PTK 3 2018 - home.zcu.czhome.zcu.cz/~kuceraj/PTK/PTK_prezentace/PTK_3_2018.pdf · Vícetělesové parní turbíny 5 Nevýhody používání vícetělesových turbín -opakování

Parní turbíny a kondenzátory

3. přednáška

Autor: Jiří KučeraDatum: 31.10.2018

1

• Vícetělesové parní turbíny

• Používání kombinovaných těles a otočeného proudu

• Mezní výkon parní turbíny

• poslední stupeň parní turbíny

• Průtok stupněm za změněných podmínek

• Vlastnosti turbíny při změněných podmínkách

• Vybrané příklady chování turbíny při změněných podmínkách

• Regulace turbín

• Regulační ventily

• Vnitřní regulační ventily

OBSAH

2

Vícetělesové parní turbíny

Používání kombinovaných těles a otočeného proudu

3


4

Důvody používání vícetělesových turbín - opakování z př.2

Strana 118

S ohledem na konstrukční limity z hlediska axiální délky průtočné části (tzv. maximálně přípustná ložisková vzdálenost) je rozdělení turbíny do několika dílů často jediným možný řešení konstrukce stroje velkého výkonu s velkým celkovým spádem.

Nad rámec tohoto přináší rozdělení turbíny do několika dílů i další výhody :• možnost zvětšit celkový počet stupňů => snížit spády => zmenšit střední průměry lopatkování =>

prodloužit délky lopatek => zvětšit termodynamickou účinnost• menší rozměry a hmotnost jednotlivého dílu než jsou rozměry a hmotnost celé turbíny• možnost řešit NT díl (případně i ST nebo i VT díl) jako dvouproudový => zvětšení mezního výkonu• možnost použít více NT dílů (paralelně) => zvětšení maximálního výkonu stroje

VT díl ST díl

NT díl 1 NT díl 2

ložisková VT ložisková STložisková NT


5

Nevýhody používání vícetělesových turbín - opakování z př.2

Strana 118

Rozdělení turbíny do několika dílů přináší ale i nevýhody :• větší axiální délka pro dispozici strojovny• větší celková hmotnost• vyšší cena• v některých případech i větší ucpávkové ztráty – neboť roste počet vnějších

ucpávkových konců

Proto se v odůvodněných případech zvažuje používání tzv. kombinovaných dílů., které budou pojednány dále.

VT díl ST díl

NT díl 1 NT díl 2

ložisková VT ložisková STložisková NT

S ohledem na nevýhody rozdělení turbíny do několika dílů je možné v současné době pozorovat i trend opačný, starší designy s větším počtem dílů se upravují tak, že se jednotlivé díly kombinují.

A) Kombinování VT a ST dílu V: • menší axiální délka pro dispozici strojovny• menší celková hmotnost• menší cenaN:• vnitřní ucpávka VT dílu je v nejméně vhodném místě - uprostřed VT-ST rotoru => největší

průhyb rotoru => potřeba zvětšené vůle => větší ucpávková ztráta, které zpravidla „přebije“ i úsporu z titulu vynechání dvou vnějších ucpávkových konců

• menší počet stupňů => větší průměry stupňů => kratší lopatky => horší účinnost = zvlášť pro stroje menších výkonů (proto se používá zpravidla až od 150 MW výše)


6

Používání kombinovaných těles

VT ST

VT-ST


7

Kombinování VT a ST dílu

samostatný VT díl a samostatný ST díl

se kombinují do kombi VT-ST dílu

B) Kombinování ST a NT dílu

Je-li možno, např. díky pokroku ve vývoji posledních lopatek, udělat NT díl turbíny jako jednoproudý, je možno s výhodou kombinovat ST a NT díl do kombi ST-NT dílu

V: • menší axiální délka pro dispozici strojovny• menší celková hmotnost• menší cena• úspora dvou vnějších ucpávkových koncůN:• menší počet stupňů (hlavně v ST části než by měl samostatný ST díl) => větší průměry

stupňů => kratší lopatky => horší účinnost. Pokles účinnosti je ale kompenzován úsporou dvou vnějších ucpávkových konců, takže celkový pokles termodynamické účinnosti bývá přijatelný.

• pokud byl dříve NT díl dvouproudový, přechodem na jednoproudový NT díl, může dojít ke zvětšení výstupní ztráty => další zhoršení termodynamické účinnosti.


8

ST NT

ST-NT

C) Kombinování VT, ST a NT dílu dohromady

Jsou-li splněny podmínky pro návrh kombinovaného ST-NT dílu, je teoreticky možné k nim připojit do jednoho tělesa i VT díl podle zásad kombinovaného VT-ST dílu. Z vícetělesové turbíny tak vznikne zpátky jednotělesová turbína (s přihříváním). Tyto designy jsou moderní, neboť jsou cenově úsporné („low cost řešení“). Zhoršení termodynamické účinnosti je ale značné a výkon těchto designů bývá omezen jak zdola cca 100 MW (čím nižší výkon - tím horší účinnost, protože jsou krátké lopatky), tak shora cca 170 MW (limit z hlediska maximálně přípustné ložiskové vzdálenosti.)

V: • nejmenší axiální délka pro dispozici strojovny• nejmenší celková hmotnost => nejnižší cena• jen dva vnější ucpávkové konceN:• veškeré nevýhody zmíněné u kombi VT-ST a kombi ST-NT dílů navíc zesílené vzájemnou

kombinací => razantní redukce počtu stupňů, zvýšení patních průměrů a zkrácení lopatek, přinášející znatelný pokles termodynamické účinnosti a to především ve VT dílu

• problémy s transportem, s nosností jeřábu, s ustavováním a s údržbou

VT


9

ST NT

ST-NTVT-


10

Používání otočeného proudu

V: • kompenzace axiálních sil• rovnoměrnější prohřívání tělesa• nižší teploty mezi vnitřním a vnějším tělesem => možnost použití levnějších materiálů pro odlitky těles• v místě otáčení proudu se dá s výhodou vyvést i velký odběr páry.N:• méně stupňů (oproti tělesu s neotočeným proudem a se stejnou ložiskovou vzdáleností) => horší účinnost• ucpávka vnitřního tělesa s méně vhodném místě• tlaková ztráta v převáděcím prostoru

VT díl turbíny s neotočeným proudem

VT díl turbíny

s otočeným

proudem


11

Používání otočeného proudu

Otočený proud se může používat (a v minulosti s používal) u VT dílů, ST dílů a v současné době se výjimečně používá i u jednotělesových turbín bez přihřívání.

ST díl turbíny s

otočeným proudem

ST díl turbíny s

netočeným proudem

Mezní výkon parní turbíny

12

Poslední stupeň parní turbíny

Úvod : nár ůst měrného objemu podél expanzní čáry


13

Vezměme jako příklad změnu měrného objemu páry během expanze v turbíně - Mělník III (500 MW).

tlak p [MPa] teplota t [°C] suchost x [-] m ěrný objem v [m 3/kg]

do VT 16,5 540 - 0,02 -

do ST 3,9 540 - 0,094 4,7x

do NT 0,54 295 - 0,479 23,9x

z NT 0,005 33 0,92 25,8 1290x

• během expanze se m ěrný objem zv ětšuje – rapidní nár ůst je p ředevším v

posledních stupních

• při zvětšování m ěrného objemu je t řeba zvětšovat pr ůtočný pr ůřez (délku lopatek)

Strana 151 - 155 + prezentace P. Milčáka „Teorie

parních turbín III.“ pro pracovníky Doosan Škoda Power


14

Úvodní úvaha k meznímu výkonu parní turbíny

• Posledním stupněm kondenzačních turbín protéká pára o vysokém

měrném objemu => je v něm velký objemový průtok páry.

• Z hlediska technické proveditelnosti je objemový průtok páry jedním

proudem omezený.

• Při zadaných hodnotách parametrů páry (především tlak a teplota

vstupní páry a tlak páry na výstupu z turbíny) poslední stupe ň limituje

výkon jednoproudé turbíny.

• Návrh poslední lopatky v sobě koncentruje problémy proudové,

pevnostní, materiálové a technologické, koncový stupe ň je

proto také ukazatelem technické úrovn ě celého stroje .

Strana 151 - 155 + prezentace P. Milčáka „Teorie parních turbín III.“ pro pracovníky Doosan Škoda Power

Odvození vztahu pro mezní výkon parní turbíny

15

Strana 151 - 154

itd0

Ii HmP η⋅⋅= &

itd0K

Ii HmmP η⋅⋅⋅= &

Vztah pro vnitřní výkon jednoproudé turbíny bez regeneračních odběrů je :

Je-li hmotnostní průtok páry posledním stupněm, můžeme vztah pro vnitřní výkon turbíny psát :

Kde součinitel m zohledňuje vliv do výkonu od jednotlivých regeneračních odběrů pro ohřev napájecí vody.

Pozn.: součinitel m je závislý na parametrech vstupní páry, na teplotě napájecí vody a na počtu regeneračních odběrů. Mívá hodnotu 1,15 ÷ 1,35.

Má-li turbína regenerační ohřev kondenzátu, je hmotnostní průtok posledním stupněm dán rozdílem průtoku vstupní páry a průtoků páry všemi regeneračními odběry.

Odvození vztahu pro mezní výkon parní turbíny (pokr.)

16

Strana 151 - 154

K

2222K v

sincldm

απ ⋅⋅⋅⋅=&

KKK v

c

v

cldm 22222 sin ⋅Ω=⋅⋅⋅⋅= απ&

22 ld ⋅⋅=Ω π

Z rovnice kontinuity pro průtok páry posledním stupněm můžeme psát :

c2 je střední rychlost, vK je měrný objem páry na výstupu z posledního stupně turbíny.

Měrný objem páry vK je dán tlakem páry v kondenzátoru

Na rychlosti c2 závisí velikost ztráty výstupní rychlostí ∆hvr.

Pozn.: je to podobný vztah, jako jsme měli pro výpočet délky RL v 1.přednášce. Člen εr se zde zanedbává.

Zaveďme označení osové mezikruhové plochy na výstupu ze stupně Ω .

Potom se rovnice kontinuity pro průtok páry posledním stupněm zapíše :

Pozn.: uvažujeme s cca axiálním výstupem α2≈90°; sinα2 =1


17

Strana 151 - 154

Je tedy zřejmé, že prostředkem pro maximalizaci mezního výkonu je maximalizovat mezikruhovou plochu Ω resp. (při neměnném průměru d2) délku lopatky l2.

Délka lopatek je ale omezena jejich pevností - dovoleným napětím v materiálu.

Tahové napětí odstředivou silou v patě válcové lopatky je kde ρmat lop je měrná hmotnost materiálu lopatky.

Pozn. : dlouhé lopatky koncových stupňů velkých kondenzačních turbín lopatek mají takový tvar, aby napětí materiálu bylo po délce přibližně stejné = > lopatky směrem ke špičce zužují svůj průřez.

Zavádí se odlehčovací součinitel kodlehč, který udává, kolikrát by bylo napětí materiálu v patním řezu vyšší u válcových lopatek než napětí u zužujících se lopatek. Tento koeficient vychází z poměru ploch průřezů lopatek v patě a ve špičce .

2

dl 22

2lopmatt ⋅⋅⋅= ωρσ

PoPp SS /Největší poměr bývá 7 ÷ 10. Tomu odpovídá kodlehč ≈ 2,4


18

Strana 151 - 154

Zavedením odlehčovacího součinitele kodlehč, můžeme přeformulovat původní rovnici platnou pro válcové stupně na rovnici napětí v patě koncového stupně :

odlehč

lopmatt k

n22 ⋅⋅⋅Ω⋅=

πρσ

odlehč

lopmatt k

dl

⋅⋅⋅⋅

=2

222ωρ

σ

Po dosazení za = 2 ∙ ∙ a =

∙

dostáváme rovnici pro namáhání ve tvaru :

[Ω je v m2 a n je v s-1]

2t4

lopmat2

todlehč

n1048,0

n2

k σ

ρπ

σΩ ⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅

= −

Po vyjádření plochy mezikruží Ω a dosazení koeficientu odlehčení kodlehč = 2,4 ahustoty nerez oceli ρmat lop = 8000 kg/m3

dostáváme :

Pa

m2 ot/spozn: do vzorce se dosazuje v

základních jednotkách


19

Strana 151 - 154

22

64

24 6,8

50

104501048,01048,0 m

nt =⋅⋅⋅=⋅⋅=Ω −− σ

Pro otáčky n = 50 ot/s a s uvažováním horním meze dovoleného napětí pro vysokolegovanou ocel =450 MPa dostáváme typickou hodnotu maximální výstupní plochy posledního stupně.

Pozn.1.: Větší plochy 10-12 m2 dosahované pro současné nejmodernější turbíny jsou získány díky pokroku ve dvou směrech : větší dovolené napětí materiálu a větší koeficient odlehčení.

Pozn.2.: V úvahách o mezním výkonu jsem se zatím opírali o jmenovité otáčky n. Ve skutečnosti

lopatka musí snést otáčky vyšší. Ochrany turbíny proti nepřípustnému zvýšení otáček dle ČSN EN 600045-1 musí vypnout turbínu při otáčkách, které nejsou větší než 11 % nad jmenovitými

otáčkami nvypínací = 1,11 ∙ njmenovité . Ještě horší situace je při odstřeďování stroje kdy se po dobu 2 minut otáčky zvýšují na nodstřeďovací = 1,2 ∙ njmenovité . Tahové napětí materiálu σt pak vzroste na σt vypínací = 1,23 ∙ σt jmenovité resp. σt odstřeďovací = 1,44 ∙ σt jmenovité .

Tyto situace se musí zohlednit ve volbě přiměřeného koeficientu bezpečnosti. Při zkoušce odstředěním, která smí proběhnout jen jednou za životnost stroje se dokonce připouští namáhání až téměř do meze kluzu příslušného materiálu.

Odvození vztahu pro mezní výkon parní turbíny (dokon.)

20

Strana 151 - 154

Výsledný vztah pro mezní výkon získáme spojením tří rovnic diskutovaných dříve :

itd0K

Ii HmmP η⋅⋅⋅= &

KK v

cm 2⋅Ω=&

lopmat

todlehč

n

k

ρπσ

⋅⋅⋅⋅=Ω

22

+ vyjádřením výstupní rychlosti c2 ze zvolené výstupní ztráty Δhvr

vrhc ∆⋅= 22

2Klopmat

vrtodlehčitd0

Ii

nv

hkHm225,0P

⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=ρ

∆ση

W J/kgPa J/kg

kg/m3m3/kg ot/s

do vzorce se dosazuje v základních jednotkách

2. Zvýšením celkového tepelného spádu H0

zvýšením ztráty výstupní rychlostí Δhvr se sníží termodynamická účinnost

Např. u turbíny s vysokými vstupními parametry páry se při zvýšení Δhvr 1,5 krát zvýší

mezní výkon o 22%, ale termodynamická účinnost ∆

poklesne o 0,7% (resp. u

turbíny na sytou páru o 1,3%). Ztráta výstupní rychlostí Δhvr však nesmí být tak velká, aby místní rychlost překročilarychlost zvuku.

Prostředky pro zvýšení mezního výkonu

21

Vychází se ze vztahu pro mezní výkon :

Strana 154-155

20225,0nv

hkHmP

Klopmat

vrtodlehčitd

Ii ⋅⋅

∆⋅⋅⋅⋅⋅=

ρσ

η

Pozn.: Jak se výstupní ztráta zvětší ?

Zvětšením spádu na stupeň (=> větší c), nebo zvětšením úhlu α1.

1. Snížením otáček

Snížením otáček na polovinu, to je na 25 1/s, vzroste výkon čtyřikrát.

Dosahuje se toho zvýšením tlaku a teploty vstupní páry a zvýšením parametrů přihřáté páry.

2´. Zvýšením teploty napájecí vody

Více páry se použije pro regeneraci ... zvětší se hodnota koeficientu m .

3. Snížením termodynamické účinnosti - zvýšením ztráty výstupní rychlostí

Prostředky pro zvýšení mezního výkonu (pokračování)

22

Strana 154-155

4. Zvýšením tlaku výstupní páry pk

Při zvýšení výstupního tlaku se zmenší měrný objem vK. Tím se zvýší výkon , ale sníží se

tepelná účinnost na svorkách

.

Například u turbíny s vysokými vstupními parametry páry se při zvýšení tlaku pK z 3,5 kPa

na 4,0 kPa zvýší výkon o 13%. Zároveň se ale sníží tepelná účinnost

∆

o 0,5%

5. Změnou materiálu oběžných lopatek za materiál s vyšším dovoleným namáháním

!" popř. i menší hustotou #

Tím je možné dosáhnout větší délky koncových lopatek.

Např. pro titan ρ=4500 kg/m3 a díky tomu může být nejdelší titanová lopatka o cca 33% delší než

nejdelší lopatky ocelová.

Použití kvalitnějšího materiálu a prodloužení lopatky způsobí zvýšení investičních nákladů. Navíc u

kondenzačních turbín, kde poslední stupeň pracuje v mokré páře, přináší prodloužení oběžných

lopatek problémy s erozí. Při prodloužení lopatek a zvětšení jejich rozvějíření (l/d) se při částečných

zatíženích zvyšuje i pravděpodobnost odtržení proudu ve stupni.

Zvýšení (mezního) výkonu rozdělením průtoku na více průřezů

23

• Nejedná se v pravém slova smyslu o zvětšení mezního výkonu (neboť

ten je dle své definice vázán k jednoproudovému výstupu z turbíny …),

ale jedná o zvýšení výkonu turbíny jako takové .

Zdroj: prezentace P. Milčáka „Teorie parních turbín III.“ pro pracovníky Doosan Škoda Power

• Baumannův stupeň

• zdvojení posledních stupňů s dostředným výstupem

• dvouproudý NT díl, popř. několik dvouproudových dílů


24


• dvouproudý NT díl, popř.

několik dvouproudových

dílů – běžně používané

• zdvojení posledních

stupňů s dostředným

výstupem (nepoužívá se

kvůli zvýšení ztrát

přeprouděním a obtížné

konstrukci)

• Baumannův stupeň

(především v Ruské

konstrukční škole)


25


Baumann ův stupe ň (používaný p ředevším v Ruské konstruk ční škole )

Poslední stupeň je

zkrácený, neboť jím

protéká již snížený

hmotový průtok

páry

Bandáž rozděluje

list předposlední

lopatky na dvě

oddělené zóny

V horní zóně se

využívá efektu, kdy

díky vyšším

obvodovým rych-

lostem je lopatka

schopna zpracovat

zvýšený spád - až do

tlaku v kondenzátoru

Průtok stupněm za změněných podmínek

26

27


• Průtok páry turbínovým stupněm za změněných podmínek vychází z teorie průtoku

dýzami při změněných podmínkách.

• Jde-li o stupeň rovnotlaký s malou reakcí, má rozhodující vliv průtok rozváděcím

kolem.

• U přetlakových stupňů s velkou reakcí mají na průtok vliv obě řady lopatek.

Strany 166÷168

Základní úvahy :

Rozlišují se dva případy :

Průtok při kritické rychlosti

ve výstupním průřezu

Průtok při podkritické rychlosti

ve výstupním průřezu

=> Na průtok má vliv pouze

stav páry před stupněm

=> Na průtok má vliv stav páry

před stupněm i tlak za stupněm

28


Strany 166÷168

a) Průtok při kritické rychlosti ve výstupním průřezu :

0

011

1

1

0

011* 1

2

v

pS

v

pSm ⋅⋅⋅=

+⋅⋅⋅=

−+

µχκ

κµκκ

&

+⋅=

−+1

1

1

2 κκ

κκχ

Při změněných podmínkách (index j platí pro jmenovité podmínky) pak vydělením rovnic pro jmenovité

a změněné podmínky dostáváme :

0

0

0

0

0

0

0

0

*

*

T

T

p

p

v

v

p

p

m

m j

j

j

jj

⋅=⋅=&

& resp. při nerozlišování mezi

totálními a statickými stavy : 0

0

0

0

*

*

T

T

p

p

m

m j

jj

⋅=&

&

a pro případ mokré páry :00

00

0

0

*

*

xT

xT

p

p

m

m jj

jj ⋅⋅

⋅=&

& resp. pro největší zjednodušení

se zanedbáním změny teplot : jj p

p

m

m

0

0

*

* =&

&

Vyjdeme ze základní rovnice pro kritický průtok :

Pozn. Pozor - veškeré teploty „T“dosazované do poměrů v dáleuvedených vztazích jsou teplotyabsolutní tedy teploty v [K] !

29


Strany 166÷168

b) Průtok při podkritické rychlosti ve výstupním průřezu :

Základní rovnice pro průtok při podkritické rychlosti ve výstupním průřezu je

komplikovanější a zahrnuje vliv protitlaku i vliv reakce :

ρµχρ −⋅⋅

−−−⋅⋅⋅⋅=−⋅⋅

−−−⋅= 1111

1

2

2

*0

*2

0

011

1

2

2

*0

*2*

s

s

s

s

v

v

pp

pp

v

pS

v

v

pp

ppmm &&

Stejně jako v předchozím případě se průtok vyjádří pro jmenovité a změněné podmínky a rovnice se vydělí.

S použitím několika zjednodušujících předpokladů :

s

s

sj

sj

v

v

v

v

1

2

1

2 ≅ µ1 = µ1j 11

1 ≅−∆−

jρρ

Dostáváme výsledný zjednodušený vztah pro průtok při

podkritické rychlosti ve výstupním průřezu za změněných stavů : 0

0

22

20

22

20

T

T

pp

pp

m

m j

jjj

⋅−−=

&

&

Vlastnosti turbíny při změněných podmínkách

30

31

Z hlediska přepočtu se rozlišují dva případy :

Turbína se skupinovou

regulacíTurbína s regulací škrcením

nebo s klouzavým tlakem

Turbína sestává ze dvou částí,

z regulačního stupně, kde

můžeme uvažovat, že

změněné podmínky povedou

ke změně průtočného průřezu

stupně a ze stupňové části , ve

které jsou uvažovány

konstantní průtokové průřezy.

Turbína pak sestává pouze ze

stupňové části, ve které jsou

konstantní průtokové průřezy.


Přepočet turbíny při změněných podmínkách:

Strana 170

Poznámka : V reálně technické praxi se přepočet turbíny při

změněných podmínkách provádí pomocí iterativních přepočtů, kdy se průtokově a tlakově vybilancovává průtočná část i celý tepelný cyklus a přitom průtokové chování jednotlivých stupňů je založeno na prezentované teorii průtok stupněm za změněných podmínek. Za přijetí určitých zjednodušujících podmínek, lze získat zjednodušené modely chování turbíny, uvedené v literatuře. Něktré z těchto postupů budou prezentovány dále.

Se zanedbáním vlivu p2 i T1

32

Přepočet turbíny při změněných podmínkách

Vztah pro stupňovou část s

konstantními průřezy se zohledněním

vlivu teploty vstupní páry:

Odvození viz strany 171 ÷ 176

Přepočet turbíny při změněných podmínkách:

1

1

22

21

22

21

T

T

pp

pp

m

m j

jjj

⋅−−≅

&

&

(index j platí pro jmenovité podmínky)

Pro kondenzační turbíny se zanedbáním vlivu p2

1

1

1

1

T

T

p

p

m

m j

jj

⋅=&

&

Pro turbíny s konstantní vstupní teplotou se zanedbáním vlivu T1

22

21

22

21

jjj pp

pp

m

m

−−≅

&

&

jj p

p

m

m

1

1≅&

& (vztah použitelný pro samostatný reg. stupeň s pevnou plochou dýzového segmentu, je-li před ním stálá teplota, resp. pro stupňovou část při regulaci škrcení nebo klouzavým tlakem) (nejvíce zjednodušený vztah pro

kondenzační turbínu se stálou teplotou na vstupu)

S rozšířením o vliv x1

11

11

1

1

xT

xT

p

p

m

m jj

jj ⋅⋅

⋅=&

&

(pro kondenzační turbíny při celé expanzi ve vlhké páře )

33


Strany 178÷181

Rozdělení tlaků a tepelných spádů při změně zatížení a protitlaku:

Vliv změny průtoku páry na stupňové spády v nízkotlakém dílu kondenzační turbíny 200 MW

Vliv změny průtoku páry na stupňové spády u protitlaké turbíny (středotlaký díl turbíny 200 MW) při konstantním protitlaku

K největší změně dochází u posledního stupně. Změny dalších stupňů směrem proti toku páry se postupně zmenšují. Při velkých změnách zatížení jsou změnou tepelného spádu postiženy skoro všechny stupně

34Strany 178÷181

Rozdělení tlaků a tepelných spádů při změně zatížení a protitlaku - Závěry:

Protitlakové turbíny

• při menších změnách průtoku páry a konstantním protitlaku dochází k největší změně spádu u posledního stupně. Změny dalších stupňů směrem proti toku páry se postupně zmenšují.

• při velkých změnách zatížení jsou změnou tepelného spádu postiženy skoro všechny stupně.

Kondenzační turbíny

• u kondenzačních turbín s konstantním stavem vstupní páry se při změně průtoku mění podstatně tepelný spád jen na regulačním stupni a na posledním stupni.

• Na regulačním a posledním stupni dochází při změně provozních podmínek k největším změnám namáhání a účinnosti. Proto musí být kontrolovány.

• Dochází-li při některém provozním režimu ke kritickému průtoku, (ponejvíce v posledním stupni při normálně navrženém lopatkování), neovlivňuje již další pokles protitlaku průtok. Celá

další změna spádu postihne jen poslední stupeň.


Vybrané příklady chování turbíny při

změněných podmínkách

35

36

Příklady chování turbíny při změněných podmínkách

Tlaky v odběrech se chovají

podle rovnic :

Strana 177

Chování odběrů pro regeneraci :

22

21

22

21

jjj pp

pp

m

m

−−≅

&

&

IIm& Im&em&

m&

pII pI pe

tj. pro úsek mezi výstupem a I. odběrem 22

22

ejIj

eI

ej

e

pp

pp

m

m

−−=

&

&

22

22

IjIIj

III

jIej

Ie

pp

pp

mm

mm

−−=

++&&

&&a pro úsek mezi I. odběrem a II. odběrem

+ Relativní průtoky v odběrech se nemění..%

%≅ '()*

(protože hlavní část tepla odevzdanéhopárou v regeneračních ohřívácích je teplokondenzační. Množství v odběru je takproporcionální k množství ohřívanéhokondenzátu nebo topné vody )%

%≅ '()*

37


Pro kondenzační turbínu pro

úsek mezi výstupem a I.

odběrem :

Strana 177

Chování odběrů pro regeneraci - možnost linearizace:

IIm& Im&em&

m&

pII pI pe

a pro úsek mezi I. odběrem a II. odběrem se zohledněním

Pozor : Lineární závislost tlaků a průtoků páry zůstává přibližně zachována i pro turbínus neregulovanými odběry páry pro ohřívání vlastního kondenzátu a tyto regenerační odběrynení nutno v průtokových vztazích uvažovat.

U turbíny s regulovaným odběrem je pro průtok VT částí do odběru nutné tuto část uvažovatsamostatně jako protitlakovou turbínu s konstantním protitlakem a nízkotlakou část (zaodběrem) jako turbínu kondenzační

Ij

I

ej

e

p

p

m

m =&

&

IIj

II

ej

e

p

p

m

m =&

&%

%= '()*(se zohledněním )

38


Strany 192÷196

1) Vliv změny vstupního tlaku : (Pozor : Úvaha je vedena pro kondenzační turbínu a zapředpokladu že se nemění vstupní teploty a protitlak aže nedojde ke změně otevření regulačních ventilů ! )

• s růstem tlaku lineárně vzroste vstupní množství (tj. hmotnostní průtok) páry a s ním :

• s růstem tlaku vzroste namáhání regulačního stupně

• při velkém zvýšení tlaku vzroste vlhkost páry v posledních stupních

• s růstem tlaku se prodlouží expanzní čára (využitelný spád) a díky tomu poklesne (tj.

zlepší se) měrná spotřeba páry i měrná spotřeba tepla

- lineárně vzroste výkon turbíny

- vzroste namáhání posledního stupně (z důvodu vyššího průtoku i entalp. spádu)

- vzrostou tlaky páry v průtočné části

- vzroste axiální síla rotoru

39


• s růstem teploty poklesne vstupní množství (tj. hmotnostní průtok) páry, ale vzroste využitelný

entalpický spád, takže dopad do výkonu není jednoznačný a obecně se dá vyjádřit vztahem :

• dopad změny teploty do tlaků v turbíně je zanedbatelný

• s růstem teploty poklesne vlhkost páry v posledních stupních

• s růstem teploty se prodlouží expanzní čára (využitelný spád) a díky tomu poklesne (tj. zlepší se)

měrná spotřeba páry i měrná spotřeba tepla

Strany 196÷201

2) Vliv změny vstupní teploty : (Pozor : Úvaha je vedena pro kondenzační turbínu a zapředpokladu že se nemění vstupní tlak a protitlak a ženedojde ke změně otevření regulačních ventilů ! )

aa

Svtd

Svtda

a

nvaaSv

Sv TTT

h

hhT

H

HP

P ∆⋅

∂∂⋅+

∂∂⋅

−−

∂∂⋅=∆ η

η111 0

0

(Pozn. : Hmotnostní průtok navstupu poklesne proto, žeturbína má na vstupurelativně stály objemovýprůtok a růstem teploty dojdek růstu měrného objemu a tímke snížení hmotnostníhoprůtoku).

40


• růst teploty nad určité meze může mít významný dopad do zvýšení tečení materiálu.

Proto je maximální překročení jmenovité teploty páry pro normální i abnormální

provozní stavy omezeno normou EN60045-1 (Parní turbíny, Část 1: specifikace).

• Podle normy :

• průměrná teplota páry ve kterémkoli vstupu do turbíny během kterýchkoli

12 měsíců provozu nesmí překročit jmenovitou teplotu.

• při udržovaní tohoto průměru nesmí normálně překročit jmenovitou teplotu

o více než 8 K.

• výjimečně smí kolísat v pásmu překročení o 8 K až 14 K za předpokladu, že doba

provozu v tomto rozmezí nepřekročí 400 hodin za jakýchkoli 12 měsíců provozu.

• výjimečně smí kolísat i v pásmu překročení o 14 K až 28 K za předpokladu, že

doba provozu v tomto rozmezí nepřekročí 15 minut v jednotlivém případu a 80

hodin za jakýchkoli 12 měsíců provozu.

• v žádném případě není přípustné překročení o více než 28 K

2) Vliv změny vstupní teploty :

41


Strany 202÷208

3) Vliv změny protitlaku :

Kondenzační turbíny Protitlaké turbíny resp. VT díly turbín

s regulovaným odběrem páryZměna vychází ze změny okolních podmínek např. teplota a průtok chladící vody. Změní se tepelný

spád a výkon pouze na posledním stupni a to z těchto důvodů:- změna izoentropického spádu (H0) - prodloužení nebo zkrácení expanze- změna výstupní rychlosti páry (=> ztráta výstupní rychlostí)- změnou teploty kondenzátu (tK). (=> změna konzumu páry pro regeneraci)

Změna protitlaku musí vycházet z požadavkůodběratele tepla na teplotu nebo tlak média přenášejícího teplo. Protitlak se musí pohybovat v mezích definovaných normou EN60045-1 (Parní turbíny, Část 1: specifikace).Změna tepelného spádu a výkonu se projeví na

několika koncových stupních.

Při výpočtu proudění v posledních stupních je nutno rozlišovat

Proudění v posledním stupni nadkritické. V nejužším průřezu oběžného lopatkování je kritická rychlost. Další expanze probíhá za nejužším průřezem a je spojená s odklonem proudu.

Proudění v posledním stupni podkritické. V nejužším průřezu oběžného lopatkování jepodkritická rychlost

42


Strany 202÷205

Rozbor děje při zvýšení protitlaku u kondenzační turbíny

• poklesne tepelný spád stupně o ΔH• změní se cf , v důsledku toho se změní rychlostní poměr u/cf a

tím se změní účinnost posledního stupně• změní se vlhkost páry, což má vliv na účinnost,• poklesne ztráta výstupní rychlostí,• v důsledku změny teploty kondenzátu se změní průtok odběrové

páry do prvního odběru pro první regenerační ohřívák.

( ) GMKj

K

jKj

Kjitd

Kj

KKjKjKSv p

p

w

u

p

pw

p

pvpmP ηηβη

κκα

κκκκ

⋅⋅

−

⋅⋅⋅

−

−

⋅−⋅

−⋅⋅⋅

−⋅∆−⋅=∆

−−−

1cos2

12

11

1

1

2

2

222

1

&

Závěr : změna výkonu turbosoustrojí s kondenzační turbínou při změně protitlaku je kromě konstrukčních parametrů závislá jen na poměru protitlaků (tlaků páry v kondenzátoru) pK/pKj.

Postup : vztah pro změnu výkonu je odvozený z teorie rychlostních trojúhelníků a je uveden na stranách 202÷205

43


Strany 206÷208

Rozbor děje při snížení protitlaku u kondenzační turbíny

• vzroste tepelný spád stupně o ΔH• změní se cf , v důsledku toho se změní rychlostní poměr u/cf a tím se

změní účinnost posledního stupně• změní se vlhkost páry, což má vliv na účinnost,• vzroste ztráta výstupní rychlostí,• v důsledku změny teploty kondenzátu se změní průtok odběrové páry

do prvního odběru pro první regenerační ohřívák.• nad rámec dějů uvažovaných při zvýšení protitlaku je zde třeba navíc

brát úvahu odklon proudu při nadkritickém proudění a ztrátu volnou expanzí

Závěr : i zde změna výkonu závisí jen na poměru protitlaků. Dále : existuje protitlak, při kterém je dosaženo maximálního zvýšení

výkonu při snižování protitlaku. Vychází z podmínky maximální hodnoty obvodové složky rychlosti w2, při které je maximální práce oběžné mříže posledního stupně. Nazývá se mezní vakuum pKm a

orientačně se pro expanzi v mokré páře určí ze vztahu : ( ) 063,121 sin577,0 β⋅⋅= ppKm

Postup : i zde se vztah pro změnu výkonu odvozuje z teorie rychlostních trojúhelníků ze zahrnutím výše uvedených jevů (uveden na stranách 202÷205)

Regulace turbín

44

45

Regulace turbín

1) Regulace škrcením

2) Skupinová

(dýzová) regulace

3) Regulace

klouzavým tlakem

Regulace turbín Pozn. : pojmem regulace zde míníme nastavení popř.

modifikování vztahu mezi vstupním tlakem do turbíny a

vstupním průtokem pomocí vstupních ventilů. K dalším, zde nepopisovaným, regulacím dochází na straně elektrického generátoru - regulace pomocí buzení a na straně kotle - regulace napáječkami, napájecí hlavou a přívodem paliva

46

Regulace turbín

1) Regulace škrcením

Před turbínou je umístěn rychlozávěrný (pro úplné

uzavření toku páry) a škrtící regulační ventil (pro

regulaci průtoku páry).

Pozn. rychlozávěrný ventil je použit u všech typů regulací, neboť je vyžadováno, aby přívod páry do turbíny byl jištěn dvěma nezávislými možnostmi uzavření. Navíc rychlozávěrný ventil je díky pouze dvěma polohám otevřeno/zavřeno schopen reagovat v případě nouzové situace

(odstavení, výpadek) rychleji než regulační ventil.

Strana 183

Otevření (zdvih) regulačního ventilu

určuje průtokovou char. turbínou, tedy vztah mezi vstupním tlakem a vstupním průtokem.

• Pro jednu velikost otevření regulačního ventilu je vztah mezi vstupním tlakem a vstupním

průtokem přibližně lineární.

• Při konstantním vstupním tlaku pak velikost otevření (zdvih) regulačního ventilu určuje

velikost průtoku páry (tento vztah už ale lineární není).

47

Regulace turbín

Diagram expanze v turbíně

při škrtící regulaci

Strana 183

• Škrtí se veškerá pára vstupující do turbíny. • Škrcením se mění izoentropický entalpický

spád H0. • Při této regulaci se škrcením páry pomocí

regulačních ventilů snižuje tlak páry před prvním stupněm turbíny z hodnoty p1j na p1.

• Při vstupní entalpii ha = konst se škrcením snižuje využitelný spád H0 < H0j, průtok páry a tím i výkon.

• U kondenzační turbíny při částečném zatížení postihne téměř celá změna spádu poslední stupeň => změna účinnosti vychází ze změny účinnosti posledního stupně.

• U protitlaké turbíny se změna účinnosti týká několika posledních stupňů.

expanzní čára při jmenovitém provozu

expanzní čára při částečném provozu

48

Regulace turbín

Zdroj : prezentace P. Milčáka „Teorie parních

turbín I.“ pro pracovníky Doosan Škoda Power

Regulace škrcením

Výhody :

• k regulaci stačí jen jeden regulační ventil

• regulační stupeň má (resp. může mít) totální ostřik, tj. pára je

rozváděna k rozváděcím lopatkám jedním společným „okružním

kanálem“

• při škrtící regulaci nastává pouze malá změna teploty s výkonem

=> jsou možné rychlé výkonové změny

Nevýhody :

• v regulačním ventilu se škrtí celý hmotnostní

průtok páry a zmenšuje se celkový tepelný spád =>

tím v provozech s nízkým výkonem významně klesá

termodynamická účinnost expanze i tepelná

účinnost celého cyklu

T2j

pk

T2

Zkrácení spádu

49

Regulace turbín

2) Skupinová (dýzová) regulace - zásady

Strany 184-186

• Při skupinové regulaci je snaha (teoreticky) měnit výkon pouze změnou

průtoku páry.

• Tato regulace vyžaduje změnu průtokových průřezů - to je však možné pouze v 1. stupni - ale

ani zde však není možné měnit průřez plynule - turbína má proto více regulačních ventilů,

které otevírají postupně. Aby byla regulace plynulá, je otevírání jednotlivých ventilů

přesazeno.

• Regulace probíhá tak, že při zvyšování výkonu vždy ventil při otevírání škrtí až do úplného

otevření. Ještě před jeho plným otevřením se přidává další ventil.

• Pára na vstupu do prvního stupně za regulačním stupněm je směsí páry protékající plným

průřezem dýz bez škrcení a škrcené páry.

• Škrtí se menší průtok než při regulaci škrcením páry => regulace je hospodárnější.

• V reálném provedení regulace se čtyřmi ventily otevírají nejprve současně ventily č 1 a č. 2,

před jejich plným otevřením začne otevírat ventil č. 3 a před jeho plným otevřením začne

otevírat ventil č. 4.

tdsvSv HmP η⋅⋅= 0&

50

Regulace turbín

Skupinová (dýzová) regulace

REGULAČNÍ VENTIL 1




pa, Tapa, Ta

RYCHLO-ZÁVĚRNÝ VENTIL

pd, Td

pd, Td

pv

pv

pv

pv


Rozváděcí kolo regulačního stupně má parciální ostřik

rozdělený do několika dýzových skupin.

• každá z nich je napojena na jeden regulační ventil

• přívod páry do turbíny a tím i výkon turbíny se mění postupným otevíráním regulačních ventilů.

Zdroj obrázků : uč.text Krajíc : str. 184 a J. Škopek : PARNÍ TURBINA Tepelný a pevnostní výpočet, příloha 49

51

Regulace turbín

Zdroj : J. Škopek : PARNÍ TURBINA Tepelný a pevnostní výpočet, strany 81÷83 a příloha 50

p2 … tlak za

dýzami

p´0 … tlak

před RZV

p0 … tlak

před RV

I-II : škrcení

ve 3. ventilu

II-III :

tlakový

spád na

dýzy 3.

skupiny

Proces skupinové regulace

I-III : tlakový

spád na dýzy

1.a 2. skupiny

Pozn:

Pozn.: Shodou okolností je tento příklad nastaven tak, že právě při 3 plně otevřených skupinách je dosaženo kritického tlakového spádu na dýzy.

52Strana 185

červeně - expanzní čára při jmenovitém provozu

fialově - expanzní čára při částečném provozu

Diagram expanze

v turbíně

při skupinové

regulaci

Regulace turbín

Výhody :

• turbínu lze při částečných výkonech provozovat i dlouhodobě - s dobrou účinností provozu

• zvláště dobrá je účinnost v tzv. ventilových bodech tj. provozních bodech, kdy je určitý

počet ventilů plně otevřen a zbylé ventily plně uzavřeny, nedochází ke škrcení a k tlakovým

ztrátám

53

Regulace turbín






pa, Tapa, Ta



pd, Td

pd, Td

pv

pv

pv

pv

Zdroj obrázku : Manuál SW Thermoflow SteamMaster

Příklad diagramu minimalizace škrcení ve ventilových bodech

54

Regulace turbín


Nevýhody :

• při změně provozů se značně mění teplota za regulačním stupněm, což má dopad do

tepelných namáhání a může přispívat k rychlejšímu čerpání životnosti, resp. naopak, pro

omezení těchto nepříznivých jevů může být omezena rychlost trendu výkonových změn

což snižuje provozní pružnost stroje (schopnost rychle reagovat na potřeby sítě).

• oběžné lopatky regulačního stupně

jsou vystaveny výrazně vyššímu

ohybovému namáhání od výkonu,

což může znamenat, že pro turbíny

největších výkonů není tento typ

regulace technicky řešitelný.

55

Regulace turbín

Skupinová (dýzová) regulace - způsoby realizace

a) traverzová regulace

b) vačková regulace

c) individuální servomotory

56

a) Traverzová regulace

Zdroj obrázků : prezentace P. Milčáka „Teorie parních

turbín I.“ pro pracovníky Doosan Škoda Power

Přívod páry

Vřeteno a kuželka ventilu

Pružiny pro rychlé uzavření ventilů

Přívod do dýzové skupiny (komory)

Ventilová komora

Ovládací pákoví

Regulace turbín - skupinová regulace

57

Traverzová regulace Výhody :

• jednoduché, levné

• princip je s výhodou používán i

pro vnitřní regulační stupně (tj.

regulované odběry)

Nevýhody :

• použití jen pro nižší tlaky a

průtoky páry

• možné problémy s kmitáním

ventilů na volně zavěšených

vřetenech

Seřízení charakteristiky - zdvihů - je možno pomocí nastavení matky na vřetenu


58

b) Vačková regulace

Zdroj obrázků : popis patentu z http://www.google.co.in/patents/US4903490 a J. Škopek : PARNÍ TURBINA Tepelný a pevnostní výpočet, příloha 51

Vřeteno a ventil

Pružiny pro rychlé uzavření ventilů

Přívod do dýzové skupiny (komory)

Ventilová komora

Ovládací pákoví

Vačková hřídel


59

Regulace turbín

Vačková regulace Výhody :

• použití i pro vyšší tlaky a

průtoky páry

• pomocí tvaru vaček je možno

individuálně nastavit i rychlost

(charakteristiku) otevírání

ventilu

Nevýhody :

• charakteristiky otevírání jsou

založeny na tvaru vaček, které

musí být přesně spočítané a

vyrobené

Seřízení charakteristiky - zdvihů - je možno pomocí nastavení úhlového otočení jednotlivé vačky.


60


c) Skupinová (dýzová) regulace - individuální servomotory

Výhody :

• charakteristiku otevírání ventilu je možno

podle potřeby měnit „pouhým pře-

programováním“ v řídícím systému regulace

• v případě nutnosti, lze provozovat i jako

škrtící regulaci (pomocí otevírání všech

ventilů najednou)

Nevýhoda :

• cena, neboť každý ventil má

vlastní ovládací servomotor

Jedná se o moderní řešení -

používané zpravidla v kombinaci s

elektronickým regulačním systémem

+ systémem vysokotlakové

hydrauliky pro ovládání ventilů





pa, Tapa, TaRYCHLO-

ZÁVĚRNÝ VENTIL


pd, Td

pd, Td

pv

pv

pv

pv

61

Regulace turbín

Zdroj : prezentace P. Milčáka „Teorie parních turbín I.“

pro pracovníky Doosan Škoda Power

3) Regulace klouzavým tlakemZákladní oběh při nominálním výkonu a tlaku

Upravený oběh s nižším tlakem při sníženém výkonu

Snížení měrné čerpací práce

• Vstupní tlak, který byl de facto dosažen napájecím

čerpadlem, se při škrtící regulaci pouze maří.

• => Princip regulace klouzavým tlakem spočívá

v tom, že tlak není regulován škrcením před

turbínou, ale změnou stlačení (a tím i změnou

příkonu) napájecího čerpadla.

• pára je přiváděna plně otevřenými ventily do

společné obvodové komory

• výhodná regulace především pro bloky velkých

výkonů se stabilním provozem

62Strana 187

Porovnání diagramů

expanze v turbíně

při regulaci

klouzavým tlakem a

regulaci škrcením

Regulace turbín

63

Regulace turbín

Regulace klouzavým tlakem

Výhody :

• k regulaci stačí jen jeden regulační ventil (který je zde ale na rozdíl od

škrtící regulace plně otevřen)

• regulační stupeň má zpravidla totální ostřik, tj. pára je rozváděna k

rozváděcím lopatkám jedním společným „okružním kanálem“

• nastává pouze malá změna teploty s výkonem

• úspora čerpací práce napájecího čerpadla => pozitivní vliv do snížení

vlastní spotřeby resp. do tepelné účinnosti (pokud je do ní čerpací

práce započítána …)

Nevýhody :

• použitelná jen pro blokové uspořádání 1 kotel -> 1 turbína (resp. u PPC více kotlů -> 1 turbína) -

nelze ji využívat při sběrnicovém uspořádání (tj. kdy více kotlů dává páru pro více turbín)

• zdlouhavější regulační pochod (pro rychlé výkonové změny se musí kombinovat se škrtící reg.)

=> podobné jako u škrtící

regulace

Pozn.: I tak je ale tepelná účinnost v částečných provozech horší než u

skupinové regulace ! …

64

Regulace turbín

Regulace modifikovaným klouzavým tlakem

Zdroj obrázku : http://www.powermag.com/constant-and-sliding-pressure-options-for-new-supercritical-plants/

Pro výkony 85% - 100% provoz s pevným tlakem – pro rychlé výkonové změny

Linie čistě klouzavého tlaku -> plně otevřené ventily

Linie modifikovaného klouzavého tlaku -> reálná provozní char.

Při výkonu 85% max. škrtící rezerva ve ventilech

• využívá podobností

regulací škrcením a

regulací klouzavým

tlakem a je určitým

kompromisem jejich

výhod a nevýhod

• pro provozy blízké

100% je regulace

škrtící -> umožní

rychlé výkonové

změny

• pro nižší výkony tlak

klouže dolu jako u

regulace klouzavým

tlakem

• pro nejnižší výkony

se tlak kvůli kotli

stabilizuje ->

regulace má opět

charakter škrtící

Pro výkony 0% - 35% provoz s pevným tlakem – pro stabilitu kotle

65

Regulace turbín - shrnutí použití jednotlivých způsobů

Regulace škrcením Skupinová (dýzová)

regulace

Regulace

(modifikovaným)

klouzavým tlakem

• U velkých turbín na sytou páru

v jaderných elektrárnách.

• Počítá-li se s tím, že turbína bude po

většinu provozní doby pracovat se

jmenovitým výkonem.

• Podílí-li se turbína na regulaci

frekvence, je při škrtící regulaci menší

teplotní namáhání materiálu. Turbína

má pak delší životnost.

• Při vysokých tlacích vstupní páry

(nadkritické parametry) kdy je obtížné

s ohledem na namáhání lopatek

provést částečný ostřik.

• U kondenzačních

turbín středních a

malých výkonů.

• U protitlakových

turbín a u

vysokotlakých částí

turbín

s regulovaným

odběrem.

• u kondenzačních

turbín velkých

výkonů s vysokým

tlakem admisní

páry

• u bloků s pružným

kotlem

Strana 192

Regulační ventily

66

67

Regulační ventily

Zdroj obrázků : tabulky TEZ208, a RT17

Cíle při návrhu regulačních ventilů :

• vhodná charakteristika mezi zdvihem

ventilu a průtokem ventilem

• minimální tlaková ztráta plně otevřeného

ventilu

• přijatelné síly pro otevírání ventilu

(odlehčené ventily)

• přijatelné dynamické chování (omezení

kmitání a vibrací ventilů)

• spolehlivé a těsné uzavření ventilů

Difuzor - umožňuje „přeměnu“ kinetické energie (neboť nejužším průřezu ventilu - v sedle je vysoká rychlost proudění páry) zpět na tlakovou energii a snižuje

tak tlakovou ztrátu plně otevřeného ventilu.

Vedení vřetena

ventilu

Odlehčovací kuželka

Kuželka ven

tiluHlavní kuželka

ventilu

Uniklá pára ale nesmí

roztočit turbínu !

68

Regulační ventily

Příklady provedení

regulačních ventilů :

Zdroj : tabulky TEZ208, a RT17 a : Jan Škopek : Tepelné turbíny a turbokompr.

REGULAČNÍ KLAPKA

DVOUSEDLÝ VENTIL

KULOVÝ VENTIL

PROFILOVANVÝ VENTIL

Vnitřní regulační ventily

69

70


Vnitřní regulační ventily jako zařízení pro realizaci velkých „regulovaných“ odběrů páry z

parních turbín při kogeneraci

• tlak v odběrovém místě je aktivně regulován zařízením

přímo uvnitř průtočné části turbíny, jímž mohou být : vnitřní

regulační ventily, regulační mezistěna nebo vstupní ventily

do NT dílu turbíny

• hodí se i pro velké odběry páry

• odběry je možné takto regulovat ve velmi širokém provozním

rozsahu, nezávisle na průtoku páry stupněm následujícím za

odběrovým místem

• mohou „podržet“ i blízký vyšší neregulovaný odběr

• provedení je komplikované a zvětšuje cenu a axiální délku

stroje

• proto se v průtočné části aplikují nanejvýše dva

• nejdou realizovat pro velmi vysoké tlaky (ne vyšší než 45 bar

resp. cca 50% admisního tlaku).

71


Konstrukční provedení vnitřní regulačních ventilů

Zdroj : Kučera J.: Modern Steam Turbines for Co-generation Units, Dresden 2002

Jednosedlé nebo dvousedlé ventily odvozené z designu vstupních

ventilů.

• hodí se pro regulaci středně vysokých tlaků

• umožňují skupinovou regulaci => vyšší účinnost

• aplikace omezena tlaky cca od 6 bar do cca 45 bar

• výrazně prodlužují axiální délku turbíny

72


Konstrukční provedení regulačních mezistěn

Zdroj : Kučera J.: Modern Steam Turbines for Co-generation Units, Dresden 2002

pohyblivá část

nepohyblivá část

Pohyblivá část umožňuje postupně uzavírat průtočný kanál

rozváděcích lopatek a tím měnit průtočnou charakteristiku stupně.

• hodí se pro regulaci nižších tlaků

• konstrukčně jednodušší a úspornější z hlediska axiální délky

• aplikace omezena tlaky pod cca 13 bar

• regulace škrcením - snižuje se účinnost expanze

Děkuji za pozornost

73

Documents

PTK 3 2018 - home.zcu.czhome.zcu.cz/~kuceraj/PTK/PTK_prezentace/PTK_3_2018.pdf · Vícetělesové parní turbíny 5 Nevýhody používání vícetělesových turbín -opakování