8.3.3. Совместная работа насосов на общую сеть

В процессе эксплуатации часто возникает необходимость резко увеличить подачу воды или давление в системе, что легко можно сделать, изменив число совместно работающих машин.

При параллельном включении насосов суммарные характеристики получают путем сложения подач при одинаковом напоре (рис. 8.15,а). Каждый из насосов должен развивать требуемый напор, а сумма подач насосов должна равняться требуемой подаче (при режиме высокого КПД).

Точка пересечения суммарной характеристики с характеристикой сети определяет рабочую точку параллельно работающих насосов. Очевидно, что суммарная подача насосов при таком включении меньше суммы подач каждого из насосов при индивидуальной работе на ту же систему. Параллельное соединение насосов наиболее эффективно при пологой характеристике сети. Если насосы установлены близко друг от друга, то сопротивлением трубопроводов между ними можно пренебречь. Пуск в работу насосов при одинаковой частоте вращения следует производить одновременно, постепенно открывая задвижку на обоих насосах.

Эффективность использования параллельного включения насосов

. (8.9)

Из этого выражения следует, что насосы большой мощности должны работать с максимальным КПД, а регулирование подачи целесообразно осуществлять насосом малой мощности. Для устойчивой работы насосы должны иметь стабильные напорные характеристики. При параллельной работе насосов с нестабильной характеристикой резко увеличивается зона неустойчивой работы и может иметь место неравномерное распределение нагрузки между насосами.

Рис. 8.15. Суммарные характеристики насосов при совместной работе на общую сеть: а - при параллельном включении; б- при последовательном включении

При последовательном включении насосов суммарные характеристики получают путем сложения напоров при одинаковой подаче (рис. 8.15,б). Последовательное соединение насосов экономически оправдывается при крутых характеристиках сети с малым значением Н_ст (статическая составляющая).

КПД системы при таком соединении

. (8.13)

8.3.4. Энергетические насосы

Энергетические насосы по назначению разделяются на питательные, конденсатные, насосы систем циркуляционного водоснабжения, сетевые и вспомогательные [18].

Питательные насосы предназначены для подачи химически очищенной питательной воды в котел (табл.П20). По выполняемым функциям в тепловой схеме их относят к основному технологическому оборудованию.

Характеристики питательного насоса представлены на рис.8.16.

Для предотвращения обратного вращения и недопустимости нагрева воды при малых подачах насосы снабжаются обратными клапанами с линией рециркуляции.

На входе в питательный насос должно быть обеспечено давление в соответствии с необходимым запасом от кавитации. Для этого приходится размещать деаэраторный бак на некоторой высоте Н_вс над всасом насоса (см. рис. 8.14).

Давление на всасе насоса

Р_вс = Р_д + Н_вс ×r_д × g - Dr_вс , (8.14)

где Р_д - давление в деаэраторе;

Dr_вс - гидравлическое сопротивление тракта от бака

до всаса насоса.

Рис.8.16. Характеристика питательного насоса

в Н, Q - координатах

Давление на нагнетании для барабанного котла

Р_н = Р_б + Н_б × r_пит × g + Dr_тр , (8.15)

где Р_{б -} давление в барабане котла;

r_пит - плотность воды после ПВД;

Dr_тр - гидравлическое сопротивление тракта,

Dr_тр = Dr_ПВД + Dr^/_тр + Dr_р.п.к + Dr_эк . (8.16)

Здесь Dr_ПВД - гидравлическое сопротивление группы ПВД;

Dr^/_тр - гидравлическое сопротивление питательных трубопроводов;

Dr_р.п.к - гидравлическое сопротивление регулирующего питательного клапана;

Dr_эк - гидравлическое сопротивление участка от входа в экономайзер до барабана парового барабанного котла.

При снижении расхода питательной воды гидравлическое сопротивление участков тракта, кроме регулирующего питательного клапана, снижается приблизительно пропорционально второй степени расхода:

Dr_тр = Dr_трo (D_п.в / D_п.во)² . (8.17)

Изменение давления в питательном насосе

DР_п.н = Р_н - Р_вс . (8.18)

Для питательных насосов применяется электро-и турбопривод. Турбопривод в основном применяется для мощных питательных насосов (N ³ 8 МВт). Питательные насосы подают воду в барабанные котлы ТЭЦ с давлением пара 3,9 (40), 9,8 (100), 13,7 МПа (140 кг/см ²).

Для паровых котлов с давлением пара 3,9 МПа преобладающее распространение получили электронасосы ПЭ-65 - 45, ПЭ- 65-53, ПЭ- 100 -53, ПЭ- 150 -53, ПЭ-150-63.

Для паровых котлов с давлением пара 9,8 МПа и 13,7 МПа применяются электронасосы типа ПЭ- 150 -145, ПЭ- 270 -150 и ПЭ-250-180. Эти насосы центробежные горизонтальные однокорпусные секционного типа с односторонним расположением рабочих колес и гидравлической пятой для предотвращения осевого сдвига ротора.

Для паровых котлов с давлением пара 13,7 МПа применяются питательные электронасосы ПЭ- 380 -185/200, ПЭ-500-180, ПЭ- 580 -185/200, ПЭ- 720 -185. Насосы выполняются двухкорпусными.

Для подачи питательной воды в паровые котлы котельных ТЭЦ малой мощности применяется ряд насосов, не включенных в стандарты по питательным электронасосам. Наибольшее распространение для этих целей получили электронасосы типа ЦНСГ -38 - 220, ЦНСГ -38 - 424, ЦНСГ -60 - 330, ЦНСГ -60 - 535.

Для питания паровых котлов малой производительности используются также прямодействующие поршневые насосы типа ПДГ. Приводом насоса является паровая машина с низким КПД.

Конденсатные насосы предназначены для подачи конденсата отработанного пара из конденсатора турбины в систему регенеративного подогрева питательной воды (табл. П21).

Конденсатные насосы представляют особую группу энергетических насосов, работающих с минимальным располагаемым кавитационным запасом. Этот запас определяется разностью вертикальных отметок уровня свободной поверхности жидкости в конденсаторе и центром тяжести входного отверстия рабочего колеса первой ступени насоса (геометрический напор) и потерями во входном тракте насоса. Конденсатные насосы должны надежно работать при развитии начальной или развитой кавитации на всасе рабочего колеса. Поэтому конденсатные насосы работают с относительно низкой частотой вращения, и в них используются материалы, стойкие к кавитационным разрушениям.

Дополнительные конденсатные насосы применяются для подачи конденсата греющего пара из теплообменных аппаратов (табл.П24).

На ТЭЦ применяются малые и средние конденсатные насосы типа КС с подачей 12, 20, 32, 50, 55, 80 и 125 м³/ч. Насосы КС-12 и КС-20 горизонтальные спирального типа с симметрично расположенными рабочими колесами одностороннего входа. Насосы с напором 50 м выполняются двухступенчатыми, с напором 110 м - четырехступенчатыми.

Насосы системы циркуляционного водоснабжения предназначены для подачи охлаждающей воды в конденсаторы турбин. В зависимости от схемы водоснабжения и мощности турбоагрегатов на ТЭЦ в качестве циркуляционных применяются три типа насосов (табл.П25):

- центробежные вертикальные и горизонтальные;

- центробежные с рабочим колесом двухстороннего входа;

- осевые.

Центробежные вертикальные насосы типа В применяются обычно в системах оборотного водоснабжения с градирнями. Они устанавливаются и на береговых насосных станциях. Насос типа В - центробежный консольный вертикальный с рабочим колесом одностороннего входа.

Пример обозначения 800 В- 2,5/ 100 (32Б - 12 -старое обозначение): 800 - диаметр напорного патрубка, мм; буква В -вертикальный, цифра в числителе - подача, м ³/с ; в знаменателе - напор, м. Насосы типа В выпускаются подачей от 5500 до 54000 м ³/ч и напором от 25 до 90 м.

В системах циркуляционного водоснабжения используются и насосы двухстороннего входа типа Д, которые выпускаются с параметрами: подача 160-12600 м³/ч; напор 15-90 м; частота вращения 485-2900 1/мин. Насос типа Д -одно-

ступенчатый горизонтальный с рабочим колесом двухстороннего входа.

Осевые насосы применяются в системах прямоточного водоснабжения и устанавливаются на береговых насосных станциях. Преобладающее распространение получили осевые насосы вертикального типа ОВ или ОПВ. Различают насосы с неподвижно закрепленными лопастями (тип О) и с лопастями, угол установки которых можно менять (тип ОП). В зависимости от типа поворотного механизма изменение угла установки лопастей может осуществляться как на остановленном насосе, так и на работающем.

Насосы типа ОВ выпускаются подачей от 1700 до 6000 м³/ч и напором от 5 до 10 м. Насосы типа ОПВ выпускаются на большие подачи и небольшой напор.

Сетевые насосы служат для подачи горячей воды по тепловым сетям к потребителям. В зависимости от места установки они применяются:

- в качестве насосов первого подъема, подающих воду из обратного трубопровода в подогреватели;

- второго подъема для подачи горячей воды после подогревателей в тепловую сеть;

- рециркуляционных в системах теплоснабжения с водогрейными котлами.

Сетевые насосы устанавливаются как на ТЭЦ, так и на промежуточных насосных станциях теплофикационных систем. Сетевые насосы (типа СЭ) - центробежные горизонтальные с приводом от электродвигателя. В одноступенчатом насосе применяется одно рабочее колесо двухстороннего всасывания, в двухступенчатом насосе - два колеса двухстороннего всасывания с переводной трубой для подвода воды от первой ступени ко второй.

Сетевые насосы выпускаются подачей от 500 до 5000 м³/ч и напором от 50 до 160 м (табл.П25-П26).

При подачах менее 500 м³/ч и температуре перекачивающей воды до 200 ^оС в тепловых системах ТЭЦ в качестве сетевых иногда используются насосы общего назначения - консольные насосы типа К и спиральные насосы типа ЦН-400--105 и ЦН-400-210.

Консольные центробежные насосы типа К выпускаются на подачи 6-330 м³/ч и напоры 14-98 м.

Насос ЦН-400-210 (3В-200х4) представляет собой сдвоенный насос ЦН-400-105 (ЗВ-200х2 -старое обозначение). Насосы центробежные спиральные с симметричным расположением колес.

Кроме насосов основной тепловой схемы на ТЭЦ применяются насосы, обеспечивающие работу других технологических схем и общестанционного оборудования. Это насосы химической очистки и промывки в водоподготовительных установках, насосы систем маслоснабжения и регулирования турбин, насосы системы гидрозолоудаления и дренажей.

Выбор насосов производят по двум параметрам: напору и подаче, при этом подбираются насосы с наибольшими КПД. На рис.8.17 показано поле характеристик сетевых насосов, необходимый насос можно выбрать на этом поле.