1. Курс лекций ТМиВО ТЭС_для ФЗВО

с которого сливается струями на разделительную перегородку 7, движется по барбо- тажному листу 8 и отводится через канал 9 из конденсатосборника 10 в трубопровод 11. Под лист 8 через патрубок 12 подается конденсат рециркуляции. Пар, образую- щийся при его вскипании, проходит через отверстия в барботажном листе, а вода по каналу 13 вытесняется на начальный участок барботажного листа. Парогазовая смесь из конденсатосборника отводится через окно, образованное плоскостью пер- форированного листа 14 и уровнем конденсата на поддоне 15. Назначение такого гидравлического пароперепускного клапана, который подпитывается через патрубки 16, заключается в поддержании оптимального перепада давлений между конденса- тосборником и конденсатором.

Рис. 1.22. Деаэрационное устройство конденсатора турбины Т-175/210-130 ТМЗ: 1 – конденса-

тор; 2 – гидрозатвор; 3, 8 – барботажные листы; 4 – камера подачи вскипающего горячего дрена- жа; 5 – коллектор горячих дренажей; 6 – перфорированный водораспределитель; 7 – разделитель- ная перегородка; 9 – отводящий канал для деаэрированного конденсата; 10 – конденсатосборник; 11 – отводящий трубопровод деаэрированного конденсата; 12 – патрубок подачи вскипающего конденсата рециркуляции; 13 – канал; 14 – перфорированный лист; 15 – поддон; 16 – патрубки

Ж. Показатели работы и режимные характеристики конденсаторов

Основной показатель, характеризующий работу конденсационной установки в це- лом – абсолютное давление отработавшего пара в горловине рк. Давление рк непо- средственно не измеряется, его определяют как разность между барометрическим давлением В и измеренным значением вакуума (разрежения) в конденсаторе V.

Не менее важный показатель – конечный температурный напор (недогрев) δt кон- денсатора, рассчитываемый как разность между температурой насыщения пара ts при давлении рк и температурой охлаждающей воды на выходе из конденсатора t2в.

Определим, от каких параметров зависит величина недогрева δt. Рассмотрим кон- денсатор с эффективной поверхностью теплообмена F. Потери тепла от наружного охлаждения корпуса конденсатора вследствие низких температур ничтожны, поэто- му уравнение теплового баланса конденсатора можно записать в виде:

30

входе в конденсатор и конденсата на выходе из конденсатосборника, срв – истинная массовая изобарная теплоемкость охлаждающей воды.

Разность (hп – h к) представляет собой, в основном, теплоту фазового перехода при конденсации и изменяется при изменении параметров работы конденсатора незна- чительно. Значение этой разности несколько отличается для турбоагрегатов разных типов и обычно варьируется в диапазоне 510–580 ккал/кг (2137–2430 кДж/кг).

График изменения температур теплоносителей в конденсаторе имеет вид, пока- занный на рис. 1.23. Для такого теплообменного аппарата можно записать уравне-

Рис. 1.23. Изменение температур теплоносителей в поверхностном конденсаторе

Далее с учетом правой части уравнения (1-I) можно записать:

Исходя из определения температурного напора δt, справедливо равенство: ts = t2в + δt, поэтому

31

Далее введем понятия удельной паровой нагрузки конденсатора dк, определяемой как отношение расхода пара в конденсатор Dк к эффективной площади поверхности теплообмена F, а также кратности охлаждения конденсатора m, представляющей со- бой отношение расходов охлаждающей воды W и пара на входе в конденсатор Dк. С учетом этого получим итоговое выражение для расчета температурного напора

ной массовой изобарной теплоемкости воды срв в кДж/(кг·К) последнее уравнение примет вид:

Для большинства конденсаторов температурный напор составляет 3–10 ° С. При загрязнении поверхности теплообмена и нарушении вакуумной плотности конден- сатора его температурный напор может составлять 15 ° С и более.

Выбор кратности охлаждения m осуществляется на основе технико- экономического анализа паротурбинной установки в целом, поскольку увеличение кратности охлаждения означает углубление вакуума в конденсаторе, но также ука- зывает на увеличение капитальных вложений в систему водоснабжения электро- станции, поскольку требует увеличения подачи и мощности циркуляционных насо- сов. Для одноходовых конденсаторов значение кратности охлаждения m обычно со- ставляет 80-120 кг/кг, для двухходовых – 50-70 кг/кг, для трех- и четырехходовых –

40-50 кг/кг.

С учетом полученного выражения для температурного напора конденсатора δt можно записать общую функциональную зависимость, определяющую давление па-

ра в конденсаторе рк заданной конструкции:

Рк = f ( ts )

32

В реальных условиях в конденсатор, кроме собственно отработавшего в турбине пара, поступают и другие потоки: конденсат некоторых регенеративных подогрева- телей, добавочная вода цикла (в ряде случаев), дренажи паропроводов и другие. Определим, как наличие этих потоков влияет на давление в конденсаторе.

Пусть в конденсатор поступает n прочих потоков с расходами Gпроч i и теплосо- держанием hпроч i, тогда уравнение теплового баланса примет вид:

n

Q = Dк (hп − hк ) + ∑Gпрочi (hпрочi − hк ) = W(t2в − t1в )cрв ,

i=1

а выражение для определения температуры насыщения:

33

Чаще всего расход и теплосодержание указанных прочих потоков определяется нагрузкой турбины, а значит и расходом пара в конденсатор. Влияние этих потоков на давление пара в конденсаторе тем больше, чем меньше расход пара в конденса- тор.

В общем случае для конденсатора заданной конструкции можно записать:

рк = f ( t1в; m; К; dк ) или рк = f ( t1в; W; К; Dк ) .

Коэффициент теплопередачи К определяется конструкцией аппарата, степенью чистоты поверхности теплообмена, вакуумной плотностью установки, а также соб- ственно режимными параметрами t1в, W и Dк. То есть итоговые выражения для кон- денсатора заданной конструкции, работающего с нормативной (или другой фикси- рованной) вакуумной плотностью и чистотой поверхности теплообмена можно за- писать в виде:

рк = f ( t1в ; m; dк ) или рк = f ( t1в; W; Dк ) .

Аналогичные зависимости справедливы и для конечного температурного напора конденсатора.

Режимные характеристики конденсаторов представляются обычно в графическом виде и включают следующие зависимости:

–зависимости абсолютного давления пара в конденсаторе рк и температурного напора конденсатора δt от расхода пара в конденсатор Dк при различных эксплуата- ционных значениях температуры охлаждающей воды t1в для нескольких характер- ных значений расхода охлаждающей воды через конденсатор W (см. рис. 1.24). Для конденсаторов, имеющих встроенные теплофикационные пучки необходимо также

указать на характеристике значение эффективной поверхности теплообмена F, тип и температуру среды на входе во встроенный пучок t1ввп. Это обусловлено тем, что схемами многих конденсационных установок теплофикационных турбин преду- сматривается возможность работы конденсатора при отключенном по воде встроен- ном пучке, при подогреве в нем обратной сетевой воды, сырой воды для нужд хи- мического цеха либо при охлаждении циркуляционной водой всей поверхности конденсатора, включая встроенный пучок;

–зависимость гидравлического сопротивления конденсатора Н от расхода охла- ждающей воды через него W. Если конденсатор имеет встроенный пучок, то такие зависимости приводятся отдельно по основному и встроенному пучкам при охла- ждении их разными средами, а также в целом для конденсатора при пропуске цир- куляционной воды через основной и встроенный пучки одновременно;

–зависимость поправки к вырабатываемой электрической мощности турбоагрега- та ∆Nт на отклонение давления пара в конденсаторе рк (см. рис. 1.1).

34

Вторичные приборы, измеряющие давление (вакуум), должны располагаться вы- ше уровня отбора сигнала, чтобы исключить возможность скопления воды в им- пульсных трубках. Импульсные линии от первичных зондов до вторичных приборов должны быть смонтированы с учетом общих требований к приборам, работающим под вакуумом.

-расход пара в конденсатор. Этот параметр, очевидно, не может быть измерен непосредственно, поэтому для его определения могут быть использованы различные косвенные методы. Наиболее часто используют два метода: определение расхода пара в конденсатор по давлению в контрольной ступени турбины и расчет расхода пара в конденсатор по балансу конденсатного тракта конденсационной установки.

Использование для определения расхода пара в конденсатор давления пара в кон- трольной ступени турбины практически применимо только для конденсационных турбоагрегатов. В этом случае основой служит зависимость давления пара в какой- либо выбранной ступени турбины, называемой контрольной, от расхода пара в часть низкого давления. Необходимо известными средствами организовать, по возможно- сти, более точное измерение этого давления.

Для турбоагрегатов с регулируемым теплофикационным отбором пара такой ме- тод неприменим на практике, поскольку положение регулятора давления пара в ка- мере теплофикационного отбора существенно определяет распределение давлений пара по ступеням части низкого давления турбины.

Косвенный расчет расхода пара по материальному балансу конденсатного тракта конденсационной установки требует наличия узлов измерения расхода основного конденсата за регулятором уровня в конденсаторе, а также на некоторых других по- токах конденсата, сливаемых в конденсатор.

-расход охлаждающей воды через конденсатор. Из-за относительно больших диаметров циркуляционных водоводов, отсутствия прямолинейных участков требу- емой длины, а также малых скоростей и давления охлаждающей воды прямое изме- рение расхода этого потока затруднено. В некоторых случаях используются ультра- звуковые расходомеры, а также метод измерения расходов с использованием сег- ментных диафрагм.

При блочной схеме включения циркуляционных насосов для определения расхода воды через конденсатор можно использовать, например, напорную характеристику насосов. При этом измерение давления воды на всасе и напоре, то есть определение напора насоса, позволяет косвенно рассчитать его производительность. Для опреде- ления расхода воды через конденсатор требуется учесть также возможные расходы воды в систему масло-газоохлаждения.

Кроме того, часто расход охлаждающей воды через конденсатор определяется из его теплового баланса. Естественно, для этого необходимо определить предвари- тельно все прочие составляющие уравнения теплового баланса.

-температура охлаждающей воды на входе в конденсатор. Эта температура измеряется, как правило, одним термометром на каждом из водоводов. Это обуслов- лено тем, что температурное поле потока воды на входе в конденсатор относительно однородно из-за перемешивания воды циркуляционными насосами. Дублирование измерений температуры воды перед конденсатором выполняется для контроля пра- вильности работы приборов.

37

- температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора. Температурное поле потока воды на выходе из конденсатора оказывается весьма не однородным, поэтому измерение температуры этой воды, как и измерение давления пара в кон- денсаторе, должно выполняться путем осреднения нескольких результатов измере- ния температуры в различных точках сечения водовода. При этом сечения сливных водоводов, в которых производятся измерения температуры воды, должны распола- гаться на расстоянии не менее пяти диаметров сливного водовода от водяных камер конденсатора, то есть за участком, на котором в основном завершается перемешива- ние потока. Длина каждой из термометрических гильз для установки первичных приборов должна составлять около 300 мм.

Вместо нескольких термометрических гильз, устанавливаемых на сливном водо- воде, можно использовать проточную гильзу (рис. 1.26). Применение проточной гильзы сокращает требуемое для эксплуатационного контроля количество термо- метров и упрощает проведение контроля.

Рис. 1.26. Проточная гильза для измерения

-температура основного конденсата на выходе из конденсатосборника кон-

денсатора. Измерение этой температуры производится обычно термометрами со- противления, устанавливаемыми в термометрической гильзе на участке трубопро- вода между конденсатосборником и задвижкой на входе в конденсатный насос.

-расход воздуха, отсасываемого из конденсатора эжектором. Может быть практически определен только при использовании пароструйного эжектора. Изме- рение расхода воздуха, отсасываемого из конденсатора пароструйным эжектором, практически равного сумме всех присосов в вакуумную систему, производится с помощью штатного дроссельного воздухомера, представляющего собой набор дрос- сельных сужающих устройств различного диаметра на поворотном диске и снаб- женного устройством для измерения перепада давления на сужающем устройстве.

При использовании в качестве воздушных насосов водоструйных эжекторов воз- духомеры дроссельного типа не могут быть применены. В таких случаях для опре- деления расхода воздуха, отсасываемого из конденсатора воздушным насосом, мо- жет применяться способ контроля за воздушной плотностью вакуумной системы, разработанный Всероссийским теплотехническим институтом. Этот способ основы- вается на том, что при большом присосе воздуха давление в конденсаторе изменяет-

38

ся в соответствии с характеристикой водоструйного эжектора при отсасывании им сухого воздуха.

Кроме указанных параметров, в режиме нормальной эксплуатации контролиру- ются также следующие показатели, имеющие отношение к конденсационной уста- новке:

–температура металла выхлопного патрубка турбины;

–разрежение в верхней точке водяной камеры (сливной трубы) конденсатора;

–уровень конденсата в конденсатосборнике конденсатора;

–давление и температура паровоздушной смеси на входе в воздухоудаляющее устройство;

–температура и давление рабочей воды перед водоструйным эжектором или дав- ление рабочего пара перед пароструйным эжектором;

–температура паровоздушной смеси на выхлопе пароструйного эжектора;

–массовая концентрация растворенного кислорода в турбинном конденсате на напоре конденсатных насосов;

–концентрация солей жесткости (солесодержание) в охлаждающей воде и тур- бинном конденсате на напоре конденсатных насосов.

К. Обеспечение экономичной и надежной работы конденсационной установки

В соответствии с требованиями «Правил технической эксплуатации электриче- ских станций и сетей Российской Федерации» при эксплуатации конденсационной установки должна быть обеспечена экономичная и надежная работа турбины во всех режимах эксплуатации с соблюдением нормативных температурных напоров в кон- денсаторе и норм химического качества конденсата. Для удовлетворения этих тре- бований при эксплуатации конденсационной установки должны проводиться:

–профилактические мероприятия по предотвращению загрязнения конденсатора (обработка охлаждающей воды химическими и физическими методами, применение установок шариковой очистки трубной системы конденсатора и др.);

–периодическая чистка конденсатора при увеличении давления пара в конденса- торе вследствие загрязнения поверхности теплообмена более чем на 5 кПа по срав- нению с нормативным значением в заданном режиме работы;

–визуальный контроль чистоты поверхности теплообмена и трубных досок кон- денсатора;

–оптимизация расхода охлаждающей воды в соответствии с её температурой и паровой нагрузкой конденсатора (поддержание режимов работы конденсационной установки с наивыгоднейшим вакуумом);

–проверка плотности вакуумной системы и её уплотнение;

–проверка гидравлической плотности конденсатора;

–проверка деаэрационных характеристик конденсатора.

К.1. Контроль вакуумной плотности конденсационной установки

Как было указано выше, расход воздуха с присосами в вакуумную систему турбо- установки нормирован согласно требованиям «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации».

39