Схемы включения питательных насосов

 

Генерация пара в паровом котле и в ядерной паропроизводящей установке требует непрерывного восполнения соответствующим количеством питательной воды. Питательная насосная установка нагнетает питательную воду, повышая ее давление до = (1,25÷1,3) ּ с учетом сопротивления питательного тракта и парового котла.

Возможно несколько схем включения питательных насосов (рис. 10.7):

1) одноподъемная, при которой питательный насос подает воду с конечным давлением через ПВД к питательному узлу парового котла (рис. 10.7, а);

2) одноподъемная с последовательным включением бустерного (предвключенного) и основного питательного насосов (рис. 10.7, б);

3) двухподъемная, при которой питательные насосы первого подъема прокачивают воду через ПВД к питательным насосам второго подъема, подающих воду в паровой котел (рис. 10.7, в).

Преимущество двухподъёмной схемы перед одноподъемными – выполнение ПВД на менее высокое давление ( 10 МПа), определяемое тем, что давление воды на входе в насосы второго подъема должно для предотвращения кавитации несколько превышать давление насыщения при температуре воды перед насосами. Недостатки схемы – пониженная надежность питательных насосов второго подъема, перекачивающих воду с высокой конечной ее температурой; усложнение и удорожание питательной установки; повышенный расход электроэнергии на перекачку воды с более высокой температурой; необходимость синхронизации работы насосов I и II подъема и сложность их регулирования.

 

Рис. 10.7. Схемы включения питательных насосов

а – одноподъемная; б – одноподъемная с бустерным (БН) и главным питательным

насосом (ПН); в – двухподъемная; ПВД – подогреватели высокого давления;

ДПВ – деаэратор питательной воды; ПГ – парогенератор

 

Сравнение одноподъемной и двухподъемной схем питательной установки показало, что эти схемы энергетически примерно равноценны. Ввиду того, что надежность одноподъемной схемы выше, она применяется повсеместно у нас в стране и за рубежом.

 

Привод питательных насосов

На энергоблоках небольшой мощности (до 210–220 МВт включительно) применяют одноподъемную схему с одним питательным насосом (рис. 10.7, а), имеющим обычно электрический привод (рис.10.8, а). Это обеспечивает простоту и компактность питательной установки, быстроту ее включения в работу. Используемые в качестве привода асинхронные электродвигатели с частотой вращения 3000 об/мин имеют ограниченную мощность, не превышающую 6000–8000 кВт.

 

Рис. 10.8. Типы привода питательной установки

а – электрический привод; б – турбинный привод основного и электропривод бустерного насоса; 1 – запорная задвижка с электроприводом; 2 – обратный клапан; 3 – дроссельные шайбы; 4 – водяной фильтр; ГМ – гидромуфта; ЭД – электродвигатель;

БН, ПН – бустерный и питательный насосы; ТП – турбопривод

 

При неблочной структуре электростанции производительность питательной установки регулируется прежде всего числом работающих насосов. Для снижения расхода воды, подаваемой электропитательным насосом, при частичных нагрузках применяют гидромуфты. Они позволяют осуществить бесступенчатое изменение частоты вращения насоса при неизменной частоте вращения приводного электродвигателя с относительно небольшой энергетической потерей.

Регулирование подачи электропитательных насосов методом дросселирования необходимо избегать. Несмотря на свою простоту, этот метод не экономичен, так как сопровождается потерей давления, износом регулирующих клапанов, значительными энергетическими потерями.

Повышение производительности питательной установки и рост необходимого давления за насосами, что связано с внедрением в энергетику мощных энергоблоков со сверхкритическими параметрами пара, приводит к росту относительной и абсолютной мощности питательных насосов. Поэтому появилась необходимость перехода к более компактным насосам с частотой вращения ротора до 6000–8000 об/мин, использующим паротурбинный привод. Рост подачи и частоты вращения уменьшает кавитационный запас насоса. Необходимым условием отсутствия кавитации является превышение с некоторым запасом давления воды на входе в насос над давлением насыщенного пара при данной температуре. Решение задачи привело к разделению давления, создаваемого питательным насосом в одноподъемной схеме, между бустерным и главным питательным насосами (рис. 10.7, б и рис.10.8, б).

Бустерный насос рассчитывают на давление воды за ним примерно 2 МПа и на пониженную частоту вращения, что обеспечивает его бескавитационную работу. Повышение давления воды на входе главного питательного насоса за счет работы бустерного насоса надежно защищает питательную установку от процессов кавитации. На первых энергоблоках сверкритических параметров бустерные насосы имели самостоятельный электрический привод; на современных энергоблоках 500–1200 МВт бустерные насосы через понижающий редуктор приводятся в действие от общего турбопривода питательной установки.

Установка деаэраторов питательной воды на определенную отметку (выше питательных насосов на 12–15 м) также увеличивает кавитационный запас насосов.

Питательная установка включает дополнительно запорные задвижки на входе и выходе насосов, обратные клапаны, фильтры предварительной очистки воды. Предусматривается сбросное устройство насоса на линии рециркуляции. Оно защищает насосы от запаривания при пуске и работе на холостом ходу и рассчитано на сброс 10–15 % полного расхода питательной воды в деаэратор.

При переменной нагрузке паротурбинный привод питательных насосов целесообразнее электрического привода. Мощность, потребляемая питательным насосом с электроприводом, изменяется пропорционально второй степени расхода воды , а с паротурбинным приводом – примерно прямопропорционально третьей степени расхода воды, т.е. близко к условиям идеального регулирования:

(10.4)

, ,

где а и – коэффициенты пропорциональности.

Таким образом, потребление мощности насосом с турбинным приводом всегда меньше, чем насосом с электроприводом. Турбинный привод позволяет плавно изменять частоту вращения изменением подачи пара на приводную турбину.

 

10.2.4. Схемы включения приводных турбин питательной установки.