TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN ĐỐI ÁP B12-9.3/4.3

CHƯƠNG I PHẦN MỞ ĐẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 6 TÍNH NHIỆT CHO SƠ ĐỒ THỰC TẾ NHIỆT ĐIỆN ĐỒNG PHÁT CỦA NHÀ MÁY PHÂN ĐẠM NINH BÌNH VÀ SO SÁNH VỚI PHƯƠNG ÁN SƠ ĐỒ CHUẨN

6.5. TÍNH CHẾ ĐỘ THAY ĐỔI CỦA TUABIN ĐỐI ÁP B12-9.3/4.3

- Các thông số hơi: p0 = 98 bar; t0 = 540 0C ; pđa = 42 bar.

- Công suất điện tính toán của tuabin: NE = 12000 kw.

- Lượng hơi thoát: D = 60,4 kg/s = 217,44 T/h.

- Tuabin không có trích hơi gia nhiệt.

Tuabin đối áp có phân phối hơi bằng ống phun với 4 xupap điều chỉnh, trong đó có 3 xupap đảm bảo lưu lượng hơi tính toán (xupap thứ nhất có khả năng cho đi qua 40% lưu lượng hơi tính toán phần cao áp, còn xupap thứ hai và thứ ba là 30%).

Sẽ đạt được lưu lượng hơi cực đại khi mở cả 4 xupap và bằng 130% lưu lượng hơi tính toán. Tầng điều chỉnh của tuabin là tầng xung lực hai cấp tốc độ. Ở chế độ tính toán áp suất trong buồng điều chỉnh: p1 = 52,9 bar.

Sự phụ thuộc giữa nhiệt giáng sử dụng của dòng hơi trong tầng điều chỉnh hi và tỉ số áp suất trong buồng tầng điều chỉ1nh p1 trên áp suất trước các ống phun pon được thể hiện ở hình 6.4.

Hình 6.4: Sự phụ thuộc nhiệt giáng sử dụng của dòng hơi trong tầng điều chỉnh vào tỉ số áp suất trong buồng tầng điều chỉnh.

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 78 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH Hình 6.5: Sự phụ thuộc hiệu suất trong phần cao áp vào lưu lượng tương đối D1/D01.

Sự phụ thuộc hiệu suất trong tất cả các tầng không điều chỉnh phần cao áp ηIoi vào lưu lượng tương đối D1/ D01 được trình bày trên hình 6.5.

Phương pháp tính như sau:

- Cho lưu lượng hơi tương đối qua tuabin trong đó D1: lưu lượng hơi vào tuabin, D01: lưu lượng hơi tính toán trong tuabin, D1/ D01 thay đổi trong giới hạn từ 0,1 ÷ 1,3 (bảng 6.1). Xác định áp suất tương đối trong buồng tầng điều chỉnh p1/p0 (áp suất trước các ống phun của tầng điều chỉnh khi mở hoàn toàn các xupap có kể đến độ tiết lưu trong các cơ quan dẫn hơi: p01 = 93,1 bar).

- Với lưu lượng hơi tính toán D1/D01 = 1, xác định được áp suất tương đối p1/p01 = 52,9/93,1 = 0,568; còn các lưu lượng khác áp suất hơi tương đối sẽ được xác định bằng công thức:

2 2 2 2

1 1

0 01

52,9 42 42

93,1 93,1 . 93,1

p D

p D

⎡⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎤ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞

= ⎢⎜ ⎟ −⎜ ⎟ ⎥ ⎜ ⎟ +⎜ ⎟

⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

⎢ ⎥ ⎝ ⎠

⎣ ⎦

(bỏ qua ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ hơi trong buồng tầng điều chỉnh)

- Trên dòng 3 theo tỷ số áp suất p1/p0 nhờ mạng lưu lượng xác định lưu lượng hơi tương đối q0 qua các cụm ống phun với áp suất: p01 = 93,1bar; tức là khi xupap điều chỉnh tương ứng mở hoàn toàn.

- Trong các dòng 4 ÷ 7 là lưu lượng hơi qua các xupap so với lưu lượng hơi tính toán qua tuabin. Ở chế độ tính toán D1/D01 = 1, lưu lượng qua các xupap theo điều kiện bài toán tương ứng bằng:

4 . 0

01

D = DI

0.3

01

D = DII

3 . 0

01

D = DIII

0

01

D = DIV

- Trong trường hợp này, nếu áp suất tương đối p1/p0 ≤ ε* = 0.546, lưu lượng qua các xupap mở hoàn toàn không thay đổi và bằng giá trị tính toán.

Nếu tỷ số áp suất p1/p0, lớn hơn giá trị áp suất tới hạn, thì lưu lượng hơi qua xupap mở hoàn toàn sẽ giảm tỷ lệ với độ giảm q0 (dòng 3 bảng 6.1).

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 79 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH - Lưu lượng hơi qua xupap mở một phần bằng hiệu giữa lưu lượng hơi qua tuabin và lưu lượng hơi qua xupap mở hoàn toàn.

- Ví dụ, với lưu lượng hơi qua tuabin D1/D01 = 1,2 lưu lượng hơi tương đối qua xupap thứ 4 mở một phần bằng:

01

0, 4.0,988 0,395 DI

D = =

; 01 01

0,3.0,988 0, 296

II III

D D

D = D = =

;

01

1, 2 0,395 0, 296 0, 296 0, 212 DIV

D = − − − =

.

- Ở dòng 8 là lưu lượng tương đối q1 qua các cụm ống phun khi các xupap mở một phần. Đại lượng q1 được xác định bằng cách chia lưu lượng qua xupap mở một phần tương ứng (các dòng 4÷7 bảng 6.1 ) cho lưu lượng tới hạn lớn nhất qua từng cụm ống phun ấy (với áp suất ban đầu p0 = 93,1 bar ).

Bởi vì chỉ đạt được áp suất p0 = 93,1 bar khi qua các xupap mở hoàn toàn, nên lưu lượng tới hạn lớn nhất qua các xupap bằng:

4 . 1 0

4 . 0 4 . 0

0 01

max

=

=

= q D

DI

;

3 . 1 0

3 . 0 3 . 0

0 01

max

01 max

=

=

=

= D q

D D

D II

;

max

01 0

0,322 0,322 0,978 0,33 DIV

D = q = =

.

- Ví dụ, với lưu lượng hơi qua tuabin D1/ D01 = 1,2 lưu lượng hơi tương đối qua xupap thứ 4 mở một phần bằng:

1

0, 212

0,644 q = 0,33 =

.

- Các dòng từ 9÷12, theo lưu lượng hơi tương đối đi qua các cụm ống phun đã biết (dòng 8 ) theo áp suất tương đối sau các ống phun (dòng 2 ), nhờ mạng lưu lượng xác định áp suất tương đối sau các xupap điều chỉnh.

Đối với chế độ làm việc của tuabin, ứng với lưu lượng D1/ D01 = 1,2; khi lưu lượng hơi điều chỉnh bằng xupap thứ tư, p1/p01 = 0,613, q1= 0,644 , thì p0IV/p0

= 0,774 (xem hình 6.3).

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 80 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH

p /p = 0,7740IV 0 q

ε1

0,613 1 0,644

1

Hình 6.6: Cách xác định áp suất hơi tương đối sau các xupap.

Số liệu tính toán cho tuabin được trình bày trong bảng 6.1

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 81 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH Bảng 6.1: Bảng tính toán các chế độ cho tuabin đối áp

STT Đại lượng Ký hiệu Điều chỉnh xupap thứ 1

Xupap thứ 1 mở, điều chỉnh xupap thứ

2

Xupap thứ 1 và 2 mở, điều chỉnh xupap thứ 3

Xupap thứ 1÷3 mở, điều chỉnh xupap thứ 4 1 Lưu lượng hơi tương đối D1/Do1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 2 Áp suất tương đối trong

buồng tầng điều chỉnh p1/po 0.452 0.456 0.463 0.472 0.483 0.496 0.512 0.529 0.548 0.568 0.590 0.613 0.637 3

Lưu lượng hơi tương đối qua các xupap mở hoàn toàn

qo - - - 1 1 1 1 1 1 1 0.992 0.988 0.978

4 Lưu lượng hơi tương đối

qua xupap thứ nhất DI/Do1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.397 0.395 0.391 5 Lưu lượng hơi tương đối

qua xupap thứ hai DII/Do1 0 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.298 0.296 0.293 6 Lưu lượng hơi tương đối

qua xupap thứ ba DIII/Do1 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.2 0.3 0.298 0.296 0.293 7 Lưu lượng hơi tương đối

qua xupap thứ tư DIV/Do1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.108 0.212 0.322 8 Lưu lượng hơi tương đối

qua xupap mở 1 phần q1 0.25 0.5 0.75 1 0.333 0.667 1 0.333 0.667 1 0.328 0.644 0.979 9 Áp suất hơi tương đối sau

xupap thứ nhất poI/po 0.478 0.58 0.755 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 Áp suất hơi tương đối sau

xupap thứ hai poII/po 0.452 0.456 0.463 0.472 0.54 0.715 1 1 1 1 1 1 1 11 Áp suất hơi tương đối sau

xupap thứ ba poIII/po 0.452 0.456 0.463 0.472 0.483 0.496 0.512 0.58 0.736 1 1 1 1 12 Áp suất hơi tương đối sau

xupap thứ tư poIV/po 0.452 0.456 0.463 0.472 0.483 0.496 0.512 0.529 0.548 0.568 0.635 0.774 1 13 Hơi đi qua các xupap mở

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 82 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH hoàn toàn

Lưu lượng tương đối D'/Do1 - - - 0.4 0.4 0.4 0.7 0.7 0.7 1 0.992 0.988 1.3 Tỷ số áp suất p1/pon - - - 0.472 0.483 0.496 0.512 0.529 0.548 0.568 0.578 0.59 0.602 Nhiệt giáng sử dụng h'1 - - - 154 150 137 142 140 138 137 124 120 112 Hơi bị tiết lưu qua các

xupap điều chỉnh

Lưu lượng D"/Do1 0.1 0.2 0.3 0 0.1 0.2 0 0.1 0.2 0 0.108 0.212 0 Tỷ số áp suất p1/pon 0.988 0.787 0.613 - 0.895 0.694 - 0.912 0.744 - 0.929 0.792 - 14

Nhiệt giáng sử dụng h"1 50 52 100 - 10 72 - 15 62 - 23 39 - 15 Entanpi trong buồng tầng

điều chỉnh i1 3433 3431 3383 3329 3361 3368 3341 3359 3362 3346 3369 3377 3371

16 Áp suất trong buồng tầng

điều chỉnh p1 42.12 42.49 43.09 43.93 44.97 46.22 47.65 49.25 51.01 52.90 54.91 57.04 59.26 17 Nhiệt giáng lý thuyết của

các tầng không điều chỉnh HIo 2 4 8 14 22 31 40 51 62 74 85 98 109 18 Hiệu suất trong của các

tầng không điều chỉnh ηIoi 0.625 0.74 0.78 0.805 0.82 0.825 0.83 0.835 0.84 0.84 0.84 0.835 0.82 19 Nhiệt giáng sử dụng của

các tầng không điều chỉnh HIi 1.25 2.96 6.24 11.27 18.04 25.58 33.2 42.585 52.08 62.16 71.4 81.83 89.38 20 Nhiệt giáng sử dụng của

tubin Hi 51.3 55.0 106.2 165.3 140.0 140.9 175.2 167.0 173.2 199.2 185.5 187.5 201.4 21 Hiệu suất của tubin ηi 0.203 0.218 0.422 0.656 0.556 0.559 0.695 0.663 0.687 0.790 0.736 0.744 0.799 22 Lưu lượng hơi D1 6.04 12.08 18.12 24.16 30.2 36.24 42.28 48.32 54.36 60.4 66.44 72.48 78.52 23 Công suất trong cua tuabin Pi 310 664 1925 3993 4229 5107 7407 8068 9415 12029 12324 13591 15812

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 83 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0,2

0 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

D /D1 01 D/D01

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

0,2

0 0,4 0,6 0,8 1,0

D /D1 01 p/p0

D / DI01D / DII01D / DIII01D / DIV01

p /p0I 0 p /p0II 0 p /p0III 0 p /p0IV 0

p /p 1 0

Hình 6.7: Sự phân phối lưu lượng hơi giữa các cụm ống phun và sự phân bố áp suất sau các xupap điều chỉnh của tuabin đối áp.

Hình trên là sự phân phối lưu lượng hơi giữa các cụm ống phun và sự phân bố áp suất sau các xupap điều chỉnh của tuabin đối áp.

Hình vẽ này minh họa các dòng 2,4 ÷ 7 và 9 ÷ 12 của bảng 6.1.

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 84 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH

i o

p = 93,1 bar o p on

p = 42 bar da

p 1 h' i

h" i

i

i

o

I

I

Hình 6.8: Xác định nhiệt giáng của tầng không điều chỉnh tuabin đối áp.

Dòng 13 thể hiện lưu lượng hơi đi qua các xupap mở hoàn toàn: dòng đầu tiên là lưu lượng, dòng thứ hai là tỷ số áp suất trong buồng tầng điều chỉnh p1 so với áp suất trước các ống phun p0n, dòng thứ ba là nhiệt giáng sử dụng hi trong tầng điều chỉnh khi dòng hơi đi qua các xupap mở hoàn toàn. Đại lượng hi được xác định theo tỷ số áp suất p1/p0n nhờ hình 6.3.

Dòng 14 cũng là các đại lượng này được tính cho dòng hơi bị tiết lưu qua xupap điều chỉnh.

Ở dòng 15 là nhiệt giáng của hơi trong buồng tầng điều chỉnh sau khi pha trộn dòng hơi qua các xupap mở hoàn toàn với thiết bị tiết lưu qua xupap điều chỉnh:

h kJ kg

D h D D i D

i ( . i . ''i) /

1 ' ''

1 ' 0

1 = − +

Ở dòng 17 là nhiệt giáng lý thuyết của tầng không điều chỉnh trong phần cao áp H0I được tra theo giản đồ i-s (hình 6.8)

ĐÀO HOÀNG ANH – KHÓA 2009 85 KỸ THUẬT NHIỆT – LẠNH Dòng 18 tra theo hình 6.5 là hiệu suất trong của tầng không điều chỉnh với lưu lượng hơi khác nhau vào tuabin.

Dòng 19 xác định nhiệt giáng sử dụng của tầng không điều chỉnh ở tuabin đối áp: HiI = H0I.η0iI

Dòng 20 là nhiệt giáng sử dụng của toàn tuabin:

Hi = i0 – i1 + H0I .η0iI

Dòng 21 là hiệu suất tuabin (xem hình 6.5):

η0i = Hi/H0

Các dòng 22 và 23 được xác định sau khi xác định được lưu lượng hơi đi qua tuabin.