178
независимой выработкой электроэнергии [19]. В
теплофикационном режиме выработка электроэнергии
напрямую зависит от теплофикационной нагрузки. Для
достижения максимального КПД станции сброс пара в
конденсатор поддерживают на минимальном допустимом
уровне (5-10% от максимального возможного сброса). В
случае аварийной ситуации в электроэнергетической
системе основной задачей становится минимизация
дефицита,
соответственно,
ТЭЦ
переводится
в
теплофикационный режим с независимой выработкой
электроэнергии.
В
данном
режиме
выработка
электроэнергии повышается прямо пропорционально
увеличению сброса пара в конденсатор. Все применяемые
паровые турбоагрегаты можно разделить на четыре типа:
конденсационные
(К),
теплофикационные
(Т),
теплофикационные с промышленным отбором пара (ПТ) и
турбины с противодавлением (Р). Для каждого типа турбин
был применен собственный подход формирования
зависимостей на основании графиков и диаграмм,
представленных в типовых характеристиках (ТХ) и
руководящих документах (РД).
A.
Конденсационные турбины
Основной особенностью турбин типа К является
отсутствие отборов пара. Соответственно, тепло,
подводимое к турбине, расходуется только на генерацию
электроэнергии
N
(МВт), после чего отработанный пар
идет на конденсатор. Для данного типа турбин
рассмотрено
пять
типовых
характеристик,
соответствующих
турбоагрегатам
с
различными
номинальными мощностями. По данным анализа
определено, что зависимость генерации электроэнергии от
количества подводимого тепла является линейной (1), при
этом в зависимости от номинальной мощности меняются
коэффициенты
a
и
b
. Результаты расчетов коэффициентов
представлены в таблице 1.
0
Q a N b
=
+
(1)
Таблица I.
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА КОЭФФИЦИЕНТОВ ТУРБИНЫ ТИПА
К
Коэффициенты
Номинальная мощность турбины, МВт
0-60
60-120
120-
330
330-
550
550-
a
2,289
2,126
1,908
1,933
-
b
3,4115
6,01
19,71
-7,4785
-
B.
Теплофикационные турбины
Теплофикационные турбины представляют большую
сложность для анализа, нежели конденсационные, так как
для них необходимо учитывать вынужденную выработку
электроэнергии в зависимости от количества тепла,
отбираемого из турбины.
По результатам рассмотрения
трех типовых
характеристик определено, что для всех паровых турбин
типа Т справедлива следующая зависимость:
0,685 14
тф
т
N
Q
=
−
, (2)
где
тф
N
(МВт) - вынужденная мощность при мгновенном
значении теплового отбора
т
Q
(Гкал/ч).
Полная
мощность,
генерируемая
турбиной,
складывается из вынужденной и конденсационной
мощностей.
В
теплофикационном
режиме
конденсационная мощность принимается минимально
допустимой и равна 5,5% от номинальной. В
теплофикационном режиме с независимой выработкой
электроэнергии конденсационная мощность может
повышаться, за счет чего и будет регулироваться
генерация.
В связи с отсутствием графиков, на которых отражены
все три параметра (
N, Q
т
, Q
0
), конечная зависимость имеет
такой же вид, что и для турбин типа К. Коэффициенты
представлены в таблице 2.
Таблица II.
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА КОЭФФИЦИЕНТОВ ТУРБИНЫ ТИПА
Т
Коэффициенты
Номинальная мощность турбины, МВт
0-60
60-120
120-220
a
2,18
2,226
2
b
1,4392
-9,584
21,961
C.
Турбины с противодавлением
Для турбин типа Р характерен только один режим
работы – теплофикационный. Главной сложностью при
моделировании данного типа турбин является наличие
только одной типовой характеристики, что не позволяет
описать различные уровни мощности турбин типа Р. В
связи с этим примем допущение, что имеющаяся
характеристика описывает все турбины типа Р. В этом
случае уравнение (3) описывает зависимость между
вынужденной генерацией электроэнергии от количества
отбираемого пара
Q
п
(Гкал/ч).
0,3081 18,3913
тф
п
N
Q
=
−
, (3)
Промышленный отбор выражается через количество
тепла для унификации всех единиц измерения.
0
0, 2696 14,8424
п
Q
Q
=
−
, (4)
Количество подведенной к турбине теплоты
определяется по формуле (4). В данном случае
генерируемая мощность состоит из вынужденной и
конденсационной аналогично предыдущему типу турбин.
D.
Теплофикационные турбины с промышленным
отбором пара
Турбины типа ПТ представляют наибольшую
сложность для математического моделирования в связи с
тем, что для данного типа турбин
Q
0
зависит от трех
величин: генерации электроэнергии, теплофикационного и
промышленного отборов пара. Кроме того, для данного
типа турбин типовые характеристики не унифицированы:
тепловые отборы в разных документах представлены в
виде количества пара
D
(т/ч), соответственно для
унификации модели потребовался перевод количества пара
с количества тепла по формулам (5-7):
3
0
.
0
(840,3 )
10
п в
Q
i
D
−
=
−
, (5)
3
(
100)
10
п
п
п
Q i
D
−
= −
, (6)
3
( 100)
10
т
т
т
Q
i
D
−
=
−
, (7)
где
.
п в
i
,
п
i
и
т
i
(кДж∙моль
–1
) – энтальпии питательной
воды, промышленного и теплофикационного отборов
соответственно. Они представляют собой полиномы
второго порядка и определяются из графиков,
представленных в РД рассматриваемых турбин.
Искомая зависимость для турбин типа ПТ определяется
из диаграммы режимов, которая представляет собой
четырехмерный график, в котором отражена нелинейная
зависимость
Q
0
от мощности турбины и отборов пара. Для
