Теплофикационная паротурбинная энергоустановка с автономным ротором цилиндра низкого давления, соединенным с отдельным электрогенератором

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована при разработке новых и реконструкции действующих теплофикационных паротурбинных энергоустановок. Теплофикационная паротурбинная энергоустановка, цилиндр низкого давления ЦНД 4 которой выполнен с возможностью отключения от подачи пара в осенне-зимний период. Отличие: ЦНД 4 выполнен с отдельным ротором 7, к которому присоединен с отдельный электрогенератор ЭГ₂ 8. ЦВД 1, ЦСД₁ 2, ЦСД₂ 3 имеют свой общий валопровод 5, к которому присоединен электрогенератор ЭГ₁ 6. Техническим результатом полезной модели является обеспечение при переводе теплофикационной паровой турбины на режим полной теплофикации возможности исключения вращения ротора ЦНД 4 без ослабления его прочности и необходимости останова энергоустановки. 1 нез. п. ф-лы, 2 ил.

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

Теплофикационная паротурбинная энергоустановка согласно изображенному на фиг.1 примеру реализации полезной модели содержит ЦВД 1, ЦСД₁ 2, ЦСД₂ 3 и ЦНД 4. При этом валы роторов ЦВД 1, ЦСД ₁ 2 и ЦСД₂ 3 объединены муфтовыми соединениями (на чертеже не показаны) в общий валопровод 5, соединенный с ЭГ₁ 6. Ротор ЦНД 4 имеет отдельный вал 7, соединенный с отдельным ЭГ₂ 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 ЦСД₁ 2. Выход ЦСД₁ 2 соединен перепускным паропроводом 16 со входом ЦСД₂ 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 ПСВ₁ 26 и ПСВ₂ 27, подключенные по греющей стороне к линиям 28 и 29 паровых отборов ЦСД₂ нарастающего давления с установленной на них запорно-регулирующей арматурой ЗРА 30. При этом ПСВ ₁ 26 и ПСВ₂ 27 соединены по конденсату перепускным паропроводом 31, а ПСВ₁ 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 БРОУ₁ 35, БРОУ₂ 36 и БРОУ ₃ 37. Между БРОУ₂ 36 и БРОУ₃ 37 от линии 34 предусмотрена отводная линия 38 по одному из вариантов (фиг.1) параллельно к подогревателям сетевой воды ПСВ₁ 26 и ПСВ₂ 27. При этом на отводной линии 38 и линии 34 на участке между БРОУ₂ 36 и БРОУ₃ 37 установлена запорно-регулирующая арматура ЗРА 39. По второму варианту (фиг.2) отводная линия 38 соединена с дополнительным подогревателем сетевой воды ПСВ₃ 40, который по выходу подогретой воды подключен на вход к ПСВ₁ 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

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 ₁ 6 и ЭГ₂ 8, а часть отборного пара ЦСД ₂ 3 по линиям 29 и 29 при частично прикрытой ЗРА 30 поступает в ПСВ₁ 26 и ПСВ₂ 27 для нагрева сетевой воды горячего водоснабжения. В осенне-зимний период в режиме полной теплофикации СРК 18 закрыт, ЦНД 4 останавливают, а ЭГ ₂ 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 БРОУ₁ 35 и БРОУ₂ 36. При этом при полном отключении электрической нагрузки ЗРА 39 на линии 34 перед БРОУ₃ 37 перекрывают, отключая при этом от пара всю турбину, а ЗРА 39 после БРОУ₂ 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.

Теплофикационная паротурбинная энергоустановка, цилиндр низкого давления которой выполнен с возможностью отключения от подачи пара в осенне-зимний период, отличающаяся тем, что указанный цилиндр выполнен с отделенным от общего валопровода турбины ротором, который соединен с отдельным электрогенератором.