Расчет схемы турбоустановки в среде Excel.

Данный расчёт является инженерным поверочным расчётом тепловой схемы энергоблока Т-110-12,8. Расчёт выполняется в среде Excel, однако предварительно необходимо произвести работу по аналитическому выводу расчётных формул и определению давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов.

Структура расчёта:

• расчёт давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов;
• предварительный расчёт энтальпии пара по ходу проточной части турбины;
• итеративный расчёт системы регенеративного подогрева;
• расчёт основных технико-экономических показателей энергоблока.

2.1. Исходные данные к расчёту.

Давление в конденсаторе ;

Теплофикационная нагрузка ;

Расход сетевой воды Dсв=930 кг/с;

Расходы пара через отсеки, давления в камерах отборов и КПД отсеков в опорном режиме(табл. 2).

Таблица 2 Характеристики опорного режима турбины

Номер отбора	Ступени турбины	Давление в камере отбора в опорном режиме, МПа	Расход пара через отсек в опорном режиме, кг/с	КПД отсека в опорном режиме
Свежий пар		12,75		-
РС		7.780	124.47	0.63
	2-9	3.110	123.39	0.831
	10-12	2.119	117.60	0.812
	13-14	1.138	110.36	0.842
	15-17	0.535	104.28	0.848
	18-19	0.289	101.50	0.85
	20-21	0.128	97.19	0.833
	22-23	0.0644	59.44	0.847
На выхлопе турбины		0,00294	8.166	Нет

2.2. Расчет листа «Теплофикационная Установка».

Температуры обратной сетевой воды равна63,5⁰С. Это значение было установлено нами по графику на рис.1.5 для данного режима работы. Определяем значение энтальпии сетевой воды за ПСГ-2:

Оценив давление сетевой воды за ПСГ2 и зная энтальпию, определяю температуру сетевой воды за ПСГ-2.

С учетом величины недогрева определяется температура насыщения и давление в корпусе ПСГ-2:

Приняв величину потери давления в линии отбора на ПСГ-2 равной (по рекомендации преподавателя) определяем давление в верхнем теплофикационном отборе.

Для расчета давления пара в камере нижнего теплофикационного отбора задаюсь следующими итеративными переменными:удельной теплотой, отдаваемой паром в ПСГ1( ) (затем уточняю после расчета листа «РегенСис»), расходом пара в ПСГ-1( ). Также задаюсь расходом пара в конденсатор .

Задавшись, этими итеративными величинами определяю значение энтальпии сетевой воды за ПСГ-1:

Зная давление сетевой воды за ПСГ-1 и ее энтальпию, определяю температуру сетевой воды.

С учетом величины недогрева определяется температура насыщения и давление в корпусе ПСГ-1:

Приняв величину потери давления в линии отбора на ПСГ-1 равной (по рекомендации преподавателя) определяем давление в нижнем теплофикационном отборе:

Далее в нижней таблице рассчитываем величину давления в камере нижнего теплофикационного отбора через уравнение Стодола-Флюгеля:

Далее в нижней ячейке записываю разность между двумя значениями давления в нижних теплофикационных отборах, рассчитанных по уравнению Стодола-Флюгеля и через расход пара в ПСГ-1. После чего определяю истинный расход пара в ПСГ-1 методом итераций, которые осуществляю с помощью встроенной функции «Поиск решения» в Excel.

Критерием окончания итераций является значение разницы между давлениями менее 0.01%

Для расчета расхода пара в отсеке между двумя теплофикационными отборами задаюсь расходом пара в конденсатор, который затем определяю еще раз через пропускную характеристику диафрагмы:

Далее определяю разницу между принятым и рассчитанным значением расхода пара в конденсатор после чего провожу итерацию по расходу. Таким образом я провожу последовательно итерации по давлению и расходу.

2.3. Расчет листа «Давления, Энтальпии Отборов».

Вычисленные выше параметры воды конденсатно-питательного тракта будут использованы далее при расчёте регенеративной системы блока. Теперь можно переходить к первой итерации расчёта тепловой схемы в среде "Excel". Для этого на листе "Давления, энтальпии, отборы" в соответствующие ячейки заносятся давления в отборах, расходы через отсеки и КПД отсеков в опорном режиме, а также, с учётом заданной теплофикационной нагрузки, оцениваем расход пара в голову турбины кг/с, который впоследствии (при определении расхода пара в конденсатор) может быть изменён в ту или иную сторону, и расчёт необходимо повторить, начиная с этого момента. Определяем отношение расходов пара в голову в расчётном и опорном режимах. Давление на выходе из регулирующей ступени вычисляется пропорционально отношению расходов свежего пара в расчётном и опорном режимах . Подставляем полученные ранее значения давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов, а также давление в конденсаторе.

На первой итерации расчёта давления в камерах отборов оцениваются по формуле Стодолa-Флюгеля, но вместо отношения расходов пара через отсеки используется отношение расходов пара в рассчитываемом и опорном режимах:

Где , , , - давление на входе и выходе отсека в опорном и рассчитываемом режимах на первой итерации расчёта.

Будем использовать следующие функций, связывающих Exсel с WaterSteamPro, которые имеют следующий вид:

Определение энтальпии через давление и температуру:

Определение энтропии через давление и температуру:

Определение степени сухости через температуру и энтальпию:

Определение температуры через давление и энтальпию:

2.4. Расчет листа «Регенеративная система».

Давление в подогревателях рассчитывается по формуле:

- давление в подогревателе;

- давление в камере отбора на данный подогреватель;

- потеря давления в линии подвода греющего пара, %.

Таблица 3. Потери давления греющего пара в линиях на подогреватели

Подогреватель	ПВД-7	ПВД-6	ПВД-5	ПНД-4	ПНД-3	ПНД-2	ПСГ-2	ПНД-1	ПСГ-1
,%

По давлению в подогревателе определяется температура насыщения в нём. Температура основного конденсата и питательной воды на выходе из ПНД и ПВД определяется с учётом недогрева:

Энтальпия дренажа конденсата греющего пара ПНД принимается, как энтальпия насыщения при давлении в подогревателе. Энтальпия дренажа ПВД определяется с учётом переохлаждения по давлению в корпусе ПВД и температуре дренажа:

- температура основного конденсата на входе в ПВД, ^оС;

- недоохлаждение дренажа ПВД, ^оС.

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД-5 определяется по формуле:

- энтальпия питательной воды на выходе из питательного насоса, кДж/кг;

- энтальпия насыщения воды на выходе из деаэратора, кДж/кг;

Энтальпия основного конденсата и питательной воды через подогреватели, а также расходы греющего пара и его конденсата находятся на основе решения уравнений материального и теплового балансов подогревателей и точек смешения путём занесения соответствующих формул в ячейки листа "Регенеративная система" (расчётные уравнения приведены ниже на отдельном листе).

При решении уравнений группы ПНД приходится задаваться величиной энтальпии основного конденсата на входе в ПНД-2. В дальнейшем эта величина уточняется с использованием встроенной функции "Поиск решения" среды "Excel", так чтобы разность между значением энтальпии основного конденсата на входе в ПНД-2 и энтальпии основного конденсата на выходе предшествующей ПНД-1 точки смешения не превышала 0,005 кДж/кг.

На основе полученных значений расхода пара в подогреватели, а также значений протечек пара через уплотнения турбины (они приведены на листе "Регенеративная система"), получаем расходе пара через отсеки турбины на первой итерации. Эти значения рассчитываются в соответствующих ячейках листа "Итерации".

Вторая итерация расчёта регенеративной системы начинается с уточнения значений давлений пара в камерах отборов турбины на новом листе "Итерации", начиная с предшествующего верхнему теплофикационному отбору по формуле Стодолы-Флюгеля:

, , , - давление на входе и выходе отсека в опорном и рассчитываемом режимах на второй итерации расчёта; , - расход пара через отсек на второй итерации расчёта и в опорном режиме.

Энтальпия пара в отборах турбины на второй итерации рассчитывается с помощью специальных функций, связывающих Exсel с WaterSteamPro. Расчёт регенеративной системы на второй итерации проводится аналогично расчёту на первой итерации с использованием уточнённых значений давления пара в отборах турбины. Он приведён на листе "Регенеративная система 2". В результате расчёта получаем значения расходов пара по отсекам турбины. В силу того, что расчёт проводится итеративным методом, условием прекращения расчёта является значение итеративной разности расходов пара через отсеки равное 0.2 кг/с или меньше.