Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энергосберегающие системы электропривода переменного тока с частотным управлением для механизмов с вентиляторным статическим моментом. Учебное пособие
.pdf
31
2. ПИТАТЕЛЬНЫЙ НАСОС ПАРОВОГО КОТЛА С АСИНХРОННЫМ
ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
2.1. Теплоснабжение потребителей паровым котлом
Районные отопительные установки обеспечивают горячей водой и отоплением жилые дома, производственные и другие помещения. Циркуляция воды в системе отопления обеспечивается циркуляционными насосами. В большинстве отопительных установок для подогрева воды до нужной температуры
используют котлы.
Рассмотрим систему питания парового котла ДЕ-25/14 ГМО. Данный паровой котел представляет собой комплекс агрегатов, предназначенных для получения водяного пара. Этот комплекс состоит из ряда теплообменных устройств, связанных между собой и служащих для передачи тепла от продуктов
сгорания топлива к воде и пару.
На рис. 2.1 представлена упрощенная структурная схема парового котла.
Основными составляющими рабочего процесса, осуществляемого в котельной
установке, являются:
1) процесс горения топлива;
2) процесс теплообмена между продуктами сгорания или самим горящим
топливом с водой;
3) процесс парообразования, состоящий из нагрева воды, ее испарения и
нагрева полученного пара.
Одной из основных задач, возникающих при эксплуатации котельного агрегата, является обеспечение равенства между производимой и потребляемой
энергией.
32
ГРП
КОРПУС КОТЛА
ЭКОНОМАЙЗЕР
ОСНОВНОЕ
ОБОРУДОВАНИЕ
КОТЛА
ПАРО-КОНДЕНСАТНАЯ СИСТЕМА
СИСТЕМА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ
УРОВНЯ
СИСТЕМА
ПОДАЧИ
ВОЗДУХА
ГОРЕЛКА
ШКАФ
АВТОМАТИКИ
КОТЛА
СИСТЕМА
ДЫМООТВОДА
НАСОСОНАЯ
ГРУППА
ПИТАТЕЛЬНАЯ
ВОДА
РЕГУЛИРУЮЩИЙ
КЛАПАН
ВЫХОД ПАРА
ПОТРЕБИТЕЛЮ
Рис. 2.1. Упрощенная структурная схема парового котла
33
Паровой котел типа ДЕ паропроизводительностью 25 т/ч, с абсолютным
№
Наименование оборудования
и параметров
Ед.изм.
Значение
1
Тип парового котла
-
ДЕ-25/14ГМО
2
Паропроизводительность котла
т/ч
25 3 Расчетное давление пара
кгс/см 2
13
4
Расчетная температура пара
o
C
Насыщенный
5
Поверхность нагрева (полная)
м 2
271
6
Объем котла:
а - водяной
м3
16,5
б - паровой
м3
2,8
7
Объем топочного пространства
м3
29
8
Топливо
-
Природный
газ
9
Количество горелок
шт.
1
давлением 1,4 МПа (14 кгс/см2) предназначен для выработки насыщенного или
перегретого пара, используемого для технологических нужд промышленных
предприятий, на теплоснабжение систем отопления и горячее водоснабжение.
Паровой котел ДЕ-25-14 ГМО принадлежит к котлам с естественной циркуляцией, его основные характеристики приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Основные характеристики парового котла
Котлоагрегат (общие данные)
Для поддержания постоянного уровня воды в барабане котла установлены два питательных насоса типа ЦНСГА 38/220. Один из насосов находится в
работе, а второй - в постоянном резерве. Насос типа ЦНСГА 38/220 предназначен для перекачивания воды и жидкости. Секционная конструкция насоса позволяет увеличить или уменьшить напор, не изменяя подачи. Следует обратить
34
внимание на то, что насос типа ЦНСГА 38/220 стабильно и долговечно работа-
Параметр
Обозначение
Значение
Единица из-
мерения
Подача Q 38,0
м3/ч
Напор H 220,0
м
Мощность
N
33,0
кВт
Частота вращения
N
2950
об/мин
Момент инерции
М
0,18
кг∙м2
Масса насоса
m
341
кг
ет с подпором 2..6 м.
Насос типа ЦНСГА 38/220 (для горячей воды) должен работать с подпором до 10 м. Технические характеристики насоса ЦНСГА 38/220 приведены в
табл. 2.2.
Таблица 2.2
Технические характеристики насоса ЦНСГА 38/220
На рис. 2.2 приведены характеристики насоса ЦНСГА 38/220 при частоте
вращения 2950 об/мин. Задача системы регулирования заключается в подаче
количества воды, пропорционального тепловой нагрузке котлоагрегата. Качество регулирования расхода питательной воды зависит непосредственно от регулирующего питательного клапана (РПК).
Перепад давления на клапане при определенном расходе воды зависит от
гидравлического сопротивления котла, величины давления пара и давления воды за насосами. Клапан, установленный по ходу среды после питательных насосов, представляет собой дроссельно-регулирующее устройство.
35
Q,м/ч
3
Н/м
10 20 30 40 50
0
50
100
150
200
250
300
350
Рабочая часть
40
N, кВт
35
30
25
20
15
10
68
66
64
62
70
η, %
0
Рис. 2.2. Характеристики насоса ЦНСГА 38/220
при частоте вращения 2950 об/мин
36
Перепад давления на клапане
,
п.лв.кнрпк
pppp
н
p
квp.
п.л
p
,
п.лнрпк hk
ppppp
н
p
п.л
p
k
p
,ph
(2.1)
где
- выходное давление насоса,
- давление на входе в котел;
- потери напора в питательной линии.
Величина перепада определяет скорость потока воды в сужении седла
клапана. Защиту РПК и регулирование расхода питательной воды производят с
помощью байпасного регулирующего клапана (БРК). При достижении определенной нагрузки регулирование расхода переключается на РПК.
Как видно из рис. 2.3, для данного участка схемы перепад давления на
РПК при заданном расходе питательной воды может быть найден из уравнения:
(2.2)
где
- напор насоса;
- гидравлическое сопротивление питательной
линии от насоса до РПК;
- гидравлическое сопротивление котла;
- ни-
велирный напор.
Для питания парового котла ДЕ-25/14ГМО установлен клапан КРП-50М50, предназначенный для автоматического питания и поддержания заданного
уровня воды в верхнем барабане котла.
37
Насос
РПКБРК
Котел
H
p
G, 100%
30%
p
н
вк
p
p
п
p
h
p
к
p
рпк
p
пл
p
брк
а) б)
Рис. 2.3. Регулирование перепада давлений с помощью РПК:
а - схема регулирования расхода питательной воды;
б - изменение перепада давлений на РПК
2.2. Сравнительная оценка систем электропривода питательного насоса
Традиционные способы регулирования производительности турбомеханизмов включают дросселирование напорных линий и изменение общего числа
работающих агрегатов по одному из технологических параметров [8,10]. Наиболее сложным с точки зрения управления является основной режим с динамически изменяющимися нагрузками и исправность котла во многом зависит от
уровня давления пара и количества воды в барабане котла.
Рассмотрим режимы, при которых превышения параметров предельных
значений приводят к неисправностям котла. При нормальном течении процесса
уровень воды в барабане котла уравновешен давлением подпитки котла водой и
давлением пара. При этом он находится выше среза экранных труб, стенки которых охлаждаются циркулирующей в них водой. Вследствие создания чрезмерно высокого давления в барабане котла уровень воды может снизиться ниже
38
допустимого предела, при котором не обеспечивается циркуляция воды. В результате нарушения циркуляции воды в экранных трубах происходят чрезмерное повышение температуры и пережог их стенок. Снижение давления пара
также может привести к выводу из строя агрегата. В результате резкого снижения давления возможен заброс воды в пароперегреватель, что вызовет выход
его из строя. В связи с этим к точности поддержания заданных значений давления пара и уровня воды в барабане предъявляются высокие требования.
Регулирование давления в барабане котла и питания котельных агрегатов
главным образом сводится к поддержанию материального баланса между отводом пара и подачей воды. Исправность котельного агрегата во многом определяется качеством регулирования уровня воды.
Технологическое оборудование оснащено датчиком уровня воды в барабане котла, который состоит из уравнительной колонки и датчика разности
давлений типа Метран 100-ДД-1430. Такое устройство позволяет посредством
показывающего прибора, установленного на главном щите управления, контролировать уровень воды в барабане котла и выдает сигнал в контур регулятора.
Расход деаэрированной воды в течение суток мало изменяется (рис. 2.4) за счет
установленных на котельной аккумуляторных баков, где происходит ее накопление в часы низкого расхода подпиточной воды и слив при высоких расходах.
На рис. 2.5 показан график изменения давления пара за сутки. Однако в течение
года паропроизводительность парового котла меняется, что характеризует
рис. 2.6. Расход подпиточной воды в течение суток меняется в ночное время в
диапазоне до 8,3 т/ч, а в утренние и вечерние часы до 20 т/ч, днем приблизительно до 13 т/ч, как показано на рис. 2.7.
Установившийся режим работы насосной установки, реализуемый при
постоянной скорости приводного электродвигателя, определяется точкой пересечения характеристики насоса, соответствующей этой частоте, и характеристики магистрали, подключенной к насосу. Характеристику Q-H центробежного насоса в пределах рекомендуемых подач c достаточной степенью точности
можно представить в виде следующего уравнения:
39
,)(НН
22
ном
0н
QС
0н
H
0Q
ном
ном
С
2
номном0н
Q)HH(С
Q
ном
Н
ном
,QRНН
2
с
c
H
0Q
2
номном
/)Н( QНR
с
(2.3)
где
- напор насоса при
рость электродвигателя;
;
Характеристика магистрали определяется следующим выражением:
где
насоса
(
- статический напор (противодавление), соответствующий напору
(закрытой задвижке); R - коэффициент сопротивления магистрали
).
и
;
- номинальная ско-
- конструктивный коэффициент насоса;
и
- номинальный расход и напор.
(2.4)
40
Рис. 2.4. Изменение расхода пара за сутки
Рис. 2.5. Изменение давления пара за сутки
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]