Моделирование энергетических характеристик турбин

 

Моделирование энергетических характеристик турбин осуществляется при помощи разработанной программы «ТГ-ПАР». Эта программа рассчитывает необходимые значения параметров для построения энергетических характеристик по заданным параметрам турбогенератора. При постоянной выработке электрической и тепловой мощности, изменяя давление в отборах и температуру свежего пара, можно рассчитать изменения расхода свежего пара и тепла на турбину. Использование программы упрощает расчет режимов турбины по нормативным энергетическим характеристикам.

Интерфейс программы приведен на рис. 7.1.

Здесь голубым цветом выделены исходные данные, которые задаются пользователем из базы данных, при помощи кнопки «Данные», выделенной таким же цветом, или вручную.

Зеленым цветом выделены значения, которые рассчитываются программно. Расчет значений осуществляется при нажатии кнопки «Пересчет».

Кнопка «Очистить» удаляет значения из таблицы и делает ее пригодной для ввода новых данных.

Искомые параметры рассчитываются на основе нормативных диаграмм для каждой турбины. Так как турбины находятся в эксплуатации длительное время, реальные параметры турбин отличаются от номинальных. Для этого в программе введены расчеты поправок на условия эксплуатации.

 

 

 

Расчет потребления свежего пара (Do, т/ч) и тепла (Qo, Гкал/ч) турбогенераторами
№ ТГ	Электрическая нагрузка Wэ, МВт	Теплофикационный отбор Dт, т/ч	Поправка электрической мощности на ∆Po	Поправка электрической мощности на ∆to	Поправка электрической мощности на ∆Pт	Поправка электрической мощности на ∆Pk	Тепловая энергия Q, Гкал	Потребление свежего пара Do по фактическим данным, т/ч	Поправка на условия эксплуатации, т/ч	Потребление свежего пара по нормативным диаграммам Do, т/ч	Энтальпия, ккал/кг	Потребление тепла в свежем паре Qo, Гкал/ч
Номинальное Po, ати	Отклонение ∆Po, ати	∆Wpo, МВт	Номинальная to, °С	Отклонение ∆to, °С	∆Wto, МВт	Номинальное Pт, ати	Отклонение ∆Pт, ати	∆WPт, МВт	Номинальное Pk, ати	Отклонение ∆Pk, ати	∆WPk, МВт
	52,00	90,09	90,00	0,00	0,00	500,00	0,00	0,00	2,00	0,00	0,00	0,05	0,00	0,00	95,71	285,00	23,18	254,48	615,59	156,66
	51,00	84,98	90,00	0,00	0,00	500,00	0,00	0,00	2,00	0,00	0,00	0,05	0,00	0,00	280,00	26,51	248,20	609,56	151,29
	49,00	119,30	90,00	0,00	0,00	500,00	0,00	0,00	2,00	0,00	0,00	0,05	0,00	0,00	137,14	283,00	19,28	258,38	609,56	157,50
	60,00	129,62	90,00	0,00	0,00	500,00	0,00	0,00	1,20	0,00	0,00	0,04	0,00	0,00	305,00	23,95	285,93	609,56	174,29
	62,00	118,43	127,00	0,00	0,00	540,00	0,00	0,00	0,50	0,00	0,00	0,05	0,00	0,00	137,18	277,00	13,35	240,93	619,70	149,30
	57,00	131,46	127,00	0,00	0,00	540,00	0,00	0,00	0,50	0,00	0,00	0,05	0,00	0,00	275,00	18,87	226,10	618,36	139,81

 

 

 

Рис. 7.1. Интерфейс программы «ТГ-ПАР»

 

Рассмотрим пример расчета коэффициентов влияния режимных параметров турбины на объемы потребления пара и тепла. В качестве расчетного объекта рассмотрим блок турбогенераторов ТЭЦ ОАО «ММК». На первом шаге расчетов задаем приращение отклонению давления пара на входе турбины, при неизменной электрической и тепловой нагрузке турбин приведенной в табл. 7.1.

 

Таблица 7.1

Значения электрической и тепловой нагрузок турбин

№ ТГ	Электрическая нагрузка Wэ, МВт	Теплофикационный отбор Dт, т/ч
	52,00	90,09
	51,00	84,98
	49,00	119,30
	60,00	129,62
	62,00	118,43
	57,00	131,46

 

С помощью программы «ТГ-ПАР» рассчитываются значения расхода свежего пара , т/ч на турбину. Далее рассчитывается потребления тепла на турбину , Гкал/ч, по формуле

,

где – энтальпия пара, ккал/кг;

– энтальпия питательной воды, ккал/кг.

После этого с помощью программы «Регрессия» надстройки «Пакет анализа» в Excel определяются зависимости

,

где – коэффициент влияния по давлению свежего пара, Гкал/(ч∙ати);

– фактическое значение давления свежего пара, ати;

– номинальное значение давления свежего пара, ати.

Найденное значение используется в расчете показателя 1.41 при построении отчета в таб. 7.2

В расчетном примере значения для каждой турбины приведено в таблице 7.2.

 

Таблица 7.2

Значения для каждой турбины

	ТГ1	ТГ2	ТГ3	ТГ4	ТГ5	ТГ6
	-0,0575	-0,0559	-0,0537	-0,1662	-0,0591	-0,0545

 

Аналогично для нахождения коэффициента влияния по температуре свежего пара задаются различные значения отклонения температуры свежего пара от номинального значения. С использованием программы «ТГ-ПАР» определяются и . После этого с помощью программы «Регрессия» надстройки «Пакет анализа» в Excel определяются зависимости

.

где – коэффициент влияния по температуре свежего пара, Гкал/(ч∙°С);

– фактическое значение температуры свежего пара, °С;

– номинальное значение температуры свежего пара, °С.

Найденное значение используется в расчете показателя (7.42).

Повторяя указанную процедуру для всех параметров, в результате будет построена расчетная зависимость потребления тепла турбиной

.

Значения , , , для каждой турбины приведены в таблице 7.3.

 

Таблица 7.3

Значения коэффициентов влияния для каждой турбины

ТГ1	-0,057	-0,18	3,56	-122,59
ТГ2	-0,056	-0,17	3,32	-121,21
ТГ3	-0,054	-0,16	4,66	-122,18
ТГ4	-0,166	-0,20	15,04	-72,83
ТГ5	-0,059	-0,13	5,44	-76,17
ТГ6	-0,054	-0,12	7,34	-66,23

 

Фактическую зависимость потребления тепла турбиной по данным эксплуатации представим в аналогичном виде

,

здесь неизвестная величина – фактическое потребление тепла в номинальном режиме, Гкал/ч.

,

где – номер наблюдения за турбиной. Отсюда следует, что в номинальном режиме фактическое наблюдение тепла определяется формулой

,

далее значение отклонения усредняется

.

В среднем величина – прочие резервы, составила 21 тонну, что говорит о значительном отклонении параметров режимов работы турбин ТЭЦ от нормативных значений. В этой связи представляет интерес определить величину отклонений потребления тепла за счет отклонения режимных параметров , отклонения представлены в таблице 8.4.

 

Таблица 7.4

	ТГ1	ТГ2	ТГ3	ТГ4	ТГ5	ТГ6
	-6,03	-3,04	-7,00	-4,28	6,02	8,59

 

Приведенный пример показывает, что с использованием разработанной программы «ТГ-ПАР», можно без особых сложностей выполнить расчеты необходимых значений для таблиц отчета по тепловой экономичности турбин электрических станций.