Atomerımővek. Turbinaszabályozás. A nyomottvizes atomerımővek hısémájának részletes vizsgálata, termodinamikai jellemzésük

Átírás

1 Atomerımővek Turbinaszabályozás A nyomottvizes atomerımővek hısémájának részletes vizsgálata, termodinamikai jellemzésük Dr. Aszódi Attila igazgató, BME NTI 28. március 6.

2 Tartalomjegyzék Turbina teljesítmény szabályozás A nyomottvizes atomerımővek hısémájának részletes vizsgálata Turbina belsı folyamatai stacioner üzemviszonyok között (1% terhelésen és részterhelésen) A kisnyomású turbinafokozatok és a kondenzátor vizsgálata A cseppleválasztó-újrahevítı egység vizsgálata Az elımelegítıkben és a gáztalanítóban lejátszódó folyamatok vizsgálata Atomerımővek, 28. március 6. 2

3 Turbina teljesítmény szabályozás 1. Szabályozott jellemzık: fordulatszám, teljesítmény, nyomás. A nyomásszabályozás vonatkozhat, a frissgıznyomás, az ellennyomás, az elvételi nyomás, vagy az újrahevítı nyomás szabályozására. A szabályozott jellemzı állandósága rendszerint egyensúlyt jelent: a fordulatszám állandósága azt jelenti, hogy a tengelyre adott teljesítmény (hajtónyomaték) a terheléssel (terhelınyomaték) egyenlı; az frissgıznyomás állandósága a szolgáltatott és a fogyasztott gızmennyiség azonosságát jelzi. Zavaró jellemzık A szabályozott jellemzık értékét zavaró hatások (zavaró jellemzık) kedvezıtlen irányba befolyásolhatják, ekkor a kívánatos állapot fenntartása érdekében be kell avatkozni. Mindazon jellemzık zavaró jellemzık, amelyek értéke a szabályozástól függetlenül alakul, és értékük változása a szabályozási mőveletet kiváltja. különbségképzés beavatkozás alapjelképzés érzékelı zavaró jellemzık pl.:hálózati frekvencia változása A szabályozás feladata: egyensúlyt teremteni a szolgáltatás és a fogyasztás között. Beavatkozó jellemzık: A beavatkozásra olyan jellemzıt kell választani, amelynek értéke a szabályozott jellemzı értékére hatást gyakorol, és amelynek értékét már közvetlenül befolyásolhatjuk. Atomerımővek, 28. március 6. 3

4 Turbina teljesítmény szabályozás 2. A turbina gıznyelésének módosítási lehetıségei: A szabályozott jellemzık elıirt értéken való tartásához, vagy azoknak a kívánt módon való változtatásához a mindenkori energiaegyensúly fenntartása érdekében a turbinába lépı energia folyamot kell változtatni. Alapvetı beavatkozási lehetıségként a turbinába lépı gızáramnak a módosítása áll rendelkezésre. Szabályozási módok: Fojtásos szabályozás, Mennyiségi szabályozás, Csúszóparaméteres szabályozás: a teljesítmény szabályozás feladatát a gıztermelı berendezés végzi, a turbina szabályzószelepei teljesen nyitott helyzetben vannak, a csúszó-paraméteres szabályozás termodinamikai szempontból a fojtásos szabályozással egyenértékő. Atomerımővek, 28. március 6. 4

5 Turbina teljesítmény szabályozás 3. Folytásos szabályozás: A szabályozószelep áramlási keresztmetszetének változtatásával változik a gızáram, továbbá a szelep utáni gıznyomás, miközben a gız, fojtást szenved. A fojtás következtében csökken az expanzió kezdeti nyomása, és ennek következtében a hasznosítható hıesés. Veszteség csupán a szelepek teljes nyitottsága mellett nem jelentkezik, a teljesítmény csökkentésével a fojtás mértéke, s így a veszteség is fokozatosan nı. Elınye: egyszerő és könnyen kivitelezhetı. Alkalmazás: nagy energetikai turbináknál, amelyek alaperımővekben mőködnek, és ritkán üzemelnek részterhelésen. Hátrány: részterhelésen a fojtás miatt jelentıs hatásfokromlás lép fel. P 4 P P V P T P P V P T : a névleges 1 %-os teljesítményhez tartozó nyomáslefutás 2, 3: a névlegestıl jóval kisebb terheléshez tartozó nyomáslefolyási görbék 4: szabályozó szelep P K Atomerımővek, 28. március 6. 5

6 Turbina teljesítmény szabályozás 4. Mennyiségi szabályozás: a gız több szabályzószelepen ömlik be, melyek mindegyike különálló fúvókacsoporthoz kapcsolódik és a szelepek nyitása adott sorrendben történik. 2 3 Frissgız Elméletileg tisztán mennyiségi szabályozást csak végtelen sok szabályzó szeleppel, illetve fúvókacsoporttal lehetne megvalósítani, mivel a szelepek vagy teljesen nyitott, vagy teljesen zárt állapotban lehetnének. Termodinamikai szempontból ez ideális megoldás, mivel a gız munkavégzı képessége nem csökken a beavatkozás során Fúvókacsoportok 2. Szabályzószelepek 3. Gyorszárószelep A gyakorlatban általában 4-6 szeleppel és fúvókacsoporttal oldják meg a feladatot. A szelepek egymás után nyitnak, így a fojtási veszteségek csökkenthetık, mivel fojtás csak a közbensı helyzetben lévı szelepen lép fel. Szeleppontok: az egyik szabályozószelep már nyitva van és a következı szelep éppen nyitni kezd. A szeleppontokon kívüli helyzetben fojtás is fellép. Atomerımővek, 28. március 6. 6

7 Turbina teljesítmény szabályozás 5. Turbina + Generátor szabályozás: A hajtógép a gızturbina, a hajtott gép pedig villamos-generátor. A turbógenerátor egyensúlyára jellemzı paraméter a fordulatszám. A turbógenerátor egyensúlyi állapotában a turbinaoldali hajtónyomaték (M H ) megegyezik a generátor oldali terhelı nyomatékkal (M T ), és ehhez egy meghatározott gıznyelés tartozik. Amennyiben valamelyik nyomaték megváltozik, az egyensúly megbomlik, a nyomaték különbség hatására a fordulatszám is megváltozik. A turbógenerátor ekkor egy új egyensúlyi állapotba kerül. Ha az eredeti fordulatszámot (és egyensúlyi állapotot) kívánjuk visszaállítani, akkor a hajtónyomatékot tudjuk módosítani a gızáram befolyásolásával, azaz a szabályozó szelep állításával. n ϖ D TU ( p 1 ; υ 1 ) T P k M H D TU - turbinába jutó gőzáram P G - generátor teljesítmény M H - hajtó nyomaték M T - terhelő nyomaték P G ( U, f, cos φ ) M T G Atomerımővek, 28. március 6. 7

8 Turbina teljesítmény szabályozás 6. Elektro-hidromechanikus szabályozó: A szabályozott jellemzık érzékelése elektromos úton történik. A jeleket számítógép dolgozza fel. A kapott jelet az elektrohidraulikus jelátalakító alakítja hidraulikus jellé, (szabályzó olajnyomássá). A szabályzó olajnyomás változás hatására változik a fıszervó helyzete, mely egy mechanikus szerkezet segítségével mőködteti a szabályozó szelepeket. Atomerımővek, 28. március 6. 8

9 Turbina fordulatszám szabályozás 1. Statikus jelleggörbe: A fordulatszám szabályozás alapelve és követelménye az, hogy a gép fordulatszámát az elıirt értéken tartsa. Ez az érték általában kétpólusú generátorokat hajtó turbinák esetében 3 f/p (így a generátorok által termelt villamos energia frekvenciája 5 Hz) Ha állandó gıznyelés azaz állandó turbinateljesítmény - esetén növeljük a generátor terhelését, akkor a turbina a teljesítményét már csak a turbogépegység mozgási energiájának csökkenése árán tudja fedezni, azaz a turbogépegység fordulatszáma csökken. Ha viszont a generátor terhelése kisebb lesz, mint a turbina által leadott teljesítmény, akkor a turbinánál jelentkezı teljesítményfelesleg felgyorsítja a generátort. Ha a generátor terhelése nı, újabb fogyasztók bekapcsolódása miatt, a turbina fordulatszáma csökkeni kezd. A szabályozó érzékeli a beállított fordulatszámtól való eltérést, és az eltérésnek megfelelıen beavatkozik, azaz a beömlı gızmennyiséget növeli addig, amíg a hajtó teljesítmény és a fogyasztás újból egyensúlyba nem kerül. Ha a villamos fogyasztás csökken, a folyamat ellenkezı irányban játszódik le. Ez azt jelenti, hogy a fogyasztói igényeket a turbina a gızmennyiség változtatásával azonnal követi. A fordulatszám szabályozó általában arányos mőködéső. Így állandósult állapotban a különbözı fordulatszám értékekhez a beavatkozó jellemzınek és ennek megfelelıen a teljesítménynek meghatározott értéke tartozik. Az összetartozó értékeket ábrázoló függvény a fordulatszám szabályozás (statikus) jelleggöbéje. n,1/min n ü n p P= P n P,MW Atomerımővek, 28. március 6. 9

10 Turbina fordulatszám szabályozás 2. Jelleggörbe eltolás: A fordulatszám szabályozás jelleggörbéje szerint a különbözı fordulatszám értékekhez egy-egy meghatározott teljesítmény tartozik. Ha viszont megkívánjuk, hogy azonos fordulatszámhoz különbözı szelepállások és ennek megfelelıen különbözı teljesítmények tartozhassanak, akkor a jelleggörbéjét önmagával párhuzamosan eltolhatóvá kell tenni. A szabályozónak ezt megvalósító szerkezetét fordulatszám elállítónak nevezzük. n,1/min n ü n p P= P n P,MW Atomerımővek, 28. március 6. 1

11 Turbina fordulatszám szabályozás 3. Turbina fordulatra hozása : A fordulatszám változási sebesség függ a turbina hımérsékletétıl. A legtökéletesebben kiegyensúlyozott forgórésznek is van egy kis egyensúlyozatlansága, amelybıl a keletkezı erık lengéseket gerjesztenek. Amikor egy adott lengés frekvenciája megegyezik a forgórész sajátfrekvenciájával, rezonancia lép fel, és a forgórész rezgése növekszik. Azt a fordulatszám tartományt, ahol ez a jelenség fellép nevezzük kritikus fordulatszámnak. A turbina forgórésznek általában több kritikus fordulatszáma van. A kritikus fordulatszám tartományon belül a legkevesebb ideig célszerő a turbinát mőködtetni, fordulatszám növeléskor gyorsan el kell hagyni. 1.) Forró turbina: t > 15 C 2.) Meleg turbina: t > 1 C 3.) Hideg turbina: t < 1 C Atomerımővek, 28. március 6. 11

12 Turbogenerátor párhuzamos kapcsolása 1. Jelleggörbe eltolás: Együttmőködı, váltakozó áramú gépcsoportok esetén újabb gépcsoport hálózatra kapcsolásának több feltétele van. D TU ( p 1 ; υ 1 ) P G ( U, f, cos φ ) A hálózatra kapcsolás pillanatában a gép és a hálózat között meg kell egyeznie az f frekvenciának (fordulatszámnak) az U feszültségnek a fázishelyzetnek (R, S, T fázisok). n ϖ T M H M T G E feltételek biztosítását, beállításának folyamatát szinkronizálásnak nevezzük. A szinkronizálást egyre elterjedtebben automatizálják. Hálózatra kapcsolás után a párhuzamosan járó szinkron generátorok üzemének két sajátossága van a frekvencia azonossága a közös győjtısín feszültség. P k A frekvencia a hálózat minden pontján gyakorlatilag azonos azt eredményezi, hogy az egyes generátorokat hajtó turbináknál végrehajtott fordulatszám-elállítással közvetlenül csak a generátorok által szolgáltatott wattos teljesítményt lehet befolyásolni. A fordulatszám ill. frekvencia csak az energia egyensúlyon keresztül változik meg a rendszer nagyságától függıen kisebb vagy nagyobb mértékben. Atomerımővek, 28. március 6. 12

13 Turbogenerátor párhuzamos kapcsolása 2. Jelleggörbe eltolás: Valamely gépegység munkapontja a fordulatszám-szabályozás jelleggörbéjének és a fogyasztói rendszer jelleggörbéjének a metszéspontjában alakul ki. Az utóbbi lehet egy munkagép jelleggörbéje (egyedi hajtás) egy fogyasztói körzet jelleggörbéje (sziget üzem) M 1, M 2 munkapontok; vagy együttmőködı hálózatra kapcsolt gép esetén a hálózat jelleggörbéje M3 munkapont. n,min -1 n ϖ D TU ( p 1 ; υ 1 ) T P k M H P G ( U, f, cos φ ) M T G n f n ü n n n p n a n M 1 M 2 M 3 1: A fordulatszám szabályzó jelleggörbéje 2: A fogyasztói rendszer jelleggörbéje elszigetelt üzemben 3: Nagy, merev rendszer jelleggörbéje P 1 P 2 P 3 1 P,% Atomerımővek, 28. március 6. 13

14 VVER hıséma részletes vizsgálata 1. Turbina belsı folyamatai stacioner üzemviszonyok között: Beavatkozás: a reaktor hıteljesítményét 1%-ról 7, és 5%-ra csökkentettük úgy, hogy a turbina elınyomás szabályozója mőködött. A turbina fojtásos szabályozással üzemel. A 1%-os állapothoz képest részterhelésen az expanzió kezdıpontja a h-s és T-s diagramokban jobbra tolódik a fojtás okozta irreverzibilis entrópianövekedés hatására. Az utolsó kisnyomású fokozat utáni gızállapot alakulását a terhelés függvényében, megállapítható, hogy az expanzió kisebb terhelésen alacsonyabb nyomáson ér véget. Ok: A szabályozószelep zárásának eredményeként nem csak az expanzióvonal mozdul el, hanem az alacsonyabb kezdınyomás következtében kisebb gıztömegáram halad végig a turbinán. A kondenzátor hőtésére viszont változatlan hımérséklető és tömegáramú hőtıvíz áll rendelkezésre, így tehát a fenti feltételek mellett alacsonyabb kondenzátornyomás alakul ki. h [kj/kg] x=.7 x=.75 x=.8 x= ,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 T [ C] s [kj/(kgk)] s [kj/(kgk)] Atomerımővek, 28. március % 1 bar 7% 5% 5 bar 3 bar 2 bar 1 bar 5 bar 3 bar 2 bar 1 bar 5 bar 2 bar 1 bar.5 bar.2 bar.1 bar.2 bar bar 1% 5 bar 7% 5% 1% 7% 5% 2 bar x=.9 1% 1 bar 7% x=.95 5% x=.6 x=.7 x=.8 x=.9.5 bar.1 bar.2 bar.2 bar

15 VVER hıséma részletes vizsgálata 2. Turbina belsı folyamatai stacioner üzemviszonyok között: Beavatkozás: a reaktor hıteljesítményét 1%-ról 7, és 5%-ra csökkentettük úgy, hogy a turbina elınyomás szabályozója mőködött. A turbina fojtásos szabályozással üzemel. A körfolyamat hatásfoka romlik: névleges állapotban (1%): közel 34%, 5%-os terhelési szinten: 3.9%. Ok: A szabályozó szelepen elszenvedett fojtásos állapotváltozás következtében a turbinában lejátszódó expanzió egy nagyobb entrópiájú (a diagramban jobbrább fekvı) pontból indul, így az expanzió nagyobb entrópián ér véget. A fojtás során fellépı irreverzibilitások ( s irr ) okozta entrópia növekedés miatt a kondenzátorban a (T k s irr ) szorzatnak megfelelı többlet hıt kell elvonni egységnyi tömegő közegtıl. h [kj/kg] x=.7 x=.75 x=.8 x= ,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 T [ C] s [kj/(kgk)] s [kj/(kgk)] Atomerımővek, 28. március % 1 bar 7% 5% 5 bar 3 bar 2 bar 1 bar 5 bar 3 bar 2 bar 1 bar 5 bar 2 bar 1 bar.5 bar.2 bar.1 bar.2 bar bar 1% 5 bar 7% 5% 1% 7% 5% 2 bar x=.9 1% 1 bar 7% x=.95 5% x=.6 x=.7 x=.8 x=.9.5 bar.1 bar.2 bar.2 bar

16 VVER hıséma részletes vizsgálata 3. Turbina belsı folyamatai stacioner üzemviszonyok között: A gıztömegáramok és fokozati nyomások részterhelésen csökkennek. Ok: Minden olyan turbina fokozatra vagy turbina szakaszra, amelynek keresztmetszete nem változtatható és nincsen a szakaszon belül gızelvétel, az ún. Stodola-szám állandó. Az adott i-edik fokozatra a Stodola-szám: 2 Gtui Sti = 2 T 2 i 1xi 1 pi 1 pi ahol G tui az i-edik fokozat gıztömegárama, p i-1 a fokozat elıtti, p i a fokozat utáni nyomás, T i-i a fokozat elıtti gızhımérséklet, x i-1 a fokozat elıtti gıztartalom. Az elsı nagynyomású turbina fokozat - a szabályozó fokozat - kivételével valamennyi fokozatra egyenként teljesül a fenti feltétel, vagyis a fokozatok Stodolaszáma a terheléstıl függetlenül állandó. Ekkor akkor megváltozott terhelési állapotban a fokozaton áthaladó gıztömegáram: 2 2 pi 1 pi Gtui = Sti Ti 1 xi 1 Fojtásos szabályozás csökken a turbinába belépı gız nyomása. A kondenzátornyomás változása csak igen kis mértékő lecsökken a turbina fokozatok számára rendelkezésre álló nyomáskülönbség. Atomerımővek, 28. március 6. Turbina fokozatok 16 Gıztömegáram a fokozaton [kg/s] Fokozati nyomás [bar] , 4, 35, 3, 25, 2, 15, 1, 5,, Gtunny1 Gtunny2 Gtunny3 Gtunny4 Gtunny5 Gtunny6 Gtukny1 Gtukny2 Gtukny3 Gtukny4 Gtukny5 Turbina fokozatok 1% 9% 8% 7% 6% 5% 1% 9% 8% 7% 6% 5% pnny pnny1 pnny2 pnny3 pnny4 pnny5 pnny6 pkny pkny1 pkny2 pkny3 pkny4 pkond

17 VVER hıséma részletes vizsgálata 4. Turbina belsı folyamatai stacioner üzemviszonyok között: A fokozatok utáni gız nedvességtartalom értékei részterhelésen csökkennek, mert az expanzióvonal jobbra tolódása azt eredményezi, hogy alacsonyabb terhelési szinten a nagyobb gıztartalmú, vagyis az alacsonyabb nedvesség tartalmú tartomány felé csúszik el az expanzióvonal. 6%-os ill. az alatti terhelési szinten az expanzió a kisnyomású házban a harmadik fokozat helyett csak a negyedik fokozatban ér be a nedves mezıbe. Azon turbina fokozatok, amelyek a nedves mezıben dolgoznak, nı a fokozati hatásfokuk, hiszen az alacsonyabb nedvességtartalom miatt csökken a vízfékezési veszteség is. (Ettıl még a körfolyamat hatásfoka romlik részterhelésen, mert a fojtás miatti veszteséget ez nem ellensúlyozza. ) h [kj/kg] Relatív nedvességtartalom [-] ,16,14,12,1,8,6,4,2 Átlagos relatív nedvességtartalmak a turbina fokozatokban Ynny1átl Ynny2átl Ynny3átl Ynny4átl Ynny5átl Ynny6átl Ykny1átl Ykny2átl Ykny3átl Ykny4átl Ykny5átl 1 bar 5 bar Turbina fokozatok 3 bar 2 bar 1 bar 1% 5 bar 7% 5% 2 bar 1% 9% 8% 7% 6% 5% 1 bar.5 bar.1 bar.2 bar.2 bar % 7% 5% x=.9 x= x=.7 x=.75 x=.8 x= ,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Atomerımővek, 28. március s [kj/(kgk)]

18 VVER hıséma részletes vizsgálata Kondenzátor viselkedése: Részterhelésen a kilépési veszteség kisebb, mint névleges terhelésen, azonban ennek mértéke újra számottevıvé válik, ha a kondenzátornyomás jelentısen a névleges kondenzátornyomás alá csökken. A kondenzátornyomás csökkentésével a kilépési veszteség monoton nı, hiszen a nyomás csökkenése a gız fajtérfogatának növekedésével jár, minek következtében nı a gız kilépı abszolút sebessége. Jól megfigyelhetı, hogy a turbinateljesítménynek a kondenzátornyomás függvényében maximuma van. A definíció szerint azt a kondenzátornyomást, amelynél adott gıztömegáram mellett a turbinateljesítménynek maximuma van, határvákuumnak nevezzük. 1% reaktorteljesítményre Kilépési veszteségteljesítmény [kw] Turbinateljesítmény [MW] ,15,2,25,3,35,4 Kondenzátor nyomása [bar] Pkilép (Qreak/2=1%) Pkilép (Qreak/2=9%) Pkilép (Qreak/2=8%) Pkilép (Qreak/2=7%) 23 1,2,25,3,35,4,45,5 Kondenzátor nyomása [bar] Turbina teljesítmény Fajlagos kilépési veszteség Atomerımővek, 28. március Fajlagos kilépési veszteség [kj/kg]

19 VVER hıséma részletes vizsgálata 6. Kondenzátor viselkedése a hőtıvíz forgalmának növelésekor: Nı a (k F) tényezı és csökken a kondenzátor kihasználási tényezıje (Ф). Ok: ha növeljük a hőtıvíz tömegáramát, nı a csöveken belüli áramlási sebesség, és a sebesség,8 hatványával arányosan javul a hıátadás (hıátadás csövekben történı kényszeráramlás esetén). A kondenzátorban általában a vízoldali hıátadási tényezı a kisebb, alapvetıen ez határozza meg a k hıátviteli tényezı értékét, amely így valamelyest növekedni fog. A kondenzátorok kihasználási tényezıje: k F c & v z m v z Φ = 1 e a k hıátviteli tényezı kismértékő növekedését ellensúlyozza a kitevı nevezıjében szereplı hőtıvíz tömegáram (m víz ) változása, így a tömegáram.2 hatványával arányosan a kihasználási tényezı enyhén csökken. T, dt [K], k*f [MW/K] Ghőtvíz [kg/s] dtbe dtki dtln k*f Thvízki Tskond FI,63,62,61,6,59,58,57,56 FI [-] Atomerımővek, 28. március 6. 19

20 VVER hıséma részletes vizsgálata 7. Az elımelegítıkben és a gáztalanítóban lejátszódó folyamatok vizsgálata: Beavatkozás: a reaktor hıteljesítményét csökkentettük úgy, hogy a turbina elınyomás szabályozója mőködött. A turbina fojtásos szabályozással üzemel. Részterhelésen csökken a (k F) tényezı és nı az elımelegítı kihasználási tényezıje (Ф). Ok: a turbinateljesítmény csökkenésekor (részterhelésen) mind kevesebb a munkaközeg áramlik a körfolyamatban csökken a tápvíz-elımelegítık vízoldalán áramló tápvíz-tömegáram és csökken a víz sebessége is. A sebesség.8 hatványával arányosan romlik a hıátadás a csöveken belül. Mivel a vízoldali hıátadási tényezı kisebb, mint a gızoldali kondenzációs hıátadási tényezı, így a k hıátviteli tényezı is valamelyest csökkenni fog. A kihasználási tényezı a tömegáram.2 hatványával arányosan enyhén nı. FI [-],95,94,93,92,91,9, Φ = 1 Ptu [MW] e k F c v z m& v z FI k 3 2,5 2 1,5 1,5 k [kw/(m 2 K)] Atomerımővek, 28. március 6. 2

21 VVER hıséma részletes vizsgálata 8. Az elımelegítıkben és a gáztalanítóban lejátszódó folyamatok vizsgálata: Beavatkozás: a reaktor hıteljesítményét csökkentettük úgy, hogy a turbina elınyomás szabályozója mőködött. A turbina fojtásos szabályozással üzemel. A gáztalanító nyomása a terheléstıl függetlenül állandó. A megcsapolási nyomások csökkennek részterhelésen. Névleges üzemben a gáztalanítót a 3. nagynyomású megcsapolásról főtjük. Ennek a megcsapolásnak a nyomása megegyezik pnny3 nyomással. Amikor pnny3 nyomás görbéje elmetszi a pgtt+.5 egyenest, azon a ponton kell átkapcsolni a gáztalanító főtését a következı megcsapolásra. p [bar] pgtt pgtt+.5 pnny2 pnny3 Ggtgız Ggtgız Ptu [MW] Akkor kell átkapcsolni a gáztalanító főtését a 3. megcsapolásról a 2. megcsapolásra, amennyiben a 3. megcsapolás nyomása és a gáztalanító nyomása közötti különbség.5 bar alá csökken Az egész tápvíz-elımelegítı soron csökkennek a főtıgız hımérsékletek és csökken az egyes elımelegítıkbıl kilépı tápvíz hımérséklete, ezért a terhelés csökkenésével mind nagyobb arányban nı a gáztalanítóban megvalósítandó elımelegítés mértéke. Ezért részterhelésen fokozatosan nı a gáztalanító főtésére elvett gıztömegáram G [kg/s] Atomerımővek, 28. március 6. 21

22 VVER hıséma részletes vizsgálata 9. 3 Az elımelegítıkben és a gáztalanítóban lejátszódó folyamatok vizsgálata: Beavatkozás: a reaktor hıteljesítményét csökkentettük úgy, hogy a turbina elınyomás szabályozója mőködött. A turbina fojtásos szabályozással üzemel. Az elımelegítık gızoldali nyomásai a turbinateljesítmény függvényében, hasonlóan változnak, mint a turbina fokozati nyomásai: az elımelegítık gızoldali nyomása - stacionárius körülmények között - mindig alacsonyabb, mint az azt tápláló megcsapolás nyomása a megcsapolási vezeték nyomásvesztesége miatt; részterhelésen csökken a nyomáskülönbség a megcsapolási hely és az elımelegítı gıztere között is. kevesebb gız áramlik az elımelegítıkbe elımelegítı gızoldali nyomása csökken. Kivétel: GTT, hiszen ott állandó nyomást kell tartani. Gızhımérsékletek és az elımelegítıkbıl kilépı tápvízhımérsékletek is követik a nyomás változását. p [bar] T [ C] pkond pe1gız pe2gız Atomerımővek, 28. március Ptu [MW] Tskond 26,4 234,4 28,6 182,9 157,4 131,3 16,7 TE1tvki TE2tvki pe3gız TE3tvki pe4gız pe5gız Elımelegítık TE4tvki TE5tvki Elımelegítık pgtt Tgttvki pe6gız TE6tvki pe7gız TE7tvki pe8gız TE8tvki Ptu [MW] 26,4 234,4 28, , , ,315 16,72

23 VVER hıséma részletes vizsgálata 1. 3 Az elımelegítıkben és a gáztalanítóban lejátszódó folyamatok vizsgálata: Az állandó nyomású gáztalanítás hatása: részterhelésen egyre nagyobb mértékő tápvízelımelegítés feladata hárul a gáztalanítóra, hiszen fokozatosan csökken a gáztalanítóba belépı tápvíz hımérséklete, miközben a táptartályból a tápvíz a terheléstıl függetlenül a névleges 6,97 bar nyomásnak megfelelı telítési hımérsékleten (164,8 C) lép ki. Az ábra azt is jól mutatja, hogy amennyiben 6%-os reaktorteljesítmény (Ptu=131,3 MW) alatt nem kapcsoljuk át az E6 elımelegítı főtését nagyobb nyomású megcsapolásra, akkor az E6 jelő hıcserélı tápvízelımelegítést végezni gyakorlatilag már nem képes. A gızoldali telítési hımérséklet a terhelés csökkenésével fokozatosan csökken, ezért a hıcserélıkben csökkenni fog a gızoldal és a vízoldal között rendelkezésre álló hıfokrés; részterhelésen kismértékben javul ugyan az elımelegítık kihasználási tényezıje, mégis csökkenni fog az egyes elımelegítıkbıl kilépı tápvíz hımérséklete. p [bar] T [ C] pkond pe1gız pe2gız Atomerımővek, 28. március Ptu [MW] Tskond 26,4 234,4 28,6 182,9 157,4 131,3 16,7 TE1tvki TE2tvki pe3gız TE3tvki pe4gız pe5gız Elımelegítık TE4tvki TE5tvki Elımelegítık pgtt Tgttvki pe6gız TE6tvki pe7gız TE7tvki pe8gız TE8tvki Ptu [MW] 26,4 234,4 28, , , ,315 16,72

24 VVER hıséma részletes vizsgálata A cseppleválasztó-túlhevítı egység vizsgálata: Az újrahevítıkön átáramló munkagız tömegárama részterhelésen csökken. Részterhelésen a turbina megcsapolási nyomásai csökkennek az elsı újrahevítı fokozat főtıgız hımérsékletének is csökken (az expanzió a nagynyomású házban végig a telített mezıben zajlik le), hiszen az a 2. nagynyomású megcsapolásról származik. Ezzel összhangban az újrahevítıbe belépı munkagız hımérséklete is csökken részterhelésen, mivel az egész turbinában csökkennek a nyomások és ezáltal a telített gız hımérsékletek. TH 1. fokozat hatásossága (Ф) javul, ezért részterhelésen csökken a hıcserélı kilépı hıfokrése részterhelésen csökken az elsı újrahevítı fokozatból kilépı munkagız (T_TH1ki) és az azt főtı gız hımérsékletének (T_TH1) különbsége. A második újrahevítı fokozatban ettıl eltérı folyamatokat figyelhetünk meg: a második újrahevítı fokozatot a fıgızvezetékrendszerrıl a turbina elıtt elvett frissgızzel főtjük és mivel a fıgızrendszer nyomását a turbina elınyomás szabályozó a különbözı turbinateljesítmények mellett is állandó értéken tartja, így az eltérı terheléső, stacionárius állapotokban ez a gızhımérséklet megegyezik a névleges értékkel; így a második újrahevítı fokozatot a terheléstıl függetlenül állandó hımérséklető gız főti. Q [kw] T [ C] Atomerımővek, 28. március 6. Ptu [MW] ,71 131, ,379 Ptu [MW] 182,914 28,583 QTH2 QTH1 T_TH1 T_TH1be T_TH1ki T_TH2 T_TH2ki GTH1be 234, G [kg/s]

25 VVER hıséma részletes vizsgálata 12. Egy atomerımővi reverzibilis gızkörfolyamat kezdı nyomása 44 bar, a kondenzátor nyomása,6 bar. A NNY házban a gız 3 bar nyomásig expandál, majd a nedves gızt az 1.) kapcsolás szerint mechanikus cseppleválasztóba vezetik, míg a 2.) kapcsolásban a cseppleválasztó után a telített gızt 246 C hımérsékletig egy fokozatban frissgızzel túlhevítik. A tápvizet a keverı elımelegítıben a 3 bar nyomáshoz tartozó telítési hımérsékletig (t u = 133,54 C) melegítik elı. A szivattyúk munkája elhanyagolható. Ábrázolja mindkét kapcsolás körfolyamatát T-s diagramon! Mekkora az 1.) és 2.) gızkörfolyamat hatásfoka? (Az állapotjelzık értékeit a mellékelt táblázat tartalmazza.) 1 uo u u1 2u1 u 2 h, kj/kg 2797,2 2332,6 2725,5 2959,4 231,7 561,44 151,5 s, kj/(kg K) 6,268 6,268 6,993 7,515 7,515 1,6717,529 1.) kapcsolás 2.) kapcsolás Atomerımővek, 28. március 6. 25

26 Köszönöm a figyelmet! Atomerımővek, 28. március 6. 26