La regolazione negli impianti a vapore

Impianti a vapore
• Funzionamento in fuori progetto degli impianti
a vapore;
• Esempi di tecniche di regolazione di impianti
a condensazione e a contropressione con
prelievi di differente configurazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Impianti a vapore
• Regolazione della portata di
vapore in turbina
• Parzializzazione
• Laminazione
• Il cono di Stodola
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
laminazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
laminazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
laminazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
parzializzazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
parzializzazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
parzializzazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore:
parzializzazione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
La regolazione negli impianti a vapore
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
A valle della valvola l’intera
espansione è caratterizzata da
“fixed flow areas” in quanto le
valvole IV e RSV sono pensate per
essere sempre completamente
aperte durante il funzionamento
normale. La valvola (T) è invece
pensata (USA) per modulare la
potenza mantenendo costante la
pressione costante all’uscita della
caldaia (con uno stadio ad
ammissione regolata parzializzata).
In molti impianti EU non c’è
elemento di controllo della
pressione del boiler (si controlla il
firing).
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Regolazione di turbine a
prelievo di vapore
(cogenerative)
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Tipici Bilanci termici e di massa
Design e Off-design
• Nominale (100%) garantito
• VWO (valvole tutte aperte) definito come 100% + 2%
non garantito
• 75% in constant pressure
• 50% in constant pressure
• 75% in sliding pressure (tre valvole su quattro
completamente aperte)
• 50% in sliding pressure (tre valvole su quattro
completamente aperte)
L P Turbine Stages
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
•
•
•
•
LP Turbine Exhaust System
In a condensing steam turbine, the low-pressure
exhaust hood,consisting of a diffuser and a
collector or volute, connects the last stage turbine
and the condenser.
The function of the hood is to transfer the turbine
leaving kinetic energy to potential energy while
guiding the flow from the turbine exit plane to the
condenser.
Most of exhaust hoods discharge towards the
downward condenser.
Flow inside the hood therefore must turn about 90
deg from the axial direction to the radial direction
before exhausting into the condenser.
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
• The 90-deg turning results in vortical flow in the upper half
part of the collector and also high losses.
• The exhaust hood is one of the few steam turbine components
that has the considerable aerodynamic losses.
• It is a challenge for engineers to operate a hood with high
pressure recovery and low total pressure loss in a compact
axial length.
• Il vapore che lascia l’ultimo stadio di una turbina a
vapore a condensazione puo’ portare con sè molta
potenza in forma di energia cinetica.
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Exhaust Hood
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Distribution of Exhaust Losses
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Typical exhaust loss curve :
Qa v (1− 0.01Y )
Van =
3600 Aan
Annulus
restriction loss
Exhaust Loss of dry flow
50
Turn-up loss
Annulus velocity
SP.Volume
(m/sec)
Condenser flow
rate
Total Exhaust
Loss
40
Gross hood
loss
30
20
Actual leaving
loss
10
0
120 240 180 240 300
360
Annulus Velocity (m/s)
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Annulus area
Percentage of Moisture at
the Expansion line end
point
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Regolazione degli impianti a
vapore:
•Caldaia segue
•Turbina segue
•Regolazione coordinata
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
A) Generatore di vapore; B) turbina;
C) alternatore
Impianto di conversione energia elettrica
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Corpi cilindrici in caldaie
tradizionali a combustione
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Schema semplificato di caldaia
Misuratori e
controllo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Modo di regolazione “caldaia segue”
(modo tradizionale, turbine e caldaia considerati
separati; caldaia e regolatore devono fornire
vapore alla turbina alle condizioni desiderate;
turbina fornisce subito la variazione di carico e
caldaia segue !).
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Modo di regolazione “turbina segue”
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2009-2010 - Prof. Massardo
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
disturbi
Variabili del sistema per
caldaia a corpo cilindrico
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo
Schema di principio della regolazione coordinata
Sistemi Energetici 2011-2012 - Prof. Massardo