Относительных расширений

Еще в 1927 г. в СССР разработано распределение нагрузок между параллельно работающими электростанциями в соответствии с их технико-экономическими данными. По этой теории наивыгоднейшее распределение между отдельными электростанциями и агрегатами должно производиться по методу относительных приростов расходов тепла. Согласно этому методу экономичность системы параллельно работающих агрегатов возрастает при передаче нагрузки на агрегат, который имеет меньший относительный прирост затрат, даже при том, что этот агрегат может иметь меньший к. п. д.

методом равенства относительных приростов расхода топлива.

Наименьшие удельные расходы топлива достигаются при распределении нагрузок между котлами методом равенства относительных приростов расхода топлива.

Правило распределения общей нагрузки между котлами с соблюдением .равных относительных приростов расхода топлива, помимо вогнутых расходных характеристик, применимо также [Л. 64] для случаев, когда одна из них вогнутая, а другая прямолинейная или выпуклая, но кривизна последней в сопряженных точках1 меньше кривизны вогнутой расходной характеристики. В этих случаях также обеспечивается соблюдение необходимого условдя для получения минимума суммарного расхода' топлива, т. е. не только первая производная суммарного

1 Сопряженными точками называют точки расходных характеристик различных котлов, обладающие одинаковыми значениями относительных приростов расхода топлива.

Если характеристики котлоагрегатов выражаются прямыми линиями с различным наклоном, то распределение нагрузки между котлами по методу равных относительных приростов неприменимо, поскольку в этом случае каждый из агрегатов имеет постоянный относительный прирост расхода топлива и эти приросты ле равны. В этом случае для достижения минимума расхода топлива котлоагрегат с меньшим наклоном характеристики должен быть загружен до полной производительности, а остальную часть нагрузки принимает котлоагрегат с более крутой характеристикой.

При невозможности или сложности применения метода равенства относительных приростов расхода топлива пользуются двумя другими, рекомендованными выше, методами распределения яагрузки между котлами — по принципу наибольшего к. п. д. или пропорционально производительности котлов. На рис. 7-3,а для котлов с номинальной производительностью № 1 — 10 и № 2 — 4 т/ч нанесены характеристики расхода топлива (В), линии к. п. д. (ц) и кривые относительных приростов расхода

Пользуясь кривыми относительных приростов, можно определить наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами котельной. Например, сечение 1г — Л в точках /2 и I1 равных относительных приростов расхода топлива показывает, что при нагрузках котла № 1 в 9,7 т/ч и котла № 2 в 3,6 т/ч наивыгоднейшим образом обеспечивается общая нагрузка котельной в 13,3 т/ч; сечение 22 — 2] показывает, что паролроизводительность котельной в 15 т/ч следует распределить между котлами № 1 и 2 соответственно в 10,8 и 4,2 т/ч и т. д.

расходы тепла (удельные или относительные приросты отдельных агрегатов) равны между собой, т. е. требование равенства относительных приростов. При параллельной работе агрегатов с одинаковыми характеристиками условию А! — г2 соответствует одинаковая величина нагрузки каждого агрегата. На фиг. 313 показан пример теоретической характеристики и соответствующей кривой относительного прироста. Величина производной

равенства относительных приростов (кривая 5).

Как видно из фиг. 315,6, наименьшие удельные расходы тепла достигаются при равенстве относительных приростов. В табл. 95 приведено соответствующее распределение нагрузки, а на фиг. 316 — порядок последовательного включения и загрузки всех трех турбогенераторов А, Б и В при последовательном повышении нагрузки станции. Включение 'новых агрегатов определяется требованием минимума расхода тепла и производится при нагрузках, определяемых пересечением кривых удельных расходов тепла, соответствующих различному числу работающих агрегатов и определенных из условия равенства относительных приростов. Как видно из табл. 95 и фиг. 316, включение дополнительного агрегата для обеспечения минимального расхода тепла производится до достижения максимальной нагрузки агрегатов, при нагрузках станции 48,5 и 91 тыс. кет.

Бротц оговаривается, что для слоев, псевдоожижен-«ых газами, эта корреляция пригодна лишь для относительных расширений Я/Япу.= (1— тп.у)/(1 — т) < 1,15-f--г-1,20. При дальнейшем увеличении скорости фильтрации наступают сильные пульсации уровня слоя и верхняя граница слоя становится неопределенной.

Корреляция Лева, указывающая на монотонное возрастание колебаний уровня псевдоожиженного газами слоя, по-видимому, неприменима для области больших относительных расширений слоя Я/Яп.у>3-ь-4, так как неоднородность слоя тогда ослабевает и опытные данные [Л. 657 и 942], свидетельствуют о появлении снова определенной верхней границы псевдоожиженного слоя.

В подавляющем большинстве случаев область неустойчивых режимов неоднородного псевдоожижения — область сильных колебаний или даже отсутствия определенной верхней границы слоя — является нерабочей уже из-за большого уноса материала из слоя. Поэтому практически важно знать границы этой области, предельные значения чисел псевдоожижения или относительных расширений слоя.

Существенно тормозится унос, если велико сопротивление слоя процессу «диффузии» мелочи к поверхности слоя. Существует даже некоторая равновесная концентрация мелочи, зависящая для данной псевдоожижен-ной системы от скорости фильтрации, по крайней мере для области малых относительных расширений слоя. Равновесное остаточное содержание мелочи связано с тем, что в зависимости от этой степени расширения то или иное количество мелких частиц заперто в промежутках между крупными и, по Травинскому, не переносится к свободной поверхности псевдоожиженного слоя, так как при малом содержании мелочи уменьшаются подвижность частиц в слое и его перемешивание. Равновесное содержание мелочи резко увеличивается с уменьшением скорости фильтрации. Так, например, в условиях опытов Лева [Л. 988] уменьшение скорости фильтрации с 0,40 до 0,33 м/сек увеличивало равновесное содержание мелочи примерно с 1,6 до 5%. Поэтому псевдоожиженный слой при малых относительных расширениях может служить даже фильтром, удерживающим мелкие твердые частицы, поступающие с псевдо-ожижающим агентом. «Пылеемкость» подобных фильтров резко падает не только с ростом относительного расширения слоя R (или скорости фильтрации), но и с уменьшением отношения n = djD диаметра мелочи, удерживаемой в слое, к диаметру крупных частиц. X. Травинакий приводит следующее приближенное выражение для подсчета равновесной концентрации мелких шарообразных частиц в псевдоожижениом слое крупных: 224

А. К. Бондарева [Л. 728] определяла аст центрального электрического нагревателя (стержня диаметром 10 мм), погруженного в псевдоожиженный воздухом слой речного песка в трубе диаметром 82 мм, одновременно с измерением эффективной теплопроводности слоя. Численные значения полученных ею аст много выше, чем у других исследователей, поскольку последние, как уже отмечалось, отождествляли аот с коэффициентами теплопередачи от стенки до ядра слоя, а Бондарева расчленила суммарное термическое сопротивление теплопередаче на 1/аст.пл и б/ЯЭф. Здесь мы обозначили: аст.пл — «пленочный» коэффициент теплообмена стенки при отдельном учете сопротивления эффективной теплопроводности; б — расстояние от стенки до места измерения температуры слоя. Численные значения аот.пл нуждаются в уточнении, поскольку требуется уточнить профили температур слоя. Коэффициенты аст.пл, полученные Бондаревой, показаны на рис. 10-15. Максимум аст.дл лежит в области невысоких относительных расширений слоя (порядка 1,2). Нет данных об определении подобных коэффициентов другими исследователями. Какая-то доля расхождений между численными значениями аст У различных исследователей может объяс-

С учетом сказанного произведен подсчет относительных расширений для ряда турбин. Здесь рассмотрены участки ротора и статора одинаковой длины, ограниченные торцами цилиндров (кроме турбины ВПТ-25-3, у которой отброшены 3 последние ступени, практически не дающие относительных удлинений). Остальные участки до гребня упорного подшипника в период пуска прогреваются слабо и мало влияют на общее относительное расширение турбины. Расчет сделан для нагрева ротора на А/р= = 100°С; действительная величина нагрева может быть значительно больше (для турбин с противодавлением и для ц. в. д. в 2—3 раза). Результаты расчета приведены в табл. 12.

Для активных турбин радикальным способом уменьшения относительных расширений является применение двойного цилиндра с невысоким давлением в наружном цилиндре и хорошим его прогревом. В некоторых случаях для замедления расширения ротора могут быть использованы насадные диски и втулки.

* Естественно, что увеличение веса барабана, кроме уменьшения относительных расширений, вызовет и другие изменения, в частности возрастут термические напряжения, что потребует снижения скорости награва.

Последствия, вызываемые высокой температурой, были устранены в этой турбине осуществлением ряда конструктивных мероприятий. Ротор, облопачивание и цилиндр сделаны из сталей аусте-нитного класса, в частности, не дающих окалины. Для уменьшения относительных расширений диафрагмы и обоймы уплотнений сделаны также из сталей аустенитного класса. Выдержана полная симметрия цилиндра относительно горизонтальной плоскости. Устроен паровой обогрев фланцев горизонтального разъема, которые получаются очень толстыми. Применено охлаждение штоков клапанов паром с температурой 450° С для повышения твердости штоков и втулок при работе и предотвращения их заедания, а также охлаждение переднего конца вала в уплотнениях.

Величины зазоров в проточной части тщательно проверяются 'при монтаже и при каждой ревизии турбины с занесением их в специальный формуляр. Измерение зазоров производится всегда 'При одном определенном осевом положении роторов, когда упорный гребень прижат к рабочим колодкам упорного подшипника. В этом же положении выставляют на нулевое положение стрелки указателей относительных расширений всех роторов. На шкалах указателей отмечают пределы допустимых относительных расширений, превышать которые ни при каких обстоятельствах нельзя ввиду возможных задеваний в проточной части.

Приведенные примеры показывают, как важно не ослаблять внимания в наблюдении за турбиной даже при стоянке. Целесообразно вести записи в суточной ведомости показателей температур металла и относительных расширений до полного остывания турбины. Ведя эти записи и наблюдая за показаниями регистрирующих (самопишущих) приборов, внимательный эксплуатационник всегда заметит появление какого-либо отклонения в процессе остывания.