Установок тэц

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) представляют собой особую категорию энергетических предприятий, предназначенных для снабжения теплом промышленных предприятий и жилых кварталов города, а также для участия в выработке электроэнергии наряду с другими электростанциями, обслуживающими энергетическую систему.

Снабжение потребителей теплом от ТЭЦ экономически целесообразно, так как при этом попутно вырабатывается некоторое количество электроэнергии, чего не происходит при снабжении потребителя от чисто отопительных котельных. Принципиально работа ТЭЦ протекает по следующей схеме: котлы вырабтывают пар высокого давления и температуры, значительно превышающих параметры теплоносителя, поступающего к потребителю тепла. Пар от котлов проходит через теплофикационные турбины, где параметры его понижаются за счет выработки электрической энергии до уровня, удовлетворяющего потребителя. Теплофикационные турбины работают с противодавлением или имеют отбор большей части пара на нужды теплофикации и лишь незначительную хвостовую часть, работающую на конденсатор.

При сравнении конденсационной и теплофикационной турбин как агрегатов, вырабатывающих электроэнергию, становится очевидным, что экономичность последней всегда ниже, чем у конденсационной турбины, более полно использующей тепловую энергию свежего пара для получения электроэнергии. Однако у конденсационной турбины 65—70% тепла, принесенного с па­ром, бесполезно теряются с циркуляционной водой, охлаждающей конденсатор. Применить с пользой тепло этой воды практически невозможно, так как температура ее не превышает 25—30° С. У теплофикационных турбин температурный потенциал отработавшего пара выше, следовательно, количество тепла, пошедшего на выработку электроэнергии, меньше, но за этот счет тепло отрабо­тавшего пара может быть использовано для нужд теплофикации. Если бы потребители снабжались теплом с водой, нагретой в котлах отопительной станции, они получали бы такое же количество тепла, но дополнительная выработка электроэнергии при этом отсутствовала бы. Таким образом, электроэнергия получается на ТЭЦ теоретически бесплатно, как добавление к тепловой энергии, поставляемой потребителям. Если учитывать коэффициентом полезного действия все тепло, пошедшее на выработку электроэнергии и на нужды теплофикации, то к. п. д. ТЭЦ всегда будет превышать к. п. д. конденсационной электростанции.

Таким образом, с точки зрения энергетического баланса страны строительства теплоэлектроцентралей в крупных городах и при промышленных предприятиях весьма целесообразно. Выработка электроэнергии на ТЭЦ чаще всего связана с количеством тепла, поставляе­мого потребителям, поэтому она работает обычно по теплофикационному графику, в первую очередь обеспечивая потребителей теплом.

В большинстве случаев потребители получают тепло с водой, нагретой до заданной температуры. Промышленные предприятия потребляют также тепло, подведенное с паром пониженных параметров. Для подготовки горячей воды, поступающей в теплофикационную сеть, на теплоэлектроцентрали имеются специальные установки, состоящие из пароводяных подогревателей (бойлеров) и подпиточных устройств, компенсирующих потери воды из теплосети очищенной и деаэрированной водой. Пар, потребляемый теплофикационными подогревателями, поступает из промежуточных ступеней или с выхода теплофикационных турбин. Источник пара резервируется с помощью РОУ, снижающих давление и температуру вырабатываемого котлами острого пара до необходимого уровня.

Тепловая сеть представляет собой разветвленную систему, расположенную на большой площади обслуживаемого района. При работе теплосети необходимо поддерживать заданные давления и температуру в головных участках прямой (идущей от ТЭЦ) и обратной (возвращающейся на ТЭЦ) магистралях. Давление должно быть достаточным для заполнения водой отопительных приборов наиболее высоко расположенных потребителей. В то же время давление у потребителей, расположенных в нижних точках теплосети, не должно превосходить пределов прочности отопительных устройств.

Температура воды в подающей магистрали задается в зависимости от температуры наружного воздуха и при всех режимах работы теплосети должна быть ниже температуры кипения при данном давлении. Для обеспечения необходимого гидравлического режима теплосети, проложенные по местности с разными уровнями геодезических отметок, разделяют на участки, на границах которых устанавливаются насосно-перекачивающие и дросселирующие подстанции.

На вводах от теплосети к отапливаемому дому обычно устанавливаются автоматические регуляторы, поддерживающие давление и температуру воды, поступающей к потребителям для обогрева помещений и горячего водоснабжения. Таким образом, тепловые сети представляют собой сложное хозяйство, требующее непрерывного обслуживания, поэтому большое значение имеет автома­тизация их как средство повышения надежности и эко­номичности работы и сокращения численности обслужи­вающего персонала, т. е. увеличения производительности труда. Должна быть обеспечена также автоматическая защита потребителей, расположенных на верхних отмет­ках рельефа местности, по которой проложена теплосеть, от опорожнения отопительных приборов и потребителей, расположенных внизу, от чрезмерного повышения давления в приборах при аварийной остановке обслуживающих сеть насосов.

Горячая вода, попадающая в отопительную систему потребителя, проходит через нагревательные установки ТЭЦ и вновь возвращается в теплосеть. Потребители снабжаются также горячей водой для бытовых нужд. Эта вода должна иметь постоянную температуру пример но 60—65° С. Применяются две системы горячего водоснабжения: закрытая и открытая (непосредственный водоразбор). При закрытой системе циркулирующая в теплосети вода используется для подогрева воды, взятой из городского водопровода, в поверхностных подогревате­лях. Подогретая вода поступает к потребителям через местную домовую сеть. Таким образом, при закрытой системе водоразбора количество воды, циркулирующей в теплосети, должно быть постоянным. Однако даже при хорошем состоянии теплосети всегда имеются потери воды через неплотности. Эти потери должны быть скомпенсированы подпиткой теплосети. При открытом водоразборе подпитка теплосети должна компенсировать не только потери, но и весь расход воды через систему горячего водоразбора.

Вода, идущая на подпитку, должна быть свободна от кислорода, вызывающего ржавление трубопроводов, поэтому она пропускается через теплофикационные деаэраторы. При непосредственном водоразборе подпитка должна производиться специально подготовленной водой, пригодной для приготовления пищи (в соответствии с санитарными нормами, предъявляемыми к воде, поступающей в городской водопровод).

На рис. 3-20 изображена упрощенная схема подогревательной (бойлерной) установки ТЭЦ, питающей горячей водой теплофикационную сеть города. Вода подогревается в основных подогревателях 1, включенных параллельно. При очень низкой температуре наружного воздуха основные подогреватели не могут подогреть воду до заданной величины, поэтому в работу включается пиковый подогреватель 2, через который пропускается вся сетевая вода.

Рис. 3-20. Схема теплофикационной водоподогревательной установки

теплосети ТЭЦ.

Вместо пиковых подогревателей на современных ТЭЦ часто применяются водогрейные котлы, выполняющие такое же назначение. Обычно такие котлы отапливаются газообразным топливом, подача которого регулируется автоматически по температуре воды на выходе из котла. Через пиковый котел проходит вся вода, циркулирующая в теплосети, поэтому расход ее не регулируется.

К основным подогревателям подается пар от отбора турбины с давлением около 0,2 МПа. Пиковый подогреватель питается паром более высокого давления, обычно около 0,6 МПа. По змеевикам подогревателя проходит нагреваемая вода; греющий пар поступает в корпус подогревателя. Отдавая свое тепло воде, пар конденсируется. Конденсат стекает в нижнюю часть корпуса, откуда он откачивается насосами КН в один из подогревателей системы регенеративного подогрева питательной воды электростанции. Температура подогретой воды на выходе из подогревателя чаще всего регулируется путем изменения открытия клапана, установленного на подводе греющего пара. Иногда применяют также регулирование путем затопления конденсатом нижней части пучка трубок подогревателя, что приводит к уменьшению активной поверхности теплообмена. Уменьшение подачи пара приводит к понижению давления в подогревателе. Так как пар находится во влажном состоянии, то с падением давления уменьшается и температура в подогревателе, а вместе с тем и температура подогретой воды.

Автоматизация осложняется в связи с тем, что заданное значение температуры сетевой воды зависит от температуры наружного воздуха. В практике опробованы корректирующие устройства, автоматически изменяющие настройку регулятора температуры сетевой воды при из­менении температуры наружного воздуха. Однако распространения эти устройства не получили, так как температура наружного воздуха является основным, но не единственным показателем для настройки регулятора температуры. Необходимо учитывать также направление и силу ветра, величину солнечной радиации и другие факторы, что усложняет схему автоматического корректора. Кроме того работа корректора переводит водоподогревательную установку в режим переменных нагрузок, что нецелесообразно, так как отапливаемые здания обладают очень большой тепловой инерцией.

Для регулирования уровня в подогревателях часто применяются гидравлические или поплавковые регуляторы РУ, воздействующие на клапан, изменяющий расход конденсата из подогревателя. На крупных ТЭЦ для регулирования давления и температуры теплофикационных подогревателей обычно применяются стандартные электронные авторегуляторы системы ВТИ. Подпитка теплосети регулируется по давлению воды в характерной точке, чаще всего перед сетевыми насосами СН в обратной магистрали теплосети. Падение регулируемого давления свидетельствует об утечке воды из замкнутой системы теплосети. В этом случае регулятор подпитки РП открывает клапан перед подпиточным насосом ПН, увеличивая подачу деаэрированной воды в теплосеть.

Регулирование подпитки теплосетей с непосредственным водоразбором усложняется из-за резких колебаний расхода горячей воды в течении суток. В ночное время подпитка должна компенсировать только потерю воды через неплотности. Расход воды в вечернее время на при­готовление пищи, мытье посуды, стирку, ванны и другие нужды во много раз превышает ночной расход на подпитку.

Теплофикационные деаэраторы автоматизируются с помощью регуляторов давления РДД и уровня РУД. Регулятор давления воздействует на впуск пара в головку деаэратора, а регулятор уровня изменяет подачу химически очищенной воды в зависимости от колебаний уровня, связанных с изменениями расхода.

5-8. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ

Давление воды во входном патрубке центробежного питательного насоса в установившемся состоянии снижается по мере увеличения потребления воды. В то же время сопротивление трубопровода, проложенного меж­ду насосом и клапаном, регулирующим питание котла, увеличивается с ростом расхода. В результате давление питательной воды перед клапаном регулятора питания со стороны насосов с ростом нагрузки уменьшается. Давление после клапана со стороны котла с ростом на­грузки должно повышаться, так как давление пара в паропроводе за котлом поддерживается постоянным, а гидравлическое сопротивление водопарового тракта с ростом нагрузки увеличивается. Последний фактор имеет особенно большое значение для прямоточных котлов.

При блочной компоновке оборудования, когда каждый блок обслуживается своей группой питательных насосов, изменение перепада давлений питательной воды на клапане авторегулятора питания более или менее закономерно и для улучшения условий регулирования питания котла достаточно поддерживать давление перед клапаном постоянным или изменяющимся в зависимости от нагрузки по заданному закону.

На электростанциях с поперечными связями, когда группа питательных насосов обслуживает несколько котлов, такой закономерности нет, что затрудняет или делает невзоможным регулирование давления питательной воды на насосах. На этих электростанциях работа питательных насосов обычно не регулируется. При снижении нагрузки станции давление питательной воды уменьшают путем отключения одного (или нескольких) насоса, работающего на общий коллектор.

На блочных установках применяется регулирование питательных насосов, приводящее их производительность в соответствие с нагрузкой котла, создавая при этом оптимальные условия Работы авторегуляторов питания котла при минимальной затрате электроэнергии собственных нужд на работу насосов. Регуляторы производительности питательных насосов на блочных установках поддерживают заданное давление воды перед клапаном котла постоянным или меняющимся по мере роста нагрузки. Производительность насосов регулируется за счет изменения числа оборотов их роторов.

На электронасосах для этой цели применяются гидромуфты, соединяющие валы насоса и электродвигателя. Между обеими половинами гидромуфты имеется скольжение, величина которого изменяется в зависимости от количества рабочей жидкости (масла), заполняющей полости муфты. Число оборотов турбонасосов регули­руется путем изменения подачи свежего пара к приводной турбине.

Рис. 3-21. Примерный график статической характеристики центробежного насоса с переменным числом оборотов.

На рис. 3-21 показан упрощенный график примерной статической характеристики центробежного насоса, регулируемого путем изменения числа оборотов п.

На графике нанесена линия заданных значений регулируемого давления. Как видно из рисунка, при производительности, равной Q₁, заданное давление воды достигается при числе оборотов n₁.

При снижении производительности до Q₂ число оборотов должно быть снижено до n₂.

Рис. 3-22. Схемы автоматизации питательных насосов блочных энергетических установок.

а - для блока 200 тыс. квт с двумя электронасосами;

б - для блока 300 тыс. квт с рабочим турбонасосом и пуско-резервным электронасосом.

На рис. 3-22,a показана схема автоматического регулирования питательной установки блока 200 Мвт, имеющей два питательных электронасоса производительностью ;по 720 м³/ч, один из которых находится в работе, а второй поддерживается в резерве. Между насосами Н и электродвигателями Э размещаются гидромуфты ГМ, заполнение которых маслом регулируется с помощью исполнительных механизмов ИМ. Механизмы обоих насосов подключены к общему регулирующему прибору РПИ-III через реле блокировки РБ, служащей для автоматического включения резервного насоса при получении командного сигнала от устройства технологической защиты котла.

Регулятор получает основное воздействие от датчика-манометра МЭД, измеряющего регулируемое давление воды. Зависимость давления от расхода создается путем подвода к регулирующему прибору сигнала по нагрузке котла D. На моноблоке, оборудованном однокорпусным котлом, этот сигнал подводится по схеме, изображенной на рис. 3-22,а пунктиром. На блоках с двумя котлами (дубль-блоках) или с двухкорпусным котлом давление воды должно поддерживаться в зависимости от паропроизводительности наиболее нагруженного котла (корпуса). В этом случае применяется схема, показанная на рисунке сплошными линиями. Сигналы по нагрузке обоих котлов подаются к ламповому переклю­чателю ПЛК-П, от которого к регулирующему прибору РПИ-III поступает только сигнал от более нагруженного котла.

У электронасоса, поставленного в резерв, устройства блокировки принудительно заставляют переместиться регулирующий орган гидромуфты (черпак) в положение, соответствующее максимальному числу оборотов, а сле­довательно, и наибольшей производительности насоса. В этом случае при срабатывании релейной системы автоматического ввода резерва (АВР) насос включается в работу в минимальное время, так как иначе для полного перемещения черпака потребовалось бы примерно 30 сек. После аварийного включения резервного насоса его регулятор перемещает черпак гидромуфты в положении, при котором число оборотов насоса соответствует заданному давлению воды.

На рис. 3-22,б показана схема автоматического регулирования питательной установки дубль-блока 300 Мвт, состоящей из нормально работающего турбонасоса ПТН и резервного электронасоса ПЭН. Так как динамические характеристики обоих насосов сильно разнятся между собой, каждый насос снабжается своим регулирующим прибором типа РПИ-III. Оба прибора получают основное командное воздействие по регулируемому давлению воды через датчики-манометры типа МЭД. Поддержание заданной зависимости давления от нагрузки, как и в предыдущем случае, достигается применением лампово­го переключателя ПЛК-П, сигнал от которого проходит через размножитель РП.

Авторегулятор производительности электронасоса ПЭН через свой исполнительный механизм управляет заполнением гидромуфты ГМ маслом. Производительность турбонасоса ПТН регулируется воздействием на систему регулирования приводной турбины Т. Приводная турбина получает пар от одного из отборов высокого давления турбины блока и отдает отработанный пар в ступень отбора более низкого давления.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОРАБОТКИ

1. В чем сущность и каковы задачи регулирования регенеративного процесса паровой турбины?

2. По какой схеме выполняется авторегулирование уровня в регенеративных подогревателях?

3. По каким причинам приходится выполнять рециркуляцию воды в конденсатор при малой нагрузке турбин. Как работает регулятор уровня и рециркуляции конденсатора?

4. Какой принцип положен в основу регулирования процесса деаэрации питательной воды по давлению в колонке деаэратора?

5. Чем объяснить, что работу деаэратора принципиально можно автоматизировать, поддерживая в нем или давление или температуру на заданном пределе? Почему отказались от регулирования по температуре?

6. Для чего деаэраторы располагают на верхних отметках здания электростанции, значительно выше питательных насосов, и ведут процесс деаэрации при высоком давлении (~0,6 МПа).

7. Чем дефектна схема автоматизации группы деаэраторов с установкой на каждом деаэраторе самостоятельных регуляторов уровня и давления?

8. Какие требования предъявляются к регулированию подачи пара на концевые уплотнения вала турбины?

9. Из каких частей состоит быстродействующая редукционно-охладительная установка?

10. В чем смысл применения схемы или клапанов «постоянного расхода» в качестве органов регулирования температуры БРОУ?

11. С какой целью на блочных установках применяются двухступенчатые БРОУ?

12. Каковы задачи автоматизации теплофикационных установок

па ТЭЦ.

13. Какие задачи решаются при регулировании производительности питательных насосов.

14. Чем вызвана разница в способах регулирования питательных насосов с электроприводом и турбоприводом?