Determining the idle mode of the last stages of powerful steam turbines for wet steam area

Abstract

Increasingly, low-capacity electricity generating installations using renewable energy sources are becoming widespread. They bring imbalance to the energy system. Frequency control is carried out using powerful steam turbines. To ensure reliable and efficient operation of powerful steam turbines, it is important to understand the processes occurring in the last stages of the low-pressure cylinder. At present, there is no approach to determining the idle mode (the moment of transition from the generation of mechanical power to its consumption) for large fanning stages. The purpose of the work is to develop an approach to estimating the relative volumetric steam flow rate of steam for large fanning stages, which characterizes the idle mode. This goal is achieved by developing a dependence to determine the idle mode for large fanning stages at nominal operating mode in a compressible medium using the results of an experimental study of model stages for high power turbines. The most important result is the satisfactory agreement between the values of volume flow rate obtained during the calculation, using the proposed method, with experimentally studies for the T-250/300-240 turbine last stage. The calculation error is about 3%. The significance of the results obtained is that the proposed approach allows determining the idle mode of the low-pressure cylinder stages of steam turbines quickly and accurately during operation and design, which makes it possible to increase the efficiency and reliability of power units.

Din ce în ce mai mult, instalațiile de generare a energiei electrice de capacitate redusă, care utilizează surse regenerabile de energie devin larg răspândite. Ele aduc dezechilibru sistemului energetic. Controlul frecvenței se realizează folosind turbine cu abur puternice. Pentru a asigura o funcționare fiabilă și eficientă a turbinelor cu abur puternice, este important să înțelegem procesele care au loc în ultimele etape ale cilindrului de joasă presiune. În prezent, nu există nicio abordare pentru determinarea modului inactiv (momentul de tranziție de la generarea puterii mecanice la consumul acesteia) pentru etapele mari de ventilare. Scopul lucrării este de a dezvolta o abordare a estimării debitului de abur volumetric relativ al aburului pentru etapele mari de ventilare, care caracterizează modul inactiv. Acest obiectiv este atins prin dezvoltarea unei dependențe pentru determinarea regimului de repaus pentru treptele mari de ventilare la regimul nominal de funcționare într-un mediu compresibil folosind rezultatele unui studiu experimental al treptelor model pentru turbine de mare putere. Rezultatul cel mai important este aprobarea acordului satisfăcător între valorile debitului volumic obținute în timpul calculului, folosind metoda propusă, cu studii experimentale pentru ultima treaptă a turbinei T-250/300-240. Eroarea de calcul este ≈3%, ceea ce este destul de precis. Semnificația rezultatelor obținute este că abordarea propusă permite determinarea modului de mers în gol al treptelor cilindrului de joasă presiune ale turbinelor cu abur rapid și precis în timpul funcționării și proiectării, ceea ce face posibilă creșterea eficienței și fiabilității unităților de putere.

Все большее распространение получают электрогенерирующие установки малой мощности на возобновляемых источниках энергии. Они вносят дисбаланс в энергетическую систему. Регулирование частоты осуществляется с использованием мощных паровых турбин. Для обеспечения надежной и эффективной работы мощных паровых турбин важно представлять процессы, протекающие в последних ступенях цилиндра низкого давления. В определенный момент (наступление режима холостого хода) последние ступени цилиндра низкого давления переходят от выработки механической мощности (турбинный режим) к ее потреблению (малорасходный режим). Малорасходный режим может сопровождаться значительным повышением температуры лопаточного аппарата для теплофикационных турбин и повышенным износом для турбин конденсационного типа. В настоящее время подход к определению режима холостого хода (момент перехода от выработки механической мощности к ее потреблению) для ступеней большой веерности цилиндра низкого давления отсутствует. Целью работы является разработка и предложение подхода для оценки относительного объемного расхода пара применительно к ступеням большой веерности, который дает возможность определять наступление режима холостого хода. Поставленная цель достигается путем разработки зависимости для определения характеристики холостого хода для ступеней большой веерности при номинальном режиме работы в сжимаемой среде при использовании результатов экспериментального исследования модельных ступеней для турбин большой мощности. Наиболее существенным результатом является разработанный и предложенный метод определения режима холостого хода для ступеней большой веерности, верифицированный с имеющимися результатами натурных испытаний последней ступени турбины Т-250/300-240. Значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемый подход позволяет быстро и достаточно точно определять режим холостого хода ступеней цилиндра низкого давления паровых турбин при эксплуатации и проектировании, что дает возможность повысить экономичность и надежность работы энергоблоков в целом.