Роль парового промперегрева

Математическая модель влажно-паровой турбины с одноступенчатым СПП включает в себя уравнение мощности турбины (5.1) или ее ротора (2.1), уравнение парового объема перед соплами первой ступени (5.3), уравнения СПП (3.62)—(3.64), а также уравнение регулирующего устройства (5.4) для АСР мощности или частоты вращения. Как и ранее, в первом приближении будем считать, что давление свежего пара в процессе регулирования турбины не меняется (я0 = 0). Температура вторичного пара после СПП отличается от температуры греющего пара на величину недогрева. Считая последнюю величину неизменной, будем полагать температуру пара после СПП постоянной (0П „ = 0). При сделанных допущениях из рассматриваемой математической модели найдем передаточную функцию разомкнутой структурной схемы WT = WpWo6t причем аналогично соотношению (5.7) имеем Wo6 = WI&X, где Wlc — передаточная функция эталонной турбины без промперегрева, а передаточная функция эквивалентного звена X, характеризующего влияние СПП, определяется соотношением X = v + (1 — v) Звено Wmt передаточная функция которого входит в последнее уравнение и уравнение (3.62), можно считать близким к апериодическому. При этом значение X в последних соотношениях не отличается от определяемого формулой (5.6), а следовательно, на влажно-паровые турбины с одноступенчатым СПП можно распространить все результаты приведенного выше анализа динамики регулирования турбин с промежуточным объемом.
Эквивалентные динамические постоянные Та объемов СПП с учетом возможности испарения находящейся в сепараторе влаги обычно не превышают 1,5—2 с 190]. Как следует из графиков, приведенных на рис. 5.1—5.3, при таких значениях Та влияние СПП на устойчивость регулирования как мощности, так и частоты вращения влажнопаровых турбин может оказаться неблагоприятным.
При двухступенчатом паровом промперегреве основные тенденции влияния СПП на динамику регулирования турбины сохраняются такими же, как и для АСР турбин ТЭС с газовым пром-перегревом. Однако имеются определенные отличия динамической структуры турбины с двухступенчатым СПП и турбоагрегата ТЭС с двукратным газовым промперегревом пара. Прежде всего это отличие определяется тем, что двухступенчатый СПП представляет собой не два самостоятельных перегревателя, а две не разделенные между собой отсеком турбины ступени одного перегревателя, осуществляющего однократный промперегрев пара. Это позволяет объединить обе ступени СПП одним звеном с передаточной функцией          которая, как следует из сравнения уравнений (3.68) и (3.62), по своей структуре значительно сложнее передаточной функции одноступенчатого СПП. Во-вторых, применение двухступенчатого СПП связано с обязательным наличием камеры отбора пара на первую ступень СПП, разделяющую часть высокого давления турбины, предшествующую промперегреву, на два самостоятельных отсека. Соответствующее этой камере динамическое звено отличается от апериодического 1 /Ра сомножителем L, характеризующим обратное влияние процессов в первой ступени СПП на давление в камере отбора вследствие изменения количества отбираемого пара. В ряде случаев можно пренебречь тепловыми процессами в СПП из-за их большой инерции по сравнению с изменением материальной аккумуляции и обе ступени СПП рассматривать как общий паровой объем, соответствующий апериодическому звену, а расход пара первой ступенью СПП считать неизменным во время переходного процесса, полагая L = 1. При этом задача совпадает с рассмотренной выше задачей регулирования турбины с двумя промежуточными объемами.
Количество аккумулированных пара и воды в СПП влажно-паровых турбин в 5—7 раз меньше, а динамические постоянные инерции ротора в 1,5—3 раза больше, чем для турбин ТЭС такой же мощности. Это обстоятельство, уменьшая динамический заброс частоты вращения под влиянием пара промперегрева, позволяет для некоторых турбин сократить число парозапорных органов после СПП [90], габариты и массы которых становятся настолько большими, что их количество и место размещения существенно влияют на металлоемкость, стоимость и компоновку всего турбоагрегата. Одновременная установка и стопорных, и регулирующих парозапорных органов после промперегрева, по мнению специалистов ХТГЗ, необходима лишь в том случае, когда энергосодержание масс пара и воды, заключенных во влажнопаровых объемах тракта, может в случае полного сброса нагрузки и отказа системы регулирования повысить частоту вращения при закрытии только стопорных клапанов ЦВД более чем на 20 % сверх номинальной для быстроходных турбин и 23 % —для тихоходных. Если же динамический заброс при указанных условиях меньше названных величин, то можно отказаться от установки после СПП регулирующих органов, ограничившись применением только стопорных (отсечных) парозапорных органов, управляемых или системой защиты, или совместно системами регулирования и защиты. Последнее необходимо в тех случаях, когда паровые и водяные объемы мешают нормальной работе турбины на холостом ходу под действием только регулирующих клапанов ЦВД, а также когда требуется быстрая разгрузка турбин под действием противоаварийной автоматики энергосистемы. Если же разгон ротора при закрытии только стопорных клапанов не превышает 13—14 % для быстроходных турбин и 15—16 % для тихоходных, то можно отказаться и от установки отсечных клапанов после СПП. Отмеченные обстоятельства определяют важность повышения точности расчетов динамики регулирования.