ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ПАРОТУРБИННАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА С АВТОНОМНЫМ РОТОРОМ ЦИЛИНДРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, СОЕДИНЕННЫМ С ОТДЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОМ

Область использования
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при разработке новых и реконструкции действующих теплофикационных паротурбинных энергоустановок.
Уровень техники
В процессе эксплуатации теплофикационных турбин при работе в осеннее-зимний период на режиме полной теплофикации, когда в цилиндр низкого давления (ЦНД) поступает минимальный расход пара, а рабочие колеса вращающегося ротора ЦНД, передающего вращающий момент от общего вало-провода на электрогенератор (ЭГ), не вырабатывают, а, наоборот, потребляют мощность из-за больших вентиляционных потерь, ротор и статор ЦНД приходится охлаждать для предотвращения их недопустимого разогрева.
Уровень техники
Известно техническое решение, направленное на устранение вентиляционных потерь, сопровождаемых разогревом ЦНД теплофикационной турбины, заключающееся в замене при переводе на теплофикационный режим ротора ЦНД на вал без рабочих колес (фальшвал), который служит только для передачи мощности, вырабатываемой остальными цилиндрами турбины на ЭГ, (Л.Л.Симою, Е.И.Эфрос, В.Ф.Гуторов, В.П.Лагун / Теплофикационные паровые турбины: повышение экономичности и надежности. // Санкт-Петербург, Энерготех, 2001, С.39-46 - аналог [1]). Недостатками аналога [1] являются трудоемкость проведения мероприятий, связанных с периодической сезонной заменой ротора ЦНД на фальшвал и обратно с необходимостью вскрытия корпуса ЦНД, что приводит к тому же к экономическими потерям от недовыработки электроэнергии в периоды проведения таких работ, не связанных с необходимостью проведения планового ремонта оборудования.
Известна принятая в качестве прототипа полезной модели теплофикационная паротурбинная энергоустановка, цилиндр низкого давления которой выполнен с возможностью отключения от подачи пара в осенне-зимний период (RU 2334880, F01D 5/06, 2008 [2]). Согласно [2] эта возможность обеспечивается за счет размещения в осевой полости вала ротора ЦНД второго вала меньшего диаметра, способного вращаться относительно основного вала в укрепленных внутри него подшипниках. Входной конец второго вала меньшего диаметра имеет муфтовое соединение с выходным концом ротора цилиндра среднего давления (ЦСД) общего валопровода, составляющего часть общего валопровода с цилиндром высокого давлении (ЦВД).
Выходные концы внешнего и внутреннего валов ротора ЦНД со стороны электрогенератора (ЭГ) для соединения с его валом снабжены отдельными полумуфтами. При переходе на режим полной теплофикации полумуфта внешнего вала и ответная часть полумуфты ЭГ разбалчиваются, позволяя ротор ЦНД остановить и исключая тем самым необходимость охлаждения ЦНД в этом режиме. К недостаткам такого технического решения можно отнести конструктивную и технологическую сложность, ослабление прочности ротора ЦНД из-за введения внутреннего ротора меньшего диаметра по сравнению со штатным, а также необходимость хоть и на меньшее время по сравнению с аналогом [1] останавливать энергоустановку с соответствующей потерей выработки электроэнергии в период переналадки режима.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является обеспечение при переводе теплофикационной паровой турбины на режим полной теплофикации возможности исключения вращения ротора ЦНД без ослабления его прочности и необходимости останова энергоустановки.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплофикационной паротурбинной энергоустановке, ЦНД которой выполнен с возможностью отключения от подачи пара в осенне-зимний период, согласно полезной модели указанный цилиндр выполнен с отделенным от общего валопровода турбины ротором, который соединен с отдельным электрогенератором.
Причинно-следственная связь между отличительными признаками полезной модели и указанным техническим результатом связана с тем, что выполнение ЦНД с отделенным от общего валопровода турбины ротором, который соединен с отдельным электрогенератором, позволяет переходить на режим полной теплофикации простым перекрытием подачи пара в ЦНД с последующим отключением соединенного с его ротором ЭГ от сети. При этом не требуется изменение конструкции вала ротора ЦНД, а также останов энергоустановки для разбалчивания полумуфт, связывающих его с ЭГ.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 изображен один из возможных примеров принципиальной тепловой схемы теплофикационной паротурбинной энергоустановки согласно полезной модели с предусмотренной байпасной линией парового обвода турбины при провале электрической нагрузки на сетевые подогреватели воды (СПВ) через многоступенчатую быстродействующую редукционно-охладительную установку (БРОУ); на фиг.2 - то же с выделением для работы от БРОУ отдельного СПВ.
Подробное описание полезной модели
1
2
1
2
1
2
1
1
2
1
2
2
1
2
1
1
2
3
2
3
1
2
2
3
3
1
Теплофикационная паротурбинная энергоустановка согласно изображенному на фиг.1 примеру реализации полезной модели содержит ЦВД 1, ЦСД 2, ЦСД 3 и ЦНД 4. При этом валы роторов ЦВД 1, ЦСД 2 и ЦСД 3 объединены муфтовыми соединениями (на чертеже не показаны) в общий валопровод 5, соединенный с ЭГ 6. Ротор ЦНД 4 имеет отдельный вал 7, соединенный с отдельным ЭГ 8. Вход ЦВД 1 соединен паропроводом 9 острого пара с паровым выходом поверхностей нагрева КПН 10 парового котла 11, включающих водяной экономайзер, испарительные поверхности и пароперегреватель. На указанном паропроводе 9 установлен стопорно-регулирующий клапан СРК 12 высокого давления (ВД). Выход ЦВД 1 соединен холодной ниткой 13 промперегрева с установленном в котле 11 промежуточным пароперегревателем 14, выход которого горячей ниткой 15 промперегрева соединен со входом ЦСД 2. Выход ЦСД 2 соединен перепускным паропроводом 16 со входом ЦСД 3, выход которого соединен перепускным паропроводом 17 с установленным на нем стопорно-регулирующим клапаном СРК 18 со входом двухпоточного ЦНД 4. Выхлопы ЦНД 4 соединены с конденсатором 19, соединенным по конденсату с котлом 11 линией 20, на которой последовательно установлены конденсатный насос КН 21, подогреватель низкого давления ПНД 22, питательный насос ПН 23 и подогреватель высокого давления ПВД 24. На прямом трубопроводе 25 сетевой магистрали последовательно установлены подогреватели сетевой воды ПСВ 26 и ПСВ 27, подключенные по греющей стороне к линиям 28 и 29 паровых отборов ЦСД нарастающего давления с установленной на них запорно-регулирующей арматурой ЗРА 30. При этом ПСВ 26 и ПСВ 27 соединены по конденсату перепускным паропроводом 31, а ПСВ 26 соединен с линией 20 основного конденсата линией 32 с установленным на ней дренажным насосом 33. Для работы в теплофикационном режиме с провалом электрической нагрузки предусмотрена байпасная линия 34 в обвод ЦВД 1 с установленными на ней последовательно тремя быстродействующими редукционно-охладительными установками БРОУ 35, БРОУ 36 и БРОУ 37. Между БРОУ 36 и БРОУ 37 от линии 34 предусмотрена отводная линия 38 по одному из вариантов (фиг.1) параллельно к подогревателям сетевой воды ПСВ 26 и ПСВ 27. При этом на отводной линии 38 и линии 34 на участке между БРОУ 36 и БРОУ 37 установлена запорно-регулирующая арматура ЗРА 39. По второму варианту (фиг.2) отводная линия 38 соединена с дополнительным подогревателем сетевой воды ПСВ 40, который по выходу подогретой воды подключен на вход к ПСВ 26 при помощи трехходового вентиля 41, а по конденсату - линией 42 с установленным на ней дренажным насосом ДН 43 соединен с линией 20 основного конденсата.
Работа энергоустановки
1
2
2
1
2
2
1
2
3
2
Теплофикационная паротурбинная энергоустановка согласно полезной модели работает следующим образом. В весенне-летний период при комбинированной выработке электрической и тепловой энергии СРК 18 открыт, и электрическая энергия вырабатывается обоими ЭГ 6 и ЭГ 8, а часть отборного пара ЦСД 3 по линиям 29 и 29 при частично прикрытой ЗРА 30 поступает в ПСВ 26 и ПСВ 27 для нагрева сетевой воды горячего водоснабжения. В осенне-зимний период в режиме полной теплофикации СРК 18 закрыт, ЦНД 4 останавливают, а ЭГ 8 отключают от электросети, при этом ЗРА 30 открывают полностью. В случае провала электрической нагрузки в этом режиме СРК 12, расположенный на линии 9 подачи острого пара, перекрывают, а пар сбрасывают через БРОУ 35 и БРОУ 36. При этом при полном отключении электрической нагрузки ЗРА 39 на линии 34 перед БРОУ 37 перекрывают, отключая при этом от пара всю турбину, а ЗРА 39 после БРОУ 36 открывают полностью.
При этом переход с конденсационного режима на полностью теплофикационный не требует останова энергоустановки, что исключает связанные с этим экономические потери от недовыработки электроэнергии,
обеспечивает сокращает непроизводительный расход электроэнергии. Кроме того, техническое решение согласно полезной модели не требует конструктивного изменения вала ЦНД 4, ослабляющей его прочность.