНЦ через камеру паров пуска, положение диафрагм 36 ш, температура в нижнем отборе 147 С; 1У-режим о охлаждением ДЦД через камеру 10-го отбора с впрыском конденсата в пароохладитель;1-датчик штатного контроля; 2-температура пара за 40-й ступенью по штатному контролю; 3-тем-лература насыщения; 4-5-температура пара на входе в 39-ю ступень; 7,8 - у входных кромок направляющих лопаток 40-й ступени: 9-температура за направлящими лопатками 39-й оту-пояд; Ю,П-эа направляющими лопатками 38-й ступени

от 50 до поступление охлаждающего конденсата в протонную часть и температурный режим выхлопной части остаются неизменными, однако в I проточной части наблюдается деформация локальной эпюры влажности. При положении поворотных диафрагм 65-85 мм по штоку сервомотора создаются оптимальные условия поступления охлаждающего пара на рабочие лопатки первых 129-ой, 38-ой) ступеней, при которых влагоотвод из десятого отоора, расположенного за рабочими лопатками отсутствует. С прикрытием поворотных диафрагм до 40 мм по штоку сервомотора происходит рост влагоотвода, причина которого заключается в том, что часть капель сепарируется из охлаждающего пара на вогнутой поверхности направляющих лопаток, образует пленочное течение, способствующее укрупнению капельных структур в кромочном следе, поступлению их на рабочие лопатки с нерасчетными углами и оторасыванию в камеру отбора. И хотя в узком сечении, образованном выходной кромкой подвижной и входной кромкой неподвижной частей диафрагмы,устанавливается критический режим, эффекты осаждения и торможения жидкости в пристенных слоях направляющих лопаток оказываются в конечном счете преобладающими. При открытии поворотных диафрагм, начиная с 85 мм по штоку сервомотора, влагоотвод также нарастает, но в этом интервале увеличение нерасчетных углов атаки связано с уменьшением скороси ти пара во входных участках каналов диафрагм и, следовательно, с уменьшением скорости транспортируемых паром капельных и пленочных структур.

Для определения экономичных и надежных в эрозионном отношении режимов охлаждения на оазе проведенных исследований разработана эксплуатационная диаграмма оптимального открытия поворотных регулирующих диафрагм в зависимости от расхода отбираемого на охлаждение пара и давления в конденсаторе. Диаграмма охватывает весь диапазон •давлений пара в нижнем отооре, гарантирующей надежное охлаждение ЦНД, вплоть до его минимального значения, равного 0,023 МЛа.

При оптимальных положениях поворотных диафрагм оонаружено, что влияние расхода на уровень влагоотвода из охлаждающего контура более ' сильное, чем влияние подачи конденсата, и противоположное по направлению 1рис. 4), что является бесспорным достоинством способа охлаждения проточной части ЦНД подачей пара в камеру пяровпуска.

- 1!Ь" -

Рио. 4.Влияние псдачи конденсата на влагоогвод из охлаждающего контура и температуру выхлопов ШЩ:

кривые сверху вниз: температуры за 31-й и 40-й ступенями; влажность на входе в 1Щ; коэффициенты влагоотвода-оосиШ, камеры паровпуска, сепаратора

Ь. Исследование расходных характеристик поворотных регулирующих диафрагм цНД турбины Т-250/300-240

Оптимизация режимов и систем охлаждения Ц1ЭД турбин типа Т-250/ 300-240 при работе с большими тепловыми нагрузками, в том числе с отсечкой ЦЦД, предполагает реализации требований экономичности, надежности и маневренности оборудования. Автором показано, что эффективность охлаждающих устройств и экономичность режимов охлаждения в значительной степени зависят от эксплуатационных качеств поворотных регулирующих диафрагм.

В настоящем исследовании разработан и применен новый метод надежного определения расходных характеристик неуплотненных и уплотненных поворотных диафрагм непосредственно при работе турбоустанов-ки на теплофикационном режиме. Подготовительный этап предусматривает в период останова или ремонта турбин организацию дополнительной линии подвода пара, оснащенной регулирующим органом и расходомером, от деаэратора или коллектора уплотнений непосредственно в камеру паро-впуска 1Щ, а также установку запорного органа на линии дренаже, соединяющий камеру паровпуска Ц[Щ с отбором на ПСГ-1. Определение плотности диафрагм проводится непосредственно на режимах с большими тепловыми нагрузками турбоустановки, когда экономически оооснованы ограниченные расхода пара в ЦОД или отсечка цНД закрытием ресиверных задвижек или поворотных диафрагм.

Расчет фактической величины протечек через закрытые диафрагмы в конкретном эксплуатационном режиме выполняется с использованием полученной в исследованиях расходной характеристики. Для критического режима истечения расход пара определяется по формуле:

с-^/аГр]*2

гдеу«/ - коэффициент расхода

^С = [< » Рля перегретого пара*: = 1,3;Х =0,ь67;

- суммарная проходная площадь щелей поворотных диафрагм в закрытом положении;/3 и1г- давление и удельный объем пара перед диафрагмами. Параметру^ при перепаде давлений на диафрагмах ниже критического можно считать для практических задач величиной постоянной, характеризующей эффективное суммарное проходное сечение диафрагм в положении полного закрытия, согласно полученным в работе данным, эта

р

величина составляет 7,34-10 м .

Представляет интерес сопоставление полученных в ходе исследований автора результатов с аналогичными характеристиками уплотненных диафрагм теплофикационных турбин других типов. Для турбины типа Т-180/210-130 без разгрузки поворотного кольца удельный расход пара составляет 13 кг/с.МПа, для уплотненных поворотных диафрагм с паровой разгрузкой поворотного кольца и установкой уплотнительных элементов по периметру разгрузочной камеры турбины Т-175/2.10-130 -34 кг/с.МПа. По данным настоящих исследований для турбины Т-250/З0и-240 эта величина равна 10,8 кг/с.МПа, что свидетельствует о преимуществах использованной технологии уплотнения диафрагм ВДЦ.

ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ

1. Разработан и реализован комплексный подход к решению вопросов оптимизации малорасходных режимов и систем охлаждения ЦНД мощ -ных теплофикационных туроин применительно к турбине Т-250/300-240

с учетом требований повышения экономичности, надежности и маневренности оборудования.

2. Исследованы тепловое состояние ЦЦЦ турбины Т-250/300-240 при пусковых режимах, охлаждающая способность на этих режимах паро-приемных устройств первоначальной и модернизированной конструкции ПО ТМЗ, выполнена оценка влияния параметров сбрасываемого пара на тепловое состояние выхлопных патрубков ЦНД.

3. Показано, что при пуске из неостывшего состояния и работе на холостом ходу максимальная температура за рабочими лопатками последних ступеней ЦНД существенно превышает допустимую температуру, определяемую инструкцией по эксплуатации, при этом пароприемное устройство как исходной, так и модернизированной конструкции не ооес-печивает равномерного охлаждения выхлопной части и допустимого уровня ее температур. В связи с этим целесоооразно создание универсальной вистемы активного охлаждения ЦНД, расчитанной на раооту при всех малорасходных режимах, включая пусковые и холостой ход. Разработаны рекомендации по ее использованию в малорасходных режимах.

4. Выполнены в промышленных условиях исследования различных систем охлаждения ЦНД турбины Т-250/300-240 в малорасходных режимах, выявлены их преимущества и недостатки и на основе их анализа разработана, исследована и внедрена система охлаждения ЦЦЦ мощных теплофикационных турбин в малорасходных режимах. Изучены ее расходные, гидравлические и сепареционные характеристики, разработаны рекомендации по ее оптимальному использованию в реальных условиях экс-

плуатации, направленные на повышение надежности и якономичности работы турбины в малорасходнмх режимах ЦНД.

5. Исследованы различные спосоом подвода охлаждающего пара в ЦЦД для его охлаждения в малорасходных режимах, разработаны рекомендации по их оптимальному использованию в зависимости от параметров пара в нижнем отборе.

6. В результате проведенных исследований установлено, что на режимах охлаждения в проточной части ЦНД формируется течение с температурной кольцевой асимметрией и радиальной неравномерностью потока и развитыми вихревыми течениями в периферийной и корневой обляп-тях.

Подвод пара через камеру десятого отбора уменьшает в последних ступенях температурную радиальную неравномерность пара I) результате перемещения охлаждающего потока в корневую область и повышение температуры на периферии, однако обусловливает неизбежные протечки теплофикационного пара через закрытые поворотные диафрагмы ц11Д.

Подвод пара к Ц1Д через камеру паровпуска и камеру десятого отбора ооеспечивает при надежно уплотненных поворотных диафрагмах примерно одинаковую экономичность режимов охлаждения.

При низких параметрах в нижнем теплофикационном отборе применение охлаждающих устройств экономически нецелесоооразно.

7. Исследованы регулирующие функции поворотных дивфрагм иДД и их влияние на тепловые процессы в проточной части ЦНД.

Установлено, что в режимах охлаждения ЦЦД с подачей пара в камеру паровпуска поворотные диафрагмы существенно повышают надеж -ность турбоагрегата благодаря интенсификации влагоотвода крупнодисперсной влаги из охлаждающего контура и камеры паровпуска и снижения эрозионных нагрузок на лопаточный аппарат.

иптимвльнвя степень открытия поворотных регулирующих диафрагм способствует повышению экономичности работы турбины в режимах с охлаждением цНД и улучшению теплового состояния цЦД благодаря сокращению расхода охлаждающего пара и рациональной газодинамике потоке в проточной части ЦНД.

8. Выполнены исследования расходных характеристик поворотных диафрагм с помощью разработанного метода надежного определения плотности уплотненных и неуплотненных поворотных диафрагм цЦЦ непосредственно на эксплуатационных режимах турбин типа Т-250/ ЗСЮ-И40, оснащенных ресиверными задвижками на перепускных трубах ЦНД. Периодический контроль плотности поворотных диафрагм по разработанному ме-

тоду позволяет определять влияние режимов работы и длительности эксплуатации на расходную характеристику уплотненных диафрагм.

9. Экспериментально определена расходная характеристика поворотных диафрагм турбины Т-250/300-240, уплотненных по технологии ПО ТЮ. Удельный расход пара не об« потока через уплотненные поворотные диафрагш составляет 10,8 кг/с.МП«, что значительно меньше, чем для уплотненных поворотных диафрагм турбин Т-175/210-130 ПО ТМЗ и Т-180/210-130 ПО ЛМЗ. Полученная расходная характеристика позволяет достоверно определять фактическую экономичность режимов охлаждения ЦНД при закрытых поворотных диафрагмах и подаче охлаждающего пара из нижнего отопительного отбора в десятый отбор ЦНД.

10. Внедрение разработанных на основе проведенных исследований новых режимов и схемных решений, их широкое распространение на ТЭЦ с аналогичным теплофикационным оборудованием способствуют повышению технического уровня эксплуатации ТЭЦ.

11. Результаты выполненных в диссертации исследований нашли применение на заводе-изготовителе при совершенствовании конструкции и режимов эксплуатации теплофикационных турбоагрегатов, использованы для усовершенствования эксплуатационных инструкций, что позволит повысить надежность и экономичность работы теплофикационных турбо-установок.

Основное содержание выполненных автором работ, обобщенных в научном докладе, изложено в нижеследующих публикациях:

1. Исследование теплового и эрозионного состояния ЦНД при работе турбины Т-250/300-240 на малорасходных и теплофикационных режимах /В.А.Хаимов, Ю.А.Воропаев, П.В.Храбров и др.//Труды ЦКТИ. 1989.Вып. 257. С.19-33.

2. Воропаев Ю.А.Даимов В.А. Опринципах оптимизации систем охлаждения ЦНД турбины Т-250/300-240 //Электрические станции.1989. №4. С.83-86.

3. Новая система охлаждения ЦНД турбины Т-250/300-240 в теплофикационных режимах /С.Н.Иванов,В.А.Хаимов.П.В.Храбров,Ю.А.Воропаев и др. //Теплоэнергетика. 1989. №6. С.64-66.

4. Поворотная регулирующая диафрагма в режиме охлаждения ЦНД турбины Т-250/300-240 /В.А.Хаимов,П.В.Храбров,Ю.А.Воропаев и др. //Теплоэнергетика. 1990. К. С.37-40.

5. Малорасходные режимы и надежность ЦВД турбины Т-250/300-23,5/В.А.Хаимов,П.В.Храбров,0.А.Воропаев и до.//Теплоэнергетика. 1991. ,'РП. С.38-43.

6. Воропаев Ю.А.Даимов В.А. Поворотные регулирующие диафрагмы в режиме отсечки ЦВД турбины Т-250/300-240//Электрические станции. 1992. №2. С.24-27.

7. Хаимов В.А..Воропаев Ю.А. Тепловое состояние ЦНД турбины Т-250/300-240 в режиме ее охлаждения //Теплоэнергетика. 1992. N8.

8. А.сЛ143864 СССР.МКИ3 01Д25/08 ; 01К17/00. Теплофикационная турбина /М.В.Бакурадзе,Ю.А.Воропаев,С.Н.Иванов и др.//Открытия. Изобретения.1985. К9.

9. А.с.1574838 СССР.МКИ3 01Д25/08; 01К17/00. Теплофикационная турбина/В.А.Хаимов,П.В.Храброе,Ю.А.Воропаев и др.//Открытия. Изобретения.1990. №24.

10. Воропаев Ю.А.Даимов В.А.расходные характеристики поворотных регулирующих диафрагм в малорасходных режимах ЦВД турбины Т-250/ 300-240 //Теплоэнергетика. 1994. №4. С.16-18.

11. Воропаев Ю.А.Даимов В.А. Экстремальные температурные режимы ЦВД турбины Т-250/300-240 //Теплоэнергетика. 1994. К7. С.44-48.

12. Воропаев Ю.А.Даимов В.А. .Дукин С.В. Встроенные системы охлаждения ЦВД турбины Т-250/300-240 //Электрические станции. 1994. №7. С.32-36.

С.9-12.

Типография МЭИ, Красноказарменная. 13,