Регенеративные отборы пара как скрытый вращающийся резерв энергосистемы

Временное отключение регенеративных отборов пара—один из простых и эффективных способов быстрого получения дополнительной мощности [108]. При этом пар, ранее поступавший в подогреватели, проходит в проточную часть последующих ступеней турбины, вырабатывая дополнительную мощность, что особо актуально для энергоблоков, работающих при скользящем начальном давлении, а также при необходимости использования регуляторов «до себя». Отключение пара регенеративных отборов помимо рассмотренного прямого увеличения мощности ведет к отсечению паровых объемов подогревателей и трубопроводов, инерция которых снижает скорость набора нагрузки при открытии регулирующих клапанов турбины.
Конечно, следует иметь в виду, что существуют определенные ограничения режимов, при которых допустимо отключение регенерации, обусловленные, в частности, надежностью работы лопаточного аппарата последней ступени и упорного подшипника. Для изыскания возможностей расширения диапазона режимов, допускающих отключение регенерации, ведутся многочисленные исследования. В частности, результаты работ ЦКТИ и Средазтехэнерго показывают возможность отключения ПВД при нагрузках, близких к номинальной.
Можно выделить два основных способа отключения регенеративных отборов. За рубежом [150] нашли применение схемы, в которых питательную воду направляют в обвод подогревателей. Уменьшение теплообмена в подогревателе прекращает конденсацию пара и повышает давление, вследствие чего прекращается поступление пара в подогреватель и увеличивается мощность турбины. Такой способ отключения регенерации обладает значительной инерцией, обусловленной паровыми объемами, а также аккумуляцией теплоты в металле подогревателей и находящейся в них воде. При практической его проверке в опытах ЦКТИ на турбине ПТ-60-90/13 процесс изменения мощности начинался через 3 с после подачи команды и продолжался 30 с. Аналогичные результаты получены фирмой «Сименс» [154] на конденсационном блоке 80 МВт.
Указанный способ отключения регенерации не устраняет вредного влияния паровых емкостей системы регенерации при открытии регулирующих клапанов турбины. Изменение температуры питательной воды происходит с большой скоростью (22 К/мин в опытах ЦКТИ), что ухудшает условия работы котельного экономайзера. Возможны также значительные скорости изменения температуры труб подогревателей, недопустимые по условиям прочности.          t..
Отмеченные обстоятельства заставляют отдать предпочтение непосредственному прекращению подачи пара в подогреватели. Для его реализации могут быть использованы обратные клапаны регенеративных отборов [108, 124]. Практическая проверка этого способа была проведена ЦКТИ, Л ПИ и Средазтехэнерго на турбинах К-300-240, К-200-130, К-100-90 и ПТ-60-90/13. Проведению испытаний предшествовала работа по наладке автоматики обратных клапанов, что позволило повысить их быстродействие до 0,4— с. В программу испытаний входило исследование работы оборудования как на частичных нагрузках, так и в режимах, близких к номинальному. Регулирующие клапаны турбин поддерживались в неизменном положении ограничителями мощности. Опыты были повторены многократно.
При закрытии обратных клапанов для исследованных турбин мощность возрастала на 10— % (рис. 5.13). Продолжительность процесса набора мощности составляла соответственно 1 и 5 с для турбин К-100-90 и ПТ-60-90/13. Мощность турбины К-200-130 повышалась на 10—11 % за 8—10 с, в том числе на 3—4 % за первые 1—2 с. Аналогичные результаты дает отключение регенерации для турбины К-300-240 [124]. Временное отключение регенерации, безусловно, не должно противопоставляться быстрому открытию регулирующих клапанов турбины. Напротив, наибольший эффект дает сочетание обоих способов.
При закрытии обратных клапанов снижение давления в подогревателях оказалось сравнительно небольшим. Это объясняется тем, что в существующей конструкции обратных клапанов усилия гидроприводов при больших положительных перепадах давлений на клапанах недостаточны для обеспечения плотного прилегания клапана к седлу. Поэтому клапаны по мере падения давления в подогревателе приоткрываются на некоторую величину. Это явление усиливается, особенно при больших нагрузках, вследствие повышения давления в камере отбора после закрытия обратных клапанов. На осциллограммах перемещения клапанов можно видеть, что после закрытия в первый момент времени
ДДПП — датчик давления промперегрева; ДМ — датчик вырабатываемой мощности; ПВД — подогреватель высокого давления; ПЗ — промежуточный золотник; ПП — промперегреватель; Р М — регулятор мощности; PC — регулятор скорости; С — сервомотор ЦВД; СО — сервомотор клапана регенеративного отбора; ЭГП — электрогидравлический преобразователь; £ — корректирующий импульс по положению клапанов регенеративных отборов клапаны приоткрываются на несколько миллиметров. Этим можно объяснить заниженное значение увеличения мощности при отключении регенерации по сравнению с ее возможным приростом согласно тепловому расчету. Изменение конструкции гидроприводов для обеспечения полного закрытия обратных клапанов или применение специальных отсечных клапанов может повысить величину и скорость набора мощности.
Наличие некоторого расхода пара в подогреватели, а также аккумуляция теплоты в металле трубок и корпусов подогревателей обусловили лишь незначительное изменение температуры питательной воды за ПВД и давления в деаэраторе при работе с отключенной регенерацией, вследствие чего не нарушается нормальный режим работы экономайзера и питательного насоса.
Движение обратных клапанов в сторону открытия (см. рис. 2.7, 6) происходит с меньшей скоростью, чем в сторону закрытия, что обусловлено конструктивными особенностями системы управления и гидропривода обратных клапанов. Клапаны полностью открываются за 4—8 с. Давление в подогревателях при этом возрастает.
Проведенные испытания подтверждают возможность использования обратных клапанов регенеративных отборов для повышения приемистости блоков. Для практической реализации этого способа отключения регенеративных отборов необходима разработка специальной системы автоматического управления обратными клапанами, которая, обеспечивая повышение приемистости блока, сохранила бы защитные функции обратных клапанов. На рис. 5.14 представлена как возможный вариант предложенная ЦКТИ [124] схема регулирования мощности, в которой импульс "ф противоаварийной автоматики энергосистемы действует на ЭГП системы управления клапанами ЧВД и на регулятор мощности, управляющий отборами пара на регенерацию.
Как правило, отключение регенеративных подогревателей с целью быстрого набора мощности необходимо на весьма короткое время, определяемое переходом парогенератора к новому режиму, после чего они снова будут включены. Обычно за столь короткий промежуток времени не возникает значительных температурных изменений в оборудовании блока.
Положительно оценивая возможность быстрого отключения подогревателей высокого давления как скрытый вращающийся резерв энергосистемы, следует вместе с тем иметь в виду, что все же оно сильно изменяет режимы как турбины, так и подогревателей. Поэтому не следует злоупотреблять этой возможностью повышения приемистости, используя ее только при возникновении действительно аварийных ситуаций в энергосистемах.