Конструкция питательного насоса

МЭИ

ТЭЦ МЭИ

Лабораторная работа №5

по курсу «Паровые и газовые турбины ТЭС и АЭС»

Тема: Конструкция деаэратора и питательного насоса

Студент: Казаков А.С.

Группа: ТФ-03-10

Преподаватель: Чусов С.И.

Москва 2013

Конструкция деаэратора

Рис. 5.1. Конструкция деаэратора

1 – отвод деаэрированной воды к питательным насосам; 2 – бак-аккумулятор; 3 – указатель уровня; 4 – гидрозатвор; 5 – предохранительный клапан; 6 – подвод дренажа из ПВД; 7 – подвод добавочной воды; 8 – охладитель выпара; 9 – регулятор уровня; 10 – выпар; 11 – колонка деаэратора; 12 – водораспределитель; 13 – подвод основного конденсата; 14 – парораспределитель; 16 – подвод греющего пара; 17 – подвод дренажей паропроводов; 18 – сливной трубопровод

Дополнение: Деаэрационная установка ТЭЦ МЭИ предназначена для удаления из питательной воды растворенных в ней газов. В со­ответствии с «Правилами технической эксплуатации элект­рических станций и сетей» в питательной воде ТЭЦ содер­жание кислорода не должно превышать 0,02 мг/кг, а свобод­ная углекислота после деаэрации должна отсутствовать. Воздух, в котором находятся различные газы, попадает в питательную воду через неплотности в трубопроводах и ап­паратах, работающих под вакуумом (конденсатор, цилиндр низкого давления турбины и др.), а также вместе с добавоч­ной холодной химически очищенной водой (ХОВ) и с цир­куляционной водой, попадающей в паровые пространства конденсатора через неплотности соединений конденсаторных трубок с трубной доской. На ТЭЦ МЭИ применяется термическая деаэрация.

Деаэратор состоит из головки деаэратора и аккуму­ляторного бака. В деаэраторной головке осуществляет­ся подогрев питательной воды паром из отбора турбины до температуры насыщения и выделение из нее растворенных газов. Деаэрированная вода собирается в аккумуляторном баке, из которого поступает к питательным насосам. Подлежа­щие деаэрации химически очищенная вода и конденсат от турбин подводятся в кольцевую камеру, расположенную в верхней части головки деаэратора. Чтобы обеспечить луч­шую деаэрацию, вода должна иметь достаточно большую поверхность, что достигается сливом воды из кольцевой ка­меры на расположенные одно под другим пять сит с отвер­стиями диаметра 5 - 8 мм, через которые вода проходит мелкими струйками.

Греющий пар поступает в нижнюю часть головки деаэ­ратора через регулирующий клапан и движется в головке деаэратора вверх навстречу потоку воды через центральные отверстия в ситах и между корпусом головки и ситом, в ко­тором нет центрального отверстия.Вода нагревается до температуры кипения и освобож­дается от газов, которые вместе с неконденсировавшимся па­ром удаляются из верхней части головки деаэратора в ат­мосферу через холодильник и трубу. В холодильнике происходит нагрев поступающей в деаэратор добавочной химически очищенной воды с целью использования тепла удаляемых из деаэратора газов и несконденсировавшегося пара. Добавок химически очищенной воды служит для вос­полнения утечек пара и конденсата из цикла паротурбинной установки.

Помимо основного конденсата от турбины и добавочной ХОВ в головку деаэратора поступает конденсат от подогре­вателей сетевой воды. Конденсат от подогревателя высокого давления сбрасывается непосредственно в аккумуляторный бак.

Нормальное давление в деаэраторе поддерживается путем автоматического регулирования подачи пара в деаэраторную головку с помощью регулятора давления, который воз­действует на регулирующий клапан подачи греющего па­ра в деаэратор. Импульс (давление) к индукционному дат­чику регулятора передается из нижней части головки деаэ­ратора. Постоянство положения уровня питательной воды в аккумуляторном баке (примерно 2/3 высоты аккумуляторно­го бака) обеспечивается автоматическим регулированием поступления химически очищенной воды с помощью регу­лятора уровня, управляющего задвижкой подачи хими­чески очищенной воды. Принципиальное устройство регуля­тора уровня аналогично устройству регулятора давления.

Необходимость автоматического регулирования давления и уровня воды в деаэраторе обуславливается особенностями его работы. При уменьшении давления и снижении уровня в аккумуляторном баке ухудшаются условия работы питатель­ных насосов, так как это уменьшает подпор на их всасе. С увеличением уровня в баке выше допустимого возможно затопление паропроводящего патрубка и возникновение гидравлических ударов.

Перед включением в работу деаэратора аккумуляторный бак заполняют химически очищенной водой. Находящуюся в аккумуляторном баке воду подогревают до температуры, близкой к температуре насыщения дренажным паром, посту­пающим в деаэратор через барботажные сопла, введенные в торцевые поверхности бака.

По условиям работы ТЭЦ котлы могут находиться в ре­зерве в течение длительного времени. Для предотвращения коррозии труб котлов ставят резервный котел на проточную консервацию. Для этой цели котел, находящийся в резерве, заполняют питательной водой, непрерывный проток кото­рой через котел обеспечивается с расходом до 3-х тонн в час. Питательная вода поступает в котел из питательных ма­гистралей, а из котла возвращается в деаэратор.

Для предупреждения повышения давления в деаэраторе выше расчетного установлены предохранительные устройст­ва: грузовой предохранительный клапан и гидрозатвор. Предохранительный клапан установлен в верхней части па­рового объема аккумуляторного бака. Предохранительный клапан срабатывает при повышении давления в паровом объеме деаэратора сверх 1,3 бар и сбрасывает пар в атмос­феру через атмосферную трубу. В случае, если не сработает грузовой предохранительный клапан, его функцию выпол­нит гидрозатвор, срабатывающий при давлении в паровом объеме деаэратора сверх 1,4 бар. Основным назначением гидрозатвора является предот­вращение переполнения бака при неисправности регулято­ра уровня. Гидрозатвор представляет собой пет­лю, выполненную из стальной трубы и соединенную одним концом с паровым объемом аккумуляторного бака на высоте предельно доступного уровня, а другим — с атмосферным бачком. В последнем поддерживается атмосферное давление и постоянное положение уровня, , а другим — с атмосферным бачком. В последнем поддерживается атмосферное давление и постоянное положение уровня, так как он с помощью пе­реливной трубы соединен с дренажным баком открытого ти­па. Гидрозатвор заливается химически очищенной водой. Заполнение гидрозатвора производится путем подачи хи­мически очищенной воды в аккумуляторный бак до тех пор, пока вода начнет сливаться в петлю гидрозатвора до его полного заполнения водой. Заполнение гидрозатвора водой проверяется через контрольный вентиль. При переполнении бака излишек воды через петлю гидрозатвора сливается в дренажный бак. Расстояние от уровня в атмосферном бачке до низа петли составляет 4 м. Благодаря этому при давлении в паровом объеме деаэратора более 1,4 бар вода выбрасы­вается из петли в атмосферный бачок, откуда сливается в дренажный бак, и аккумуляторный бак деаэратора соеди­няется с атмосферой. Гидрозатвор также не допускает сни­жения давления ниже 0,6 бар. В этом случае атмосферное давление выбивает воду из петли в аккумуляторный бак и последний соединяется с атмосферой.

Конструкция питательного насоса

Питательные насосы (ПЭН) необходимы для повышения давления и подачи питательной воды в котел. Давление в деаэраторах ТЭЦ МЭИ p_д=0,12 МПа, а давление за питательным насосом р_н=5,0-5,5 МПа. Температура воды после деаэраторов составляет t_д=104°С, поэтому во избежании кавитации во всасывающем патрубке насоса необходимо иметь избыточное давление около 0,18-0,2 МПа. Это избыточное давление обеспечивается за счет размещения деаэраторов выше отметки установки ПЭН примерно на 10-11 м.

Для повышения надежности работы ПЭН их принято устанавливать на каждый котел не менее двух, как правило, каждый из них на полную производительность котла. На ТЭЦ МЭИ на двух действующих котлах установлено пять питательных насосов (рис. 5.2), включенных по схеме с двумя питательными магистралями.

Рис. 5.2. Схема включения питательных насосов ТЭЦ МЭИ

Питательные насосы (рис. 5.3) имеют 10 последовательно установленных ступеней, каждая из которых состоит из рабочего колеса центробежного типа и направляющего аппарата. В рабочих колесах этих ступеней последовательно осуществляется повышение давления питательной воды до расчетного значения. Рабочие колеса выполнены литыми из чугуна. Они насаживаются на вал и имеют соединение с призматической шпонкой. Корпус насоса выполнен секционным. Соединение секций, включая входную часть с патрубком всаса и выходным патрубком нагнетания, осуществляется несколькими стяжными болтами. Корпус устанавливается на раме, которая соединяется с фундаментом анкерными связями.

Осевое усилие ротора насоса воспринимается разгрузочным диском. Осевое положение ротора контролируется по указателю, установленному на конце вала ротора насоса. Подшипники скользящего типа с баббитовыми вкладышами и кольцевой смазкой. Масло в подшипниках охлаждается городской водой. Вал ротора насоса соединен с валом электродвигателя полужесткой муфтой с болтами, имеющими резиновые кольца. Насосы имеют ручную разгрузку при запуске насоса и при уменьшении расхода питательной воды. Расход воды через линию разгрузки составляет около 25% производительности насоса.

Рис. 5.3. Конструкция питательного насоса

1-вал; 2-рабочее колесо; 3-направляющие лопатки; 4-перепускной канал; 5-анкерный болт; 6-гидравлическая пята; 7-сальник; 8-опорный подшипник; 9-всасывающий патрубок; 10-нагнетательный патрубок; 11-муфта.

Производительность ПЭН находится в пределах V=50-57 м³/ч. Коэффициент полезного действия многоступенчатых насосов составляет η_н=0.55-0.75 в зависимости от конструкции и режима работы насоса. Минимальный пропуск воды для насосов ПЭН №№ 1, 2, 3, 4 – 15 т/ч и для насоса ПТН № 5 – 10 т/ч. Температура воды на всасе насосов не должна быть выше 105ºC. Нагрев воды в насосе не должно превышать 2ºС.

Приводом насосов ПЭН служат короткозамкнутые электродвигатели мощностью 140 – 150 кВт с напряжением 380 В и числом оборотов ротора 2950 об/мин.

Дополнение:

Конструкция одного из питательных насосов, имеющего 9 ступеней, показана на рис. 5.3. Каждая ступень состоит из корпуса с направляющим аппаратом и рабочего колеса 2. Все эти элементы объединяются в одну секцию, а секции соединяются вместе со всасывающей и нагнетательной камерами 9 и 10 и стягиваются анкерными болтами 5. Таким образом, насос составляется из отдельных секций, почему и называется секционным. Обычно рабочие колеса всех ступеней за исключением первой выполняются одинаковыми. Колесо первой ступени имеет диаметр входа и ширину больше, чем у других ступеней с целью повышения антикавитационных качеств насоса.

Насос снабжен сальниками 7 с мягкой набивкой, которые почти полностью исключают утечку воды из корпуса. Опорные подшипники скольжения 8 имеют кольцевую смазку. Крутящий момент от приводного двигателя передается полугибкой муфтой 11. Осевое усилие воспринимается гидропятой 6. Осевая сила, стремясь сдвинуть ротор в сторону всасывания, перемещает диск а. Если осевой зазор между дисками «а» и «б» равен 0, то в промежуточной камере между ними устанавливается такое же давление, как за последним рабочим колесом насоса. Камера «в» соединена с всасывающим патрубком насоса. Вследствие разности давлений в этих камерах на диск «а» действует разгружающая сила, противоположная по направлению осевой. Величина этой силы при заданных размерах диска «а» зависит от разности давлений в камерах. Упорная пята рассчитывается таким образом, чтобы в рабочем положении она вместе с ротором отжималась на определенную величину от подпятника «б».

Вследствие того, что радиальный зазор между корпусом и валом строго калиброван, то по мере увеличения осевого зазора между дисками «а» и «б» давление в камере между ними уменьшается, и величина разгружающей силы снижается, пока не достигнет, величины осевой силы. При изменениях режима работы насоса осевая сила изменяется, что приводит к некоторому смещению ротора в осевом направлении. Таким образом, при любых режимах работы автоматически устанавливается равновесное положение ротора.

При увеличении вследствие износа радиального зазора между валом и корпусом осевое перемещение ротора увеличивается и может достигнуть недопустимой величины. В этом случае насос должен быть остановлен для ремонта.