75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / ПТ / Книги / Учебное пособие. Режимы работы и эксплуатация паротурбинных установок ТЭС
.pdf
Рис. 2.16. Конструкция питательного насоса: 1 – вал; 2 – подшип-
ник; 3 – торцовое уплотнение вала; 4 – входная крышка; 5 – подвод кольцевой; 6 – предвключенное колесо; 7 – крышка; 8 – рабочее коле- со; 9 – секция; 10 – направляющий аппарат; 11 – корпус наружный; 12 – кожух насоса; 13 – корпус внутренний; 14 – крышка напорная; 15 – диск разгрузки; 16 – корпус концевого уплотнения
2.Для повышения всасывающей способности и улучшения условий бескавитационной работы в проточной части насоса устанавливают предвключённое колесо специальной конструк- ции (рис. 2.16, поз. 6) и рабочее колесо первой ступени с увели- ченной входной воронкой.
3.Компенсация осевых усилий на роторе питательного насо- са осуществляется за счет устройства гидропяты (рис. 2.17). Устройство включает разгрузочный диск, установленный на вал насоса со стороны нагнетания. К этому диску через кольцевой зазор подводится вода от последней ступени насоса. Камера с обратной стороны диска соединена со всасывающим патрубком насоса. Разность давлений по обе стороны диска гидропяты со- здает уравновешивающую силу, направленную против действу- ющего на рабочие колеса осевого усилия. Зазор между разгру- зочным диском и шайбой гидропяты составляет 0,15 – 0,20 мм. При увеличении осевого усилия ротор насоса смещается в сто- рону всасывающего патрубка и зазор между разгрузочным ди-
101
ском и подушкой пяты уменьшается. Это приводит к уменьше- нию утечки через гидропяту, увеличению давления перед раз- грузочным диском и появлению дополнительного усилия, дей- ствующего на пяту в сторону нагнетательного патрубка. При уменьшении осевого усилия насоса зазор в гидропяте увеличи- вается и уравновешивающая сила соответствующим образом уменьшается. Таким образом, за счет саморегулирования зазора между разгрузочным диском и шайбой гидропяты осевое усилие ротора насоса полностью уравновешивается во всем регулиро- вочном диапазоне работы насоса.
Рис. 2.17. Устройство гидропяты: 1 – последнее по ходу воды рабо- чее колесо насоса; 2 – кольцевой зазор; 3 – шайба гидропяты; 4 – диск гидропяты; 5 – камера гидропяты; 6 – выход воды во всасывающий па- трубок насоса; 7 – уплотнение вала насоса
К недостаткам разгрузочного устройства такого типа следует отнести:
–уменьшение КПД насоса за счет утечки через гидравличе- скую пяту, величина которой достигает 1,5 – 2,5 % производи- тельности насоса;
–конструкция разгрузочного устройства не допускает срыва (резкого падения давления на напоре) насоса.
Для повышения надёжности работы современных высоко- оборотных питательных насосов большой мощности использу- ется более совершенная система разгрузки осевых сил, состоя- щая из разгрузочного поршня в комбинации с упорным под- шипником двухстороннего действия.
102
4. В конструкции питательных насосов используются конце- вые уплотнения: щелевого типа, торцовые уплотнения и уплот- нения с так называемыми плавающими кольцами. Наибольшее распространение на неблочных ТЭС получили питательные насосы с уплотнениями щелевого типа (рис. 2.18). К достоинствам данной конструкции следует отнести: простоту, надёжность и меньшую чувствительность к загрязнениям и вскипанию воды.
Рис. 2.18. Обвязка концевых уплотнений щелевого типа питатель- ного насоса
В конструкциях современных питательных насосов блочных паротурбинных установок используют торцевые уплотнения, которые исключают протечки конденсата в дренажные каналы и упрощают эксплуатацию концевых уплотнений.
К особенностям обвязки питательных насосов относится следующее (рис. 2.19):
1.Питательные насосы имеют поперечные связи по всасы- вающим и напорным коллекторам, что даёт возможность подачи питательной воды на энергетические котлы от любого пита- тельного насоса.
2.Для надежного питания котлов в обязательном порядке предусматривается постановка питательного насоса в «Горячий резерв» и «Холодный резерв».
3.Для безопасного заполнения трубопроводов питательной воды устанавливаемая запорная арматура на напоре питатель- ных насосов оборудуется байпасами с двойными запорными вентилями.
103
4. Питательные насосы оборудуются трубопроводом отбора питательной воды с промежуточной ступени насоса для регули- рования температуры пара после РОУ собственных нужд, рас- топочных РОУ, а также для регулирования температуры вто- ричного перегрева пара блочных паротурбинных установок, ра- ботающих на сверхкритических параметрах свежего пара.
Рис. 2.19. Принципиальная схема обвязки питательных насосов неблочной ТЭС
5. На напорном патрубке питательного насоса устанавливаются:
–обратный клапан, предохраняющий насос от обратного движения воды при нахождении насоса в «Горячем резерве» с открытой напорной задвижкой или при аварийном останове насоса;
–линия прогрева корпуса питательного насоса, выполненная
ввиде трубопровода малого диаметра (dу 25 мм) со сбросом пи- тательной воды в бак низких точек или в конденсатор; данная
104
схема предназначена для прогрева корпуса питательного насоса, находящегося в режиме АВР, а также используется при плано- вых включениях ПЭН;
– лини я рециркуляции с запорным вентилем перед обратным клапаном, предназначенная для обеспечения минимального рас- хода воды через насос.
Сброс воды через линию рециркуляции производится в де- аэратор питательной воды. При отсутствии минимального рас- хода вода, находящаяся в корпусе насоса, быстро нагревается и вскипает. Это явление называется «запариванием» насоса. При «запаривании» насоса нарушается работа гидропяты, что приво- дит к смещению ротора насоса и задеванию вращающихся дета- лей (рабочих колёс насоса) о неподвижные корпусные детали, что в конечном итоге приводит к выходу насоса из работоспо- собного состояния.
Пропускная способность линии и вентиля рециркуляции вы- бирается равной 25 – 30 % номинальной производительности насоса. Открытие вентиля на линии рециркуляции осуществля- ется автоматически по блокировке при уменьшении расхода во- ды через насос меньше 30 % и при закрытии напорной задвиж- ки.
Внекоторых случаях вводят блокировку, действующую на закрытие вентиля рециркуляции при увеличении расхода пита- тельной воды более 30 %.
6. Смазка подшипников питательных насосов паротурбинных установок неблочных ТЭС осуществляется от индивидуальных маслостанций (МНС), монтируемых рядом с насосом. Принци- пиальная схема маслостанции питательного насоса представле- на на рис. 2.20.
Всхемах маслостанций питательных насосов используются насосы объемного типа (шестеренчатые) в количестве не менее двух штук, из которых один находится в «Работе», а другой в «Горячем резерве» (в режиме автоматического включения ре- зерва – АВР ).
105
Рис. 2.20. Принципиальная схема маслостанции питательного насоса
Особенности обвязки и эксплуатации маслонасосов объёмно- го типа заключаются в следующем:
●для прогрева масла, регулировки давления масла на под- шипники насоса и опробования маслонасосов предусмотрена линия рециркуляции;
●не допускается работа насоса в безрасходном режиме, например на закрытый напорный вентиль, для исключения не- допустимой опрессовки системы. С этой целью в некоторых конструкциях шестерёнчатых насосов устанавливают встроен- ные сбросные клапаны, которые настраиваются на предельно допустимое давление;
●для увеличения ресурса работы маслонасосов при поста- новке питательного насоса в режим АВР маслонасосы смазки отключают и также ставят в режим АВР.
●включение питательных насосов по АВР осуществляют по двум импульсам:
−по уменьшению давления питательной воды в напорном коллекторе питательных насосов;
−при аварийном отключении работающего питательного насоса.
Резервный питательный насос в этом случае включается в следующей последовательности:
106
7. Тип привода питательных насосов и способ регулирования их производительности определяются единичной мощностью основных агрегатов и параметрами пара. При давлении пара до 10 МПа для привода питательных насосов используются асин- хронные двигатели. Регулирование расхода питательной воды на котлы осуществляется за счет дросселирования в регуляторах питания котла, установленных на так называемых сниженных узлах питания. Регулирование дросселированием крайне неэко- номично. Потери электроэнергии на привод насоса в этом слу- чае могут составлять от 30 до 40 % от мощности двигателя.
При более высоких докритических параметрах пара и мощ- ности энергоблоков до 200 МВт соединение валов электродви- гателя и питательного насоса осуществляется через гидромуфту. В этом случае насос работает в зоне максимального КПД и по- тери энергии минимальны. Диапазон регулирования частоты вращения современных гидромуфт составляет от 30 до 98 % оборотов электродвигателя. В настоящее время бурно развива- ются системы регулирования частоты вращения электродвига- телей с помощью частотных преобразователей. Однако у ча- стотных преобразователей есть существенные по сравнению с гидромуфтами недостатки:
–высокая стоимость частотного преобразователя, особенно для электродвигателей, работающих при напряжении 6 кВ;
–сравнительно большие габариты шкафов с электроникой, которые необходимо размещать в специальных помещениях;
107
–эксплуатация частотного преобразователя потребует вклю- чения в состав обслуживающего персонала специально подго- товленного специалиста.
При большей мощности энергоблока, когда мощность приво- да питательного насоса превышает 8 МВт, экономически целе- сообразно применить турбопривод.
8.Для охлаждения элементов электродвигателя (стали стато- ра и ротора; обмоток статора) напряжением 6 кВ используют системы воздушного охлаждения. Воздух прокачивается по за- мкнутому контуру в зазоре между статором и ротором электро- двигателя встроенными вентиляторами и далее охлаждается во встроенных воздухоохладителях, через которые пропускается техническая вода. Системы воздухоохлаждения электродвигате- лей питательных насосов обслуживаются, как правило, персона- лом турбинного цеха.
9.Питательные насосы оборудуются защитами, блокировка- ми и сигнализацией.
Защиты, действующие на отключение питательного насоса:
–при недопустимом осевом сдвиге ротора насоса или при недопустимом увеличении давления в камере гидропяты;
–аварийном снижении давления масла в системе смазки подшипников насоса;
–аварийном снижении давления питательной воды во всасы- вающем трубопроводе насоса;
–аварийном повышении давления питательной воды в напорном трубопроводе насоса.
Блокировки в схеме управления питательных насосов:
–« открытие» вентиля рециркуляции при отключении насоса или при снижении расхода питательной воды менее 30 % от но- минальной производительности насоса;
–« закрытие» вентиля рециркуляции при расходе питательной воды более 30 % от номинальной производительности насоса;
–« запрет» на включение насоса в работу при давлении масла
всистеме смазки ниже допустимого.
108
Все отклонения контролируемых параметров от допустимых пределов, установленных картой защит и блокировок, сопро- вождаются звуковой и световой сигнализацией.
2.11.2. Основы эксплуатации питательных насосов
На рис. 2.21 представлен пример структурной схемы опера- тивных состояний и эксплуатационных режимов работы пита- тельных насосов. В общем случае при обслуживании питательной установки оперативный персонал выполняет следующие работы:
1.При приеме смены осуществляет контроль правильности содержания питательных насосов в соответствующем оператив- ном состоянии («Холодный резерв», «Горячий резерв», «Ре- монт») и контролирует техническое состояние работающих насосов.
2.В течение смены оперативный персонал осуществляет
операции, описанные ниже.
● Перевод питательных насосов в соответствующее опера- тивное состояние.
Правила содержания питательных насосов в оперативных со- стояниях и последовательность выполнения операций при пере- воде питательного насоса из одного оперативного состояния в другое должны регламентироваться соответствующими произ- водственными инструкциями. При этом следует соблюдать сле- дующие основные принципы:
–плановое включение и отключение центробежного насоса должно осуществляться на закрытую напорную задвижку;
–вывод насоса в «Ремонт» должен осуществляться только при наличии соответствующего наряда-допуска на безопасное производство ремонтных работ;
–вывод насоса в «Ремонт» по тепловой части должен осу- ществляться только после разборки электрической схемы при- водного двигателя;
109
110
Рис. 2.21. Структурная схема оперативных состояний и эксплуатационных режимов работы пита- тельных насосов