Лекція №9 конденсаційна установка

1. Глибина вакууму.

2. Якість конденсату.

1. Глибина вакууму

Основним показником якості роботи конденсаційної установки є тиск відпрацьованої пари або глибина вакууму в вихлопному патрубку турбіни. Звичайно вимірюється величина розрідження – різниця між атмосферним тиском і абсолютним тиском в конденсаторі. Це вимірювання проводиться з допомогою ртутного вакуумметра і вимірюється в мм.рт.ст.

Знаючи фактичне значення атмосферного тиску в даному місці і в даний час і виміряне також в мм.рт.ст. за допомогою ртутного барометра, можна визначити значення абсолютного тиску в конденсаторі також в мм.рт.ст.

Так, якщо виміряний барометричний тиск дорівнює В, мм.рт.ст., виміряне вакуумметром розрідження в конденсаторі дорівнює Н, мм.рт.ст., то абсолютний тиск в конденсаторі:

Якщо поділити це значення на величину технічної атмосфери (735,6мм.рт.ст.), то дістанемо значення абсолютного тиску в конденсаторі:

В експлуатації оцінка роботи конденсаційної установки проводиться по глибині вакууму, яка виражається відношенням розрідження Н до барометричного тиску В у відсотках.

.

Цей спосіб досить зручний для грубої оцінки роботи конденсатора, але він не позволяє установити дійсну величину абсолютного тиску відпрацьованої пари, який однозначно визначає роботу конденсаційної установки, якщо невідомі В і Н для даного випадку.

Так, якщо, наприклад, на двох станціях, які знаходяться в різних місцях і в різних метеорологічних умовах, барометричний тиск і розрідження складали відповідно:

то можна сказати, що на обох станціях був вакуум:

.

Одначе абсолютні тиски в конденсаторах цих станцій були різні:

Таким чином, різниця в абсолютних тисках в конденсаторах цих станцій складає більше 4%. Тому правильніше користуватися поняттям “абсолютний тиск”.

Цю неоднозначність вакууму у відсотках можна усунути, якщо покази барометра і вакуумметра привести до єдиного “нормального” барометричного тиску Тоді вакуум у відсотках від нормального барометричного тиску можна визначити по виразу:

.

Тут В і Н фактичні значення, виміряні по приладах.

Ртутний вакуумметр забезпечує високу точність вимірювання, але має суттєвий недолік, що його покази важко передати дистанційно. Тому для оперативного контролю використовують менш точний принцип вакуумметра з електричною дистанційною передачею показів на БЩ. Широко розповсюджено вимірювання тиску відпрацьованої пари (оскільки вона не перегріта) по її температурі.

Т емпература пари у вихлопному патрубку вимірюється термометром опору з установкою вторинного самопишучого приладу на БЩ. Тиск, що відповідає виміряній температурі пари, знаходиться із таблиць насиченої пари або на вказуючому приладі наноситься друга шкала – шкала тисків, які відповідають даній температурі. Для найбільш розповсюджених в експлуатації границь на рис.28 приведений графік, користуючись яким можна, з точністю до визначити глибину вакууму в процентах від барометричного тиску 760мм.рт.ст. по температурі насичення відпрацьованої пари.

Температура відпрацьованої пари, яка однозначно визначає її тиск (і навпаки), може бути представлена виразом:

.

Тут температура охолоджуючої води на вході в конденсатор, яка залежить від якості роботи охолоджуючого пристрою (градирні, ставка і т.д.) і від метеорологічних умов (температура навколишнього повітря, сила і напрям вітру і т.д.). Із зниженням буде знижуватися і , якщо інші складові в цьому виразі будуть постійні. Природно у зв`язку з цим, що в зимовий час вакуум буде більш глибокий, ніж гарячим літом.

Кількість тепла, яке віддається в конденсаторі парою воді, і те, яке сприймається водою від пари, рівні між собою, і ця рівність може бути представлена у вигляді виразу, який називається рівнянням теплового балансу конденсатора:

,

де - кількість відпрацьованої пари, яка поступає в конденсатор із турбіни, кг/год, або т/год; -тепловміст відпрацьованої пари, ккал/кг, -тепловміст конденсату, ккал/кг, який для практичних цілей в числовому значенні може бути замінено температурою конденсату; W-кількість (витрата) охолоджуючої води, яка проходить через конденсатор, кг/год, або т/год; -температура охолоджуючої води при виході із конденсатора, ºС; -температура охолоджуючої води при вході в конденсатор, ºС.

Тут під необхідно розуміти кількість сухої насиченої пари, яка поступає в конденсатор, а не вологої, що звичайно має місце майже на всіх діапазонах навантажень. При дуже малих навантаженнях у деяких турбін і на холостому ході у всіх турбін відпрацьована в турбіні пара, як правило перегріта.

Різниця змінюється незначно, і її для турбін високого тиску з проміжним перегрівом пари можна прийняти рівною 550ккал/кг. Із цього виразу випливає, що нагрів води в конденсаторі:

.

Як видно із цієї формули, збільшення витрати охолоджуючої води призведе до зменшення нагріву води в конденсаторі і тим самим до зменшення температури, а отже, і тиску відпрацьованої пари. Одначе для збільшення витрати охолоджуючої води необхідно збільшити затрату потужності на привід циркуляційних насосів. Тому в кожному конкретному випадку необхідно знаходити найвигідніше вирішення. Наприклад, якщо приріст потужності турбіни, отриманий за рахунок поглиблення вакууму (при незмінній витраті пари), перевищує додаткову затрату потужності на привід циркуляційних насосів, то збільшення витрати води є оправданим.

Складова у формулі: визначає опір переходу тепла від пари до води і характеризує ступінь недосконалості охолоджуючої поверхні конденсатора. Кількісно ця величина називається температурним напором, по величині якого зручно оцінювати роботу конденсатора (як теплообмінника в експлуатації). Для цієї мети на основі заводських характеристик конденсатора або по результатах спеціальних випробувань будуються графічні залежності значень температурного напору від витрати пари в конденсатор і від температури охолоджуючої води при її номінальній витраті.

Збільшення фактичних значень температурного напору, виміряних безпосередньо на діючому конденсаторі, в порівнянні з графіком, прийнятим за норматив, вказує на погіршення теплообміну в конденсаторі, яке може бути викликано різними експлуатаційними причинами.

Причини погіршуючі роботу конденсатора і викликаючі збільшення температурного напору:

1. Забруднення охолоджуючої поверхні, а саме внутрішньої поверхні трубок відкладеннями накипу, мулу або відкладеннями органічного характеру (мікроорганізми). В обидвох випадках зменшується прохідне січення трубок. Так, при наявності в трубці діаметром 25мм шару відкладень 0,5мм прохідне січення зменшується приблизно на 10%. Це призводить до збільшення гідравлічного опору конденсатора і у відповідності з характеристикою циркуляційного насосу, до зменшення витрати охолоджуючої води і погіршення вакууму. Одначе більш суттєве погіршення вакууму проходить при цьому за рахунок погіршення теплообміну між парою і водою, так як шар відкладень має погану теплопровідність. В обох випадках повинні проводитись періодичні механічні або хімічні очищення, або прийматися міри профілактичного характеру, запобігаючі відкладенням. Признаком забруднення трубок конденсатора може бути також підвищення температури пароповітряної суміші, що відсмоктується ежектором.

2. Підвищені присмокти повітря у вакуумну систему або погіршення роботи ежекторів. В обох випадках парціальний тиск повітря в пароповітряній суміші, що знаходиться в конденсаторі, збільшуються, що призводить до погіршення теплообміну між парою і водою з парової сторони конденсатора. Признаком підвищених присмоктав є також зменшення температури суміші, що відсмоктується із конденсатора.

При обладнанні блоку водоструминними ежекторами збільшення присмоктав може бути оцінено по швидкості падіння вакууму з відключеним ежектором. Перевірку рекомендується робити як при навантаженні турбіни 80-100% від номінального, так і при навантаженні приблизно 50%, так як в ряді випадків збільшення присмоктів спостерігається саме при зменшенні навантаження. На декілька хвилин закривають повітряні засувки ежекторів, і тим самим перестають відсмоктувати повітря із конденсатора. З часу повного закриття засувок ведуть спостереження за ртутним вакуумметром і відлік часу. Необхідно допускати зниження вакууму не більш ніж на 40-50мм.рт.ст., після чого повітряні засувки відкривають. Розділивши потім величину зниження вакууму на час досліду у хвилинах, отримують швидкість падіння вакууму в мм.рт.ст. за хвилину. Щільність вакуумної системи крупних турбін можна вважати доброю, якщо швидкість падіння вакууму складає 1-2мм.рт.ст. за хв. І задовільною при 3-4мм.рт.ст. за хв. Перевірку швидкості падіння вакууму необхідно робити кожного місяця, а також негайно у випадку росту температурного напору.

Раптове збільшення присмоктів повітря на працюючій установці частіше всього проходить із-за порушення подачі пари на ущільнення внаслідок несправності регулятора або від самовільного (від вібрації) закриття одного із регулюючих вентилів до ущільнень ЦНТ. Часто підвищений присмокт повітря є наслідком неправильних операцій персоналу з дренажами, з водовказівними склами вакуумних підігрівників або при різкому відкритті відсмокту повітря від підігрівника, що включається в роботу. Джерелом присмокту також може стати система добавки обезсоленої води в конденсатор при спорожненні баків, а також випарна установка при втраті тиску і рівня в деаераторі ХОВ.

У випадку, зв”язаних з перегрівом вихлопної частини ЦНТ (робота при холостому ході і при малих навантаженнях), присмокти виникають при появі нещільностей із-за короблення. Якщо причина підвищеного присмокту зразу не піддається виясненню, то необхідно включити резервний ежектор і підвищити тиск пари перед ежекторами. Доцільно також підвищити тиск пари на ущільнення. Якщо вакуум продовжує знижуватися, необхідно спочатку розвантажити турбіну у відповідності з інструкцією.

3. Зменшення витрати охолоджуючої води через конденсатор при всіх інших незмінних умовах пов”язано із збільшенням нагріву води ( . Температурний напір практично майже не змінюється. Причиною розглядуваного порушення режиму звичайно є неполадки в роботі циркуляційних насосів або поява додаткових опорів на вході або виході води із конденсатора, а також погіршення або зрив роботи сифону:

а) неполадки в роботі циркуляційних насосів відчуваються перш за все по зниженню тиску циркуляційної води перед конденсаторами. Це спостерігається при виході з ладу одного або декількох насосів або із-за зменшення їх подачі внаслідок погіршення умов всмоктування насосів в результаті засмічення сіток. Звичайно на станції з централізованою подачею охолоджуючої води від берегової насосної завжди є резервний циркуляційний насос, який включається від АВР (автоматичне введення резерву). При успішній роботі АВР заміна одного діючого насосу іншим звичайно проходить без перешкод. Проте якщо резервного насосу немає і якщо число насосів які вийшли з ладу перевищує число насосів, що знаходяться в резерві, може появитися небезпека зриву сифонів на конденсаторах всіх працюючих турбін, а також на маслоохолоджувачах. В такому випадку необхідно зменшити витрату води до можливого мінімуму шляхом прикриття зливних засувок на конденсаторах. Для випадку індивідуального водопостачання вихід із ладу одного циркуляційного насосу впливає лише на один блок.

Інтенсивне забруднення грубих решіток і обертових сіток на всмоктуванні різко знижує продуктивність насосів і вимагає прийняття мір для запобігання зупинки всієї станції. Перед наступленням морозів при температурі охолоджуючої води ºС необхідно своєчасно для боротьби з шугою (голки льоду, які заповнюють всю товщу переохолодженої води, вона може раптово перетворитися в лід, викликавши повну закупорку решіток на всмоктуванні) переключити злив охолоджуючої води з конденсаторів по схемі зимового скиду для обігріву водоприймача;

б) досить часто бувають випадки раптового або поступового росту опору конденсаторів із-за подання сміття, риби, водоростей на трубну дошку при розриві полотна обертової сітки;

в) погіршення роботи сифону звичайно зв”язано з попаданням повітря і скупченням його у верхній частині зливної труби. Для автоматичного включення ежектора циркуляційної системи, а саме відновлення сифону, звичайно задається вставка розрідження 150-200мм.рт.ст.

У випадку коли вакуум не перестає знижуватися, незважаючи на міри, що приймаються, необхідно розвантажити турбіну, щоб не викликати небезпечного нагріву вихлопної частини ЦНТ. Великі турбіни обладнують автоматом розвантаження по вакууму, який починає розвантажувати турбіну при падінні вакууму до 650мм.рт.ст.(730-740мм.рт.ст.-норма). Крім того є сигналізація про падіння вакууму і захист, який включає турбіну при падінні вакууму нижче заданої вставки приблизно 550мм.рт.ст.

При роботі під навантаженням не дозволяється допускати підвищення температури вихлопу турбіни вище 55ºС, що відповідає вакууму приблизно 85%. Необхідно пам”ятати, що перегрів ЦНТ веде до порушення центровки турбіни, ослаблення посадки дисків і втулок ущільнення на валу, короблення циліндра і можливим зачепленням (задіванням) в протічній частині. Порушення роботи вакуумної системи є однією із неполадок, яка найбільш часто зустрічається в експлуатації турбінних установок.