Бродов Ю.М. Савельев Р.З. Конденсационные установки паровых турбин
Подождите немного. Документ загружается.
121
Рис. 3.12. Конденсатор К-15240 ХТЗ:
1,2 — выход и вход охлаждающей воды; 3 — люк; 4 — сброс отработавшего пара
приводной турбины питательного насоса; 5— горловина конденсатора; б—основной
трубный пучок; 7— патрубок отсоса паровоздушной смеси (4 шт.); 8— воздухоохла¬
дитель; 9—деаэрационный конденсатосборник; 10— пружинная опора; 11—патрубок
подвода пара для деаэрации; 12,16— передняя и задняя водные камеры; 13,17,18,19—
трубопроводы соответственно из 7,6,8 и 9-го отборов турбины; 14— подвод конденсата
для охлаждения переходного патрубка; 15— подвод химически очищенной воды; 20—
сброс пара в паросбросное устройство из БРОУ (8 штуцеров); 21—подвод охлаждающего
конденсата; 22 — отсос воздуха из водяных камер (циркуляционной системы); 23—
паровой щит; 24— зона установки сливных трубок; 25— сечение, соответствующее
месту установки перегородки; 26— приварная опорная рама
протекание пара над зеркалом конденсата, собирающегося на
днище конденсатора, способствуя хорошей деаэрации кон¬
денсата. Трубный пучок воздухоохладителя 8 отделен от ос¬
новного трубного пучка 6 наклонным паровым щитом 23,
обеспечивающим слив конденсата (с вышерасположенных тру¬
бок) в зону трубных досок. Улавливание конденсата на про¬
межуточных уровнях по высоте трубного пучка (например,
24) осуществляется с помощью сливных трубок (см. рис. 3.11)
и специальных перегородок.
Трубный пучок конденсатора размещен в стальном корпусе
сварной конструкции. В поперечном сечении корпус имеет
форму прямоугольника, с наружной стороны боковые плос¬
кие стенки укреплены элементами жесткости — швеллерами.
Повышенная водяная плотность конденсатора обеспечивается
нанесением уплотняющего (битумного) покрытия на основ¬
ные трубные доски (после развальцовки в них концов охлаж¬
дающих трубок) со стороны водяных камер.
С обеих торцевых сторон корпуса к трубным доскам при¬
варены передние 12 и задние 16 водяные камеры, которые
заканчиваются фланцами. К этим фланцам на шпильках и
болтах крепятся съемные крышки, которые дополнительно
укреплены анкерными шпильками. Плотность фланцевых разъ¬
емов крышек обеспечивается резиновым жгутом прямоуголь¬
ного сечения, закладываемым в имеющиеся во фланцах канавки.
В ряде модификаций конденсатора крышки задних камер 16
выполнены приварными.
Для организации двух ходов воды в каждом потоке воды
в передней водяной камере имеется горизонтальная пере¬
городка. Сечение, соответствующее месту установки этой
122
перегородки в водяной камере, на рис. 3.12 (разрез Б—Б)
обозначено 25.
Горловина конденсатора 5 имеет прямоугольное, расши¬
ряющееся в сторону конденсатора сечение и выполнена из
плоских наклонных стальных листов, укрепленных изнутри
ребрами и скрещивающимися тягами круглого сечения. Через
горловину выведены трубопроводы отборов пара из ЦНД
турбины, которые экранированы кожухами. Здесь же уста¬
новлено приемно-сбросное устройство 20.
Днище конденсатора укреплено приварной опорной рамой
26, которая одновременно придает общую жесткость конден¬
сатору в целом. Опорная рама состоит из сварных балок
двутаврового сечения. Передаваемая опорной рамой нагрузка
воспринимается четырьмя пружинными опорами 10 (по во¬
семь пружин в каждой). Пружинные опоры расположены по
торцам конденсатора со стороны передней и задней водяных
камер каждого потока.
На рис. 3.13 показана типовая конструкция конденсатора
турбин К-220-44, К-500-240 и К-500-65/3000 ХТЗ. Марки¬
ровка различных модификаций конденсаторов этих турбин,
отличающихся в основном поверхностью теплообмена и ко¬
личеством конденсаторов в составе конденсационной уста¬
новки, приведена в табл. 3.1.
Конденсатор подвального типа, двухходовой по охлаждаю¬
щей воде (перегородки в водяной камере расположены гори¬
зонтально), однопоточный. Такое решение позволило умень¬
шить число подводящих и сливных водоводов циркуляцион¬
ной воды и, как следствие, облегчило компоновку всего тур¬
боагрегата в целом (основная сложность — большие диаметры
водоводов).
Применение однопоточных конденсаторов привело к их
объединению по паровому пространству (перепускной патру¬
бок 15) для предотвращения полной потери мощности блока
при вынужденном отключении одного из конденсаторов. Пере¬
пускные патрубки выполнены с системой компенсаторов,
которая, с одной стороны, обеспечивает компенсацию темпе¬
ратурных удлинений ЦНД от своих фикс-пунктов, а с дру¬
гой — восприятие усилий от барометрического давления на
стенки переходного патрубка в зоне расположения компенса¬
торов.
Конструкция крышек подвода и слива охлаждающей воды
при нижнем расположении обоих водяных патрубков обеспе-
123
Рис. 3.13. Типовая конструкция конденсатора турбин К-220-44, К-500-240, К-500-65/
3000 ХТЗ:
1—трубный пучок; 2—трубки сливные; 3—тупиковый канал для пара; 4 — боковой
канал для пара; 5— щиты паровые; 6— воздухоохладитель; 7— правый конденсатор;
8— левый конденсатор; 9—конденсатосборник; 10— задняя (поворотная) водяная
камера; 11— пружинная опора; 12— передняя водяная камера; 13— входной патрубок
(горловина); 14— приемно-сбросное устройство; 75— перпускной патрубок; А—выход
пара из турбины; Б—вход сбрасываемого в конденсатор пара; В— отсос паровоздушной
смеси; Г — подвод охлаждающей воды; Д — слив охлаждающей воды; Е — отвод
конденсата
124
чивает подвод воды в нижнюю половину трубного пучка
(I ход), а слива — из верхней половины (II ход). Конструкцию
водяной камеры см. §3.6.
Трубный пучок 1 выполнен с центральным отсосом воздуха
в виде ленты, симметрично для каждой половины кондесато-
ра (относительно вертикальной оси). В центральной части и у
боковых стенок конденсатора предусмотрены проходы для
пара. Ширина сквозных проходов 4 так же, как и тупиковых
проходов 3 в ленте трубного пучка, определялась [58] рас¬
четным путем из условия допустимости скорости пара
120-130 м/с.
Принятая компоновка трубного пучка в виде многократно
свернутой ленты и размещения на выступающих участках
пучка разреженных зубцов существенно увеличивает общий
периметр трубного пучка, и тем самым достигается [58] срав¬
нительно невысокая скорость пара в периферийных рядах
трубок 50—60 м/с. Хотя входная скорость и невелика для
предотвращения эрозионного износа трубок первого по ходу
пара ряда, толщина стенки у них увеличена до 2 мм (у осталь¬
ных — 1 мм). В зависимости от места расположения ленты по
ходам воды (узкая лента в глубине пучка, более широкая — по
периферии выступающих частей ленты) число рядов трубок в
ленте составляет 12—14. Кроме того, ширина ленты зависит
от конкретного расположения трубок по зонам.
Поверхность воздухоохладителя 6 во всех рассматриваемых
конденсаторах составляет 8—10% от всей поверхности охлаж¬
дения конденсаторов. Воздухоохладитель 6 расположен во
внутренней части трубного пучка. По ходу движения паро¬
воздушной смеси место отсоса выполнено резко суживаю¬
щимся (отделено паровыми щитами 5), благодаря чему по
ходу движения скорость смеси возрастает. Это способствует
интенсификации теплообмена, а также снижению температу¬
ры и удельного объема отсасываемой смеси.
Конденсатор имеет дополнительные конструктивные эле¬
менты, повышающие эффективность трубного пучка и кон¬
денсатора в целом — сливные трубки 2, паровые щиты 5,
специальная вварка конденсатосборников в корпус (см. §3.7)
и пр, Конструктивное оформление этих элементов показано
на рис. 3.14. Назначение этих элементов — предотвратить
переохлаждение конденсата и его аэрацию, свести до мини¬
мума потери теплоты с охлаждающей водой.
125
Улавливание конденсата сливными трубками (см. выше)
способствует, кроме того, уменьшению общего парового со¬
противления конденсатора, так как при этом обеспечивается
свободный доступ пара в тупиковые проходы трубного пучка.
Этой же цели частично служат установленные во внутренних
проходах трубного пучка паровые щиты, по которым попа¬
дающий на них конденсат также отводится к трубным доскам
и промежуточным перегородкам и через вырезы в щитах (см.
рис. 3.14) сливается в нижнюю часть конденсатора. Для вы¬
равнивания давления паровоздушной смеси по обе стороны
щита предусмотрены вварные втулки, выступающие над щи¬
том с верхней стороны. Через отверстия в этих втулках вы¬
равнивается давление в зонах трубного пучка по обе стороны
щита, а выступающие части втулок предотвращают перекры¬
тие отверстии конденсатом, стекающим по щитам.
Из условий транспортировки по железной дороге конден¬
сатор не может быть полностью собран на заводе, и поэтому
предусмотрено его изготовление в виде отдельных транспор¬
табельных блоков, сборка и сварка которых выполняются на
монтажной площадке. Корпус конденсатора (сварной, прямо¬
угольной формы) выполнен из четырех продольных частей,
входной патрубок (горловина) — из двух частей, отдельно
поставляются водяные камеры (передняя и задняя), специаль¬
ные опорные рамы конденсатора, блоки опор и другие узлы.
Каждая продольная часть корпуса для обеспечения соос¬
ности отверстий в трубных досках и промежуточных перего¬
родках изготавливается на специальных блоках с соответст¬
вующей центровкой трубных досок по отверстиям при помо¬
щи струны.
Для сохранения в процессе транспортировки геометричес¬
ких форм и размеров свариваемых на монтаже частей корпу¬
са, входного патрубка (горловины) и водяных камер перечис¬
ленные элементы временно укрепляются швеллерами жест¬
кости, которые затем удаляются в процессе сборки узлов.
Входной патрубок (горловина) конденсатора 13 представ¬
ляет собой коробчатую сварную конструкцию (см. рис. 3.13).
Для ужесточения стенок внутри патрубка вварены продоль¬
ные и поперечные распорные стержни (в несколько ярусов),
которые одновременно являются опорами для паропроводов,
проходящих от ЦНД через патрубок к подогревателям систе¬
мы регенерации.
126
Рис. 3.14. Конструкция отдельных узлов конденсатора:
а — установка паровых щитов; б — установка и схема работы деаэрационного
конденсатосборника; 1 — передняя трубная доска; 2—промежуточная перегородка;
3—задняя трубная доска, 4— паровой щит; 5—вырез в паровом щите; 6—крепление
щита к трубной доске; 7—крепление щита к промежуточной перегородке; 8— днище
конденсатора; 9— конденсатосборник; 10— перфорированный лист конденсатосбор¬
ника; А — вход отработавшего пара; Б — на вход в воздухоохладитель
127
Во входном патрубке также расположены приемно-сброс-
ные устройства 14, приварка которых к стенке патрубка осу¬
ществляется при монтаже конденсатора.
Конструктивная схема одного из вариантов приемно-сброс-
ного устройства, применяемого в конденсаторах ХТЗ, показана
на рис. 3.15. Впрыском конденсата Б можно регулировать
температуру сбрасываемого пара А перед входом в конденса¬
тор. Сбрасываемый в конденсатор пар в отличие от основного
потока пара обычно поступает с некоторым перегревом, что
обеспечивает испарение впрыскиваемого конденсата.
Для придания общей жесткости конденсатору к его днищу
приварены две (по одной с каждой стороны) продольные
Т-образного сечения сварные балки, через которые нагрузка
передается на четыре пружинные опоры 11, расположенные
вдоль корпуса конденсатора по две с каждой стороны.
На рис. 3.16 показана конструкция конденсатора К-22550
турбины K-500-60/1500 ХТЗ. Впервые в отечественной прак¬
тике турбостроения, применены ЦНД с боковым, расположе¬
нием конденсаторов. Такая схема позволяет решить задачу
размещения большой поверхности охлаждения в корпусе кон¬
денсатора.
При проектировании схем с бесподвальным конденсатором
практически отсутствуют ограничения, связанные с их разме¬
щением в проеме фундамента, которые приходится учитывать
при подвальном исполнении конденсаторов.
Несомненным достоинством боковых конденсаторов являет¬
ся снижение высоты отметки расположения турбины и, следо¬
вательно, меньшая высота фундамента, что важно для больших
габаритов и масс тихоходных турбоагрегатов. Кроме того,
более равномерный выход пара из последней ступени ЦНД
обеспечивает меньшие потери в выходном патрубке и меньшую
окружную неравномерность потока за этой ступенью.
Отработавший пар в турбине из двухпоточного ЦНД по¬
ступает в два боковых конденсатора, расположенных по обе
стороны ЦНД. Каждый из конденсаторов двухходовой, двух-
поточный по воде и соединен с четырьмя выхлопами одной
стороны ЦНД патрубком 7, имеющим общий выхлоп на
стороне конденсатора.
Потоки 10, 11, одинаковые по конструктивному исполне¬
нию, расположены один над другим по вертикали в два яруса.
Применение такой двухпоточной конструкции конденсато-
128
Рис. 3.15. Конструктивная схема приемно-сбросного устройства, применяемого в
конденсаторах ХТЗ:
1 — увлажнитель пара; 2 — корпус; 3 — кольцевые кожухи; 4 — патрубок; 5 —
конденсатор; А — подвод сбрасываемого пара; Б—подвод охлаждающего конденсата
ров позволяет использовать для нижних потоков 11 циркуля¬
ционные насосы с меньшим напором, а для верхних — с
большим при подаче в каждый поток половины суммарного
расхода охлаждающей воды на все конденсаторы.
В передней водяной камере каждого потока установлена
вертикальная перегородка, которая создает условия для двух
подводов охлаждающей воды, причем первый подвод А рас¬
положен в нижней части камеры у наружной стенки конден¬
сатора в зоне воздухоохладителей 2, а отвод В — в верхней.
Подвод Б и отвод Г охлаждающей воды в нижнем потоке
осуществляются в нижней части водяной камеры.
Продольные размеры выходами ЦНД и их размеры по
высоте (с учетом диффузорности переходных патрубков) яв¬
ляются определящими при выборе длины и высоты конденса¬
тора. Поскольку высота конденсатора однозначно определя¬
ется высотой выхлопных патрубков ЦНД, то ширина его
определяется количеством охлаждающих трубок, образующих
поверхность охлаждения конденсатора. Следовательно, уве¬
личение поверхности охлаждения конденсатора при боковом
выхлопе пара осуществляется за счет увеличения ширины
трубного пучка (ширины конденсатора).
Компоновка трубного пучка 1 так же, как и в подвальных
конденсаторах, выполнена в виде многократно свернутой лен-
129
130