Бродов Ю.М. Савельев Р.З. Конденсационные установки паровых турбин
Подождите немного. Документ загружается.
Таблица 4.3. Конденсатные насосы
Приведем примеры условного обозначения насосов. Цент¬
робежный конденсатный насос горизонтального исполнения
с подачей 50 м
3
/ч и напором 55 м — насос Кс50-55
(ГОСТ 6000-79); то же, но вертикального исполнения с подачей
1000 м
3
/ч и напором 95 м — насос КсВ 1000-95. Центробежный
конденсатный насос в горизонтальном исполнении для АЭС с
подачей 1500 м
3
/ч и напором 240 м — КсА 1500-240
(ГОСТ 24465-80) и в вертикальном исполнении с подачей
500 м
3
/ч и напором 220 м — КсВА 500-220.
При выборе конденсатных насосов следует помнить, что
основным резервом повышения экономичности конденсат¬
ных насосов является снижение неоправданно высокого на¬
пора. Ограниченная номенклатура выпускаемых насосов за¬
частую приводит к значительному завышению подач и напо¬
ров установленных насосов. Поскольку у конденсатных насо¬
сов нет экономичных средств регулирования, их характерис¬
тики должны выбираться с минимально необходимыми запа¬
сами. Запас на режим регулирования и на эксплуатационный
износ рабочих органов достаточно принять равным 10% от
максимального расхода. Запас по напору при этом будет зави¬
сеть от крутизны напорной характеристики.
Насосы должны иметь непрерывно падающую напорную
характеристику в интервале подач от 20% до номинальной.
Наклон напорной характеристики составляет обычно 15-20%.
211
4.3. Особенности и выбор циркуляционных насосов
Циркуляционные насосы предназначены для снабжения
электростанции охлаждающей и технической водой. Удель¬
ный расход воды, циркулирующей в системе технического
водоснабжения ТЭС, в среднем составляет 130 кг/(кВт*ч), на
АЭС — 200 кг/(кВт • ч). Основная часть подаваемой воды
направляется в конденсаторы турбин (90—97%), а остальная
часть используется на охлаждение масла, воздуха, водорода, в
качестве рабочей среды в водоструйных эжекторах, подпитку
теплосети, химводоочистку и другие нужды. Количество воды,
подаваемой в конденсаторы, приведено в табл. 1.4.
Производительность насосов выбирается по летнему режи¬
му, когда при высокой температуре воды требуется ее наи¬
большее количество. При этом увеличение расхода охлаждаю¬
щей воды в конденсаторы турбин в летнее, время допускается.
не более чем на 10%, а снижение зимой — не более чем на
50% номинального расхода.
Количество насосов определяется прежде всего принятой
схемой водоснабжения
В настоящее время применяются две основные схемы водо¬
снабжения конденсаторов турбин: блочная схема и схема во¬
доснабжения с магистральными водоводами.
Блочная схема водоснабжения применяется, как правило,
для конденсационных ТЭС при прямоточном водоснабжении
и при использовании в качестве охладителей воды водохра¬
нилищ-охладителей. Эта схема используется при незначи¬
тельном удалении береговой насосной oт главного корпуса
электростанций, так как требует отдельных водоводов на каж¬
дую турбоустановку (два водовода на турбину). На конденса¬
тор блока устанавливаются два циркуляционных насоса, каж¬
дый по своему водоводу на половину конденсатора или, если
турбоустановка имеет два конденсатора, на один из двух кон¬
денсаторов турбоустановки. Данная схема проста в эксплуата¬
ции, требует минимального количества запорной арматуры.
Отсутствие возможности маневрирования и резервирования
насосного оборудования предъявляет повышенные требова¬
ния к надежности насосов, так как выход из строя одного из
них приводит к снижению мощности энергоблока.
В схеме с магистральными водоводами насосы на береговой
насосной работают параллельно на два и более магистральных
212
водовода большого диаметра, по которым вода подается на
все конденсаторы электростанции. К каждому магистрально¬
му водоводу подключается два-три насоса и более, работаю¬
щих параллельно.
Надежность снабжения конденсаторов охлаждающей водой
обеспечивается подключением к каждому магистральному во¬
доводу одной из половин конденсаторов турбин, установлен¬
ных на ТЭС. Схема применяется при прямоточном водоснаб¬
жении, при оборотном водоснабжении с водохранилищами-
охладителями или градирнями. В этом случае циркуляцион¬
ные насосы укрупняют, принимая по одному на турбину.
Схемы с магистральными водоводами позволяют регулиро¬
вать расход охлаждающей воды отключением насосов, допус¬
кают резервирование насосов, что повышает надежность функ¬
ционирования системы.
Вследствие усложнения коммутаций, увеличения потерь на¬
пора на ТЭС и АЭС с крупным энергоблоками эти схемы
применяются редко и наиболее распространены на ТЭЦ с
турбинами малой и средней мощности.
К циркуляционным насосам резерв не устанавливают. В
зимнее время, когда при низкой температуре воды расход ее
существенно снижается, часть насосов фактически является
резервом.
Общее давление, создаваемое насосом, определяется дав¬
лением, необходимым для подъема воды на геодезическую
высоту, гидравлическим сопротивлением всасывающих и на¬
порных водоводов с арматурой и самого конденсатора.
В целях уменьшения капитальных вложений и эксплуата¬
ционных издержек наиболее рациональна одноступенчатая
схема перекачки воды.
Применение двухступенчатой схемы может быть, в частнос¬
ти, обусловлено ограничением давления на стенки конденса¬
тора. Так, для электростанций с градирнями производитель¬
ностью 100 000 м
3
/ч и более необходим напор 30—40 м, а
значения давлений на корпусе водяных камер эксплуатируе¬
мых конденсаторов не превышают допустимых техническими
условиями 100—200 кПа.
Разрабатываемые конструкции конденсаторов с допусти¬
мым избыточным давлением в водяной камере до 350 кПа
позволят отказаться от двухступенчатых схем.
Для подачи охлаждающей воды в конденсаторы применя-
213
ются центробежные горизонтальные (типа Д) и вертикальные
(типа В) насосы, а тдкже вертикальные осевые (ОПВ) и диа-
гональные (ДИВ).
Выбрр насоса определяется способом и схемой водоснабже-
ния станции^ типом турбоустановки и характеристиками гид-
равлического тракта и насоса.
Напорная характеристика цент-
робежного насоса H — Q представ-
ляет собой плавно ниспадающую
кривую (рис. 4.12); мощность,
потребляемая насосным агрегатом,
растет с увеличением подачи и
имеет тенденцию к уменьшению
в зоне крутого спада напорной
характеристики (линия 2). КПД
насоса достигает максимума при
номинальной подаче, после чего
происходит падение КПД (линия
3). Насос может забирать воду из-
под уровня, расположенного ниже
или выше его оси. Поскольку до-
пускаемый подпор (линия 4)
обычно указывается в виде абсо-
лютного значения давления, то допускаемый кавитационный
запас. > 0,1 МПа обозначает подпор, а < 0,1 МПа — ,
всасывание, причем допустимая высота всасывания равна
Регулирование подачи центробежных насосов осуществля-
ется дросселированием задвижкой на сливном водоводе (час-
тота вращения электродвигателей у этих насосов постоянна).
Циркуляционный насос подбирается таким образом, чтобы
гидравлическая характеристика тракта (линия 5) и характе-
ристика насоса пересекались в точке номинальной подачи
насоса (точка А, рис. 4.12), при которой КПД насоса макси-
мален. Снижение напорной характеристики вследствие изно-
са лопаток насоса практически не влияет на напор насоса.
Причиной уменьшения подачи может быть изменение гид-
равлического сопротивления тракта или геодезического подъ-
ема. При повышении напора рабочая точка смещается по
характеристике влево с соответствующим уменьшением по-
дачи.
Рис. 412. Характеристика центробеж-
ного циркуляционного насоса (обо-
значения см. в тексте)
214
Циркуляционные насосы центробежного типа не вызывают
трудностей при включении и эксплуатации в случае парал¬
лельной работы на общий водовод. Пуск центробежного на¬
соса производится на закрытую задвижку, после достижения
насосом номинальной частоты вращения открывается напо¬
рная задвижка и насос включается в работу.
Достоинства центробежных насосов заключаются в их вы¬
соких кавитационных качествах, надежности, отсутствии на
характеристике насоса зоны неустойчивой работы и возмож¬
ности пуска и остановки насоса на закрытую задвижку. Недо¬
статком являются повышенные металлоемкость и радиальные
габариты по сравнению с осевыми и диагональными насо¬
сами.
Насосы центробежного типа вертикального исполнения типа
В используются преимущественно в оборотных системах во¬
доснабжения с охлаждением воды в градирнях.
Горизонтальные центробежные насосы типа Д применяют¬
ся на турбоустановках небольшой мощности. Характеристики
этих насосов варьируются изготовлением их на различную
частоту вращения при разных диаметрах рабочего колеса.
Напорная характеристика осевого насоса представлена на
рис. 4.13 (аналогичную характеристику имеют диагональные
насосы). При фиксированном угле поворота лопастей и
неизменной частоте вращения насоса характеристика имеет
три участка: рабочий (отрезок АВ), переходный (ВС) и нера¬
бочий (СД).
Если характеристика сети (линия 4) пересекает характерис¬
тику насоса в пределах ее рабочего участка, насос работает
устойчиво. Если точка пересечения оказывается на верхней
точке рабочего участка (точка В), система становится неустой¬
чивой и насос скачкообразно переходит при том же напоре
на нерабочий участок характеристики (в точку К), резко умень¬
шая подачу. При этом появляются гидравлические удары,
вибрация, кавитационные явления, что вызывает поврежде¬
ние насоса. Зона неустойчивой работы составляет значитель¬
ный диапазон подачи насосов (до 40—60% максимальной).
Для надежной и экономичной эксплуатации насосов ограни¬
чивается рабочая зона режимов (на рисунке граница зоны
показана жирной линией).
На характеристику наносятся также линии допустимого ка-
витационного запаса (5) и линии постоянного КПД насоса
215
Рис. 4.13. Характеристика осевого циркуляционного насоса (обозначения см. в тексте)
(2). Если на характеристике не приводят нерабочие участки,
то жирной горизонтальной чертой (линия 5) задают линию
максимально допустимого статического напора при
заполненном напорном трубопроводе во время пуска насоса.
Поворотно-лопастные насосы типов ОПВ и ДПВ имеют
механизм для разворачивания от руки (на остановленном
насосе) или при помощи электрического или гидравлического
привода лопастей рабочего колеса (на работающем насосе) от
минимального угла до максимального, что приводит к прак¬
тически эквидистантному смещению рабочего участка (линия
2) напорной характеристики кверху. Поворотом рабочих ло¬
пастей можно достичь изменения подачи насоса от 100 до 70%
максимального значения (на характеристике переход от точки
М до точки N). Применение в этих насосных установках
двухскоростных электродвигателей позволяет расширить
диапазон регулирования.
Особенности характеристик осевых насосов создают опре¬
деленные затруднения при работе их на общую магистраль.
216
При параллельной работе осевых насосов увеличение гидрав¬
лического сопротивления сети может привести к тому, что
один из параллельно включенных насосов, характеристика
которого может отличаться от напорных характеристик даже
"аналогичных насосов одного типа, перейдет на недопустимый
режим работы, отвечающий нерабочей ветви характеристики.
Оптимальным условием включения насосов типа ОПВ и
ДПВ отвечает блочная система водоснабжения, когда один
насос работает на свой конденсатор или на одну половину
конденсатора. В этом случае исключается взаимное воздейст¬
вие, насосов друг на друга.
В отличие от центробежных насосов, у которых потребляе¬
мая мощность повышается с ростом подачи насосов, достигая
наибольшего значения при максимальном расходе, у осевых и
диагональных насосов потребляемая мощность растет с умень¬
шением расхода. Пуск осевых насосов должен проводиться с
открытой задвижкой, причем давление в напорном водоводе
должно быть ниже указанного на характеристике допустимо¬
го статического напора. При пуске с закрытой напорной
задвижкой происходит резкое увеличение напора, что может
привести к поломке насоса или выходу из строя электродви¬
гателя.
Диагональные насосы типа ДПВ занимают по расположе¬
нию лопастей рабочего колеса как бы промежуточное
положение между центробежным и осевым насосами, имеют
более высокий напор и применяются в основном на электро¬
станциях с оборотной системой водоснабжения с градирня-
ми, а также для турбоустановок с боковым расположением
конденсаторов.
В табл. 4.4 приведены основные технические характеристи¬
ки применяемых циркуляционных насосов.
217
Таблица 4.4. Техническая характеристика циркуляционных насосов
218
Контрольные вопросы и задачи
1. Чему равно давление всасывания в камере смешения пароструйного и
водоструйного эжекторов, если расход отсасываемого воздуха =0?
2. Каково назначение охладителей пароструйных эжекторов, обратных клапанов?
3. Для
чего основной пароструйный эжектор выполняется многоступенчатым?
4. При каких условиях и почему водоструйный эжектор отсасывает из конден-
сатора большее количество пара вместе с воздухом, чем пароструйный?
5. Какими критериями руководствуются при выборе расчетной производитель-
ности эжектора?
6. Почему нельзя применять водоструйные эжекторы на одноконтурных АЭС?
7. Назовите основные факторы, определяющие характеристику эжектора?
8. Почему увеличение давления пара в конденсаторе влияет на производитель-
ность пароструйного эжектора?
9. Почему характеристики пусковых пароструйных эжекторов не имеют пере-
грузочного участка?
10. Какими факторами определяется рабочая производительность эжектора?
11. Определите давление всасывания паровоздушного эжектора при отсосе
паровоздушной смеси с температурой, равной 30 °С, расходе отсасываемого возду-
ха 40 кг/ч, если =4 кПа, =115 кг/ч. ,
12. Из каких соображений выбирается количество эжекторов на турбоустанов-
ку?
13. В чем состоят достоинства и недостатки паро- и водоструйных эжекторов?
14. Каково назначение конденсатных и циркуляционных насосов?
15. Как выбирается производительность конденсатных и циркуляционных
насосов?
16. Как выбирается количество циркуляционных и конденсатных насосов?
17. Какое минимальное количество циркуляционных насосов устанавливается
в схемах водоснабжения с магистральными водоводами?
Глава пятая
ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
5.1. Правила технической эксплуатации конденсационных
установок
Организацию эксплуатации конденсационных установок
регламентируют следующие документы: "Правила техничес¬
кой эксплуатации электрических станций и сетей", "Правила
внутреннего распорядка по электростанции", должностные
инструкции, инструкции по эксплуатации и ремонту обору¬
дования.
Основным документом являются "Правила технической экс-
плуатации электрических станций и сетей" (ПТЭ) [61]. В них
изложены основные организационные и технические требо¬
вания, предъявляемые к эксплуатации энергетических объек¬
тов, определены задачи и организационная структура электро¬
станций, сетей и энергосистем, даны основные положения по
приемке в эксплуатацию оборудования, организации подго¬
товки персонала, вопросы техники безопасности, противопо¬
жарной охраны и эксплуатации оборудования. Правила опре¬
деляют обязанности оперативного персонала, организацию
диспетчерской службы и средств диспетчерского и технологи¬
ческого управления, а также организацию ремонта и эксплу¬
атационную техническую документацию.
Согласно ПТЭ, при эксплуатации конденсационной уста¬
новки должна быть обеспечена экономичная и надежная ра¬
бота турбины во всех режимах эксплуатации с соблюдением
нормативов напоров (недогревов) в конденсаторе и норм
качества конденсата.
При эксплуатации конденсационной установки должны про¬
водиться (п. 4.4.19 ПТЭ):
профилактические мероприятия по предотвращению загряз¬
нений конденсатора (обработка охлаждающей воды химичес¬
кими и физическими методами, применение шарикоочист-
ных установок и т. п.);
периодические чистки конденсаторов при повышении дав¬
ления отработавшего пара по сравнению с нормативными
значениями на 0,5. кПа из-за загрязнения поверхностей ох¬
лаждения;
220