Расчет схемы турбоустановки в среде Excel.
Данный расчёт является инженерным поверочным расчётом тепловой схемы энергоблока Т-110-12,8. Расчёт выполняется в среде Excel, однако предварительно необходимо произвести работу по аналитическому выводу расчётных формул и определению давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов.
Структура расчёта:
- расчёт давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов;
- предварительный расчёт энтальпии пара по ходу проточной части турбины;
- итеративный расчёт системы регенеративного подогрева;
- расчёт основных технико-экономических показателей энергоблока.
2.1. Исходные данные к расчёту.
Давление в конденсаторе 
;
Теплофикационная нагрузка 
;
Расход сетевой воды Dсв=930 кг/с;
Расходы пара через отсеки, давления в камерах отборов и КПД отсеков в опорном режиме(табл. 2).
Таблица 2 Характеристики опорного режима турбины
| Номер отбора | Ступени турбины | Давление в камере отбора в опорном режиме, МПа | Расход пара через отсек в опорном режиме, кг/с | КПД отсека в опорном режиме |
| Свежий пар | 12,75 | - | ||
| РС | 7.780 | 124.47 | 0.63 | |
| 2-9 | 3.110 | 123.39 | 0.831 | |
| 10-12 | 2.119 | 117.60 | 0.812 | |
| 13-14 | 1.138 | 110.36 | 0.842 | |
| 15-17 | 0.535 | 104.28 | 0.848 | |
| 18-19 | 0.289 | 101.50 | 0.85 | |
| 20-21 | 0.128 | 97.19 | 0.833 | |
| 22-23 | 0.0644 | 59.44 | 0.847 | |
| На выхлопе турбины | 0,00294 | 8.166 | Нет |
2.2. Расчет листа «Теплофикационная Установка».
Температуры обратной сетевой воды равна63,50С. Это значение было установлено нами по графику на рис.1.5 для данного режима работы. Определяем значение энтальпии сетевой воды за ПСГ-2:
Оценив давление сетевой воды за ПСГ2 и зная энтальпию, определяю температуру сетевой воды за ПСГ-2.
С учетом величины недогрева 
определяется температура насыщения и давление в корпусе ПСГ-2:
Приняв величину потери давления в линии отбора на ПСГ-2 равной 
(по рекомендации преподавателя) определяем давление в верхнем теплофикационном отборе.
Для расчета давления пара в камере нижнего теплофикационного отбора задаюсь следующими итеративными переменными:удельной теплотой, отдаваемой паром в ПСГ1( 
) (затем уточняю после расчета листа «РегенСис»), расходом пара в ПСГ-1( 
). Также задаюсь расходом пара в конденсатор 
.
Задавшись, этими итеративными величинами определяю значение энтальпии сетевой воды за ПСГ-1:
Зная давление сетевой воды за ПСГ-1 и ее энтальпию, определяю температуру сетевой воды.
С учетом величины недогрева 
определяется температура насыщения и давление в корпусе ПСГ-1:
Приняв величину потери давления в линии отбора на ПСГ-1 равной 
(по рекомендации преподавателя) определяем давление в нижнем теплофикационном отборе:
Далее в нижней таблице рассчитываем величину давления в камере нижнего теплофикационного отбора через уравнение Стодола-Флюгеля:
Далее в нижней ячейке записываю разность между двумя значениями давления в нижних теплофикационных отборах, рассчитанных по уравнению Стодола-Флюгеля и через расход пара в ПСГ-1. После чего определяю истинный расход пара в ПСГ-1 методом итераций, которые осуществляю с помощью встроенной функции «Поиск решения» в Excel.
Критерием окончания итераций является значение разницы между давлениями менее 0.01%
Для расчета расхода пара в отсеке между двумя теплофикационными отборами задаюсь расходом пара в конденсатор, который затем определяю еще раз через пропускную характеристику диафрагмы:
Далее определяю разницу между принятым и рассчитанным значением расхода пара в конденсатор после чего провожу итерацию по расходу. Таким образом я провожу последовательно итерации по давлению и расходу.
2.3. Расчет листа «Давления, Энтальпии Отборов».
Вычисленные выше параметры воды конденсатно-питательного тракта будут использованы далее при расчёте регенеративной системы блока. Теперь можно переходить к первой итерации расчёта тепловой схемы в среде "Excel". Для этого на листе "Давления, энтальпии, отборы" в соответствующие ячейки заносятся давления в отборах, расходы через отсеки и КПД отсеков в опорном режиме, а также, с учётом заданной теплофикационной нагрузки, оцениваем расход пара в голову турбины 
кг/с, который впоследствии (при определении расхода пара в конденсатор) может быть изменён в ту или иную сторону, и расчёт необходимо повторить, начиная с этого момента. Определяем отношение расходов пара в голову в расчётном и опорном режимах. Давление на выходе из регулирующей ступени вычисляется пропорционально отношению расходов свежего пара в расчётном 
и опорном 
режимах 
. Подставляем полученные ранее значения давлений в камерах верхнего и нижнего теплофикационных отборов, а также давление в конденсаторе.
На первой итерации расчёта давления в камерах отборов оцениваются по формуле Стодолa-Флюгеля, но вместо отношения расходов пара через отсеки используется отношение расходов пара в рассчитываемом и опорном режимах:
Где 
, 
, 
, 
- давление на входе и выходе отсека в опорном и рассчитываемом режимах на первой итерации расчёта.
Будем использовать следующие функций, связывающих Exсel с WaterSteamPro, которые имеют следующий вид:
Определение энтальпии через давление и температуру:
Определение энтропии через давление и температуру:
Определение степени сухости через температуру и энтальпию:
Определение температуры через давление и энтальпию:
2.4. Расчет листа «Регенеративная система».
Давление в подогревателях рассчитывается по формуле:
- давление в подогревателе;
- давление в камере отбора на данный подогреватель;
- потеря давления в линии подвода греющего пара, %.
Таблица 3. Потери давления греющего пара в линиях на подогреватели
| Подогреватель | ПВД-7 | ПВД-6 | ПВД-5 | ПНД-4 | ПНД-3 | ПНД-2 | ПСГ-2 | ПНД-1 | ПСГ-1 |
| ,%
|
По давлению в подогревателе определяется температура насыщения в нём. Температура основного конденсата и питательной воды на выходе из ПНД и ПВД определяется с учётом недогрева:
Энтальпия дренажа конденсата греющего пара ПНД принимается, как энтальпия насыщения при давлении в подогревателе. Энтальпия дренажа ПВД определяется с учётом переохлаждения по давлению в корпусе ПВД и температуре дренажа:
- температура основного конденсата на входе в ПВД, оС;
- недоохлаждение дренажа ПВД, оС.
Энтальпия питательной воды на входе в ПВД-5 определяется по формуле:
- энтальпия питательной воды на выходе из питательного насоса, кДж/кг;
- энтальпия насыщения воды на выходе из деаэратора, кДж/кг;
Энтальпия основного конденсата и питательной воды через подогреватели, а также расходы греющего пара и его конденсата находятся на основе решения уравнений материального и теплового балансов подогревателей и точек смешения путём занесения соответствующих формул в ячейки листа "Регенеративная система" (расчётные уравнения приведены ниже на отдельном листе).
При решении уравнений группы ПНД приходится задаваться величиной энтальпии основного конденсата на входе в ПНД-2. В дальнейшем эта величина уточняется с использованием встроенной функции "Поиск решения" среды "Excel", так чтобы разность между значением энтальпии основного конденсата на входе в ПНД-2 и энтальпии основного конденсата на выходе предшествующей ПНД-1 точки смешения не превышала 0,005 кДж/кг.
На основе полученных значений расхода пара в подогреватели, а также значений протечек пара через уплотнения турбины (они приведены на листе "Регенеративная система"), получаем расходе пара через отсеки турбины на первой итерации. Эти значения рассчитываются в соответствующих ячейках листа "Итерации".
Вторая итерация расчёта регенеративной системы начинается с уточнения значений давлений пара в камерах отборов турбины на новом листе "Итерации", начиная с предшествующего верхнему теплофикационному отбору по формуле Стодолы-Флюгеля:
, , 
, 
- давление на входе и выходе отсека в опорном и рассчитываемом режимах на второй итерации расчёта; 
, 
- расход пара через отсек на второй итерации расчёта и в опорном режиме.
Энтальпия пара в отборах турбины на второй итерации рассчитывается с помощью специальных функций, связывающих Exсel с WaterSteamPro. Расчёт регенеративной системы на второй итерации проводится аналогично расчёту на первой итерации с использованием уточнённых значений давления пара в отборах турбины. Он приведён на листе "Регенеративная система 2". В результате расчёта получаем значения расходов пара по отсекам турбины. В силу того, что расчёт проводится итеративным методом, условием прекращения расчёта является значение итеративной разности расходов пара через отсеки равное 0.2 кг/с или меньше.