Энергетическое нормирование на электростанциях.

Особенности энергетического нормирования на электростанциях связаны с параллельной работой генерирующих установок в переменных режимах нагрузки. Поэтому суммарный расход топлива (энергии) установки зависит от суммарной нагрузки и ее распределения между отдельными агрегатами, а расход по каждому агрегату – от его графика нагрузки. Нормы расхода топлива или энергии по отдельным агрегатам могут быть установлены лишь как средние величины за соответствующий период времени на основе составления энергетического баланса установки применительно к заданному графику суммарной нагрузки, выработке энергии и эксплуатационным условиям.

Характеристики, выражающие зависимость расхода подведенной к агрегату энергии от его нагрузки, называются энергетическими.

Энергетические характеристики строятся на основе балансов мощностей агрегатов, составленных для ряда значений производительности. При этом за независимую переменную величину принимается производительность.

Подведенная, потерянная и полезная мощности принимаются за функциональные переменные величины.

При построении энергетических характеристик генераторов и преобразователей за независимую переменную величину принимается нагрузка или непосредственно полезная мощность агрегата.

Характеристики подведенной мощности принято считать расходными энергетическими характеристиками.

Одним из постоянных параметров энергетических характеристик подведенной и потерянной мощности агрегата являются потери холостого хода (). Они определяют отрезком на оси ординат при полезной мощности равной нулю. В характеристиках подведенной мощности эту величину называют расходом холостого хода.

Энергетические характеристики турбин нелинейны и для практического использования их линеаризуют, представляя в виде линейных или кусочно-линейных уравнений:

а) для конденсационных турбоагрегатов без обводного регулирования

б) для конденсационных турбоагрегатов с обводным регулированием

или

где , – расходы тепла при работе турбины на заданной мощности и на холостом ходу, Гкал/ч;

, , – относительные приросты расхода тепла на единицу мощности соответственно в линейном случае, до излома и за изломом (в перегрузочной зоне), Гкал/МВт·ч;

N – заданная мощность турбоагрегата,МВт;

– экономическая нагрузка, которая соответствует точке излома характеристики.

Нормирование здесь сводится к обоснованию расхода тепла на холостом ходу и относительных приростов расхода тепла на единицу мощности.

Рассмотрим следующие методы разработки первичных норм, которые служат базой для составления энергетических балансов установок и расчета на этой основе плановых средних удельных расходов топлива и энергии.

К первичным техническим нормам при определении расходов энергии стационарного процесса по агрегатам относятся: нормы часовых расходов холостого хода и нормы удельных приростов топлива (энергии) на единицу выработанной продукции. Установление этих норм базируется на построении нормальных энергетических характеристик агрегатов.

При составлении и анализе энергетических балансов генерирующих установок важное значение имеет нормализация первичных качественных показателей процессов, которыми определяется экономичность работы агрегатов при различных нагрузках и в различных эксплуатационных условиях. В связи с возможностью отклонений нормальных условий и показателей эксплуатации от принятых при построении характеристик важное значение приобретает установление норм-поправок для учета этих отклонений.

Установление норм-поправок основывается, как правило, на испытаниях агрегатов, которые обычно проводятся после реконструкции или модернизации. Поправки должны вводиться лишь на отклонение нормальных условий и параметров от условий, при которых определялась характеристика.

Ввод отдельных поправок на отклонение того или иного показателя производится по обобщенным уравнениям:

 

где – расход топлива (энергии), определенный по характеристике;

– эксплуатационный расход топлива (энергии) с учетом поправки;

– процентная поправка для заданного отклонения нормальных значений показателей от значений, определенных по характеристике, %;

или – поправка к расходу топлива или энергии на нормальные эксплуатационные условия в абсолютных единицах.

Величина каждой из процентных поправок определяется по специальным графикам или шкалам, построенным на основе испытаний или расчетов.

Н-р, в практике эксплуатации ТЭС большое распространение получили поправки на: сорт и качество топлива (влажность, зольности и т. п.), температуру питательной воды и подогрева воздуха; начальные параметры пара; температуру охлаждающей воды (вакуум у паровых турбин); давление регулируемых отборов пара у турбин.

Эксплуатационный расход первичной энергии (топлива), рассчитанный с поправками на условия эксплуатации, учитывает работу агрегатов в постоянном режиме нагрузки. В действительности режимы работы агрегатов меняются.

Переменный режим требует дополнительных расходов энергии, связанных с пуском и остановом агрегатов, потерями переходного режима при изменениях нагрузки и работой оборудования на холостом ходу (вращающийся и горячий резерв). Эти дополнительные расходы энергии также нормируются.

На электростанциях нормируются расходы топлива и энергии на собственные нужды и потери.

Расходы энергии на собственные нужды генерирующих установок можно разделить на две группы. К первой группе следует отнести расходы, зависящие от режима работы и выработки энергии основными агрегатами (расходы электроэнергии на привод конденсатных насосов и турбин, на привод дымососов и вентиляторов).

Ко второй группе относятся расходы, зависящие от режима нагрузки и выработки энергии не отдельными агрегатами, а установки в целом (н-р, расход электроэнергии на подачу охлаждающей воды в конденсаторы турбоагрегатов и в воздухоохладительных компрессоров).

На собственные нужды парогенераторных (котельных) установок включаются следующие расходы электроэнергии: на привод питательных насосов, дымососов и вентиляторов, мельниц, подачу и дробление топлива; золоудаление и пр.

Установление норм расхода электроэнергии на привод механизмов базируется на испытаниях последних или на основе расчетов по электрическим формулам.

Нормы расхода электроэнергии относятся на единицу продукции, единицу времени работы или единицу мощности (нагрузки) основного агрегата, обслуживаемого данным вспомогательным механизмом.

Н-р, норма расхода электроэнергии на привод группы центробежных питательных насосов парогенераторных установок может быть определена на единицу выработки пара или тепла. Энергетическую характеристику подведенной мощности питательного насоса можно представить в виде уравнения прямой линии:

, (МВт)

где А – производительность насоса, т/ч;

– потери мощности холостого хода, МВт;

– удельный прирост электрической мощности на единицу производительности насоса, МВт/т·ч

Параметры характеристики определяются опытным или расчетным путем.

Суммарная производительность группы питательных насосов будет равна часовой производительности котельной () с учетом добавки питательной воды ():

, (т/ч)

Для группы одинаковых насосов суммарная подведенная мощность составит:

, (МВт)

где n – количество насосов.

Примем, что два первых члена правой части уравнения будут представлять собой постоянные суммарные потери мощности:

, (МВт)

Тогда последнее уравнение можно записать в виде:

, (МВт)

Расход электроэнергии по питательным насосам за любой заданный период времени:

, (МВт·ч)

где – суммарное время работы всех насосов, ч;

D – выработка пара за заданный период времени, т;

– удельный прирост расхода электроэнергии на выработку пара, МВт·ч/т.

Норма удельного расхода электроэнергии по питательным насосам, отнесенная на выработку пара или тепла, будет равна:

, (МВт·ч/т) или , (МВт·ч/ГДж)

где – выработка тепла за заданный период, ГДж.

На собственные нужды паротурбинных установок нормируются следующие расходы электроэнергии: на привод циркуляционных и конденсатных насосов; привод вентиляторов охлаждения генераторов и прочие нужды.

Расходы энергии на прочие (вспомогательные) нужды, нормируются по месяцам года. К ним относятся расходы на освещение, отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение, привод подъемно-транспортных устройств и прочие нужды.