Режимы работы и эксплуатации ТЭС Эксплуатация конденсационных установок
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Характеристики конденсационных установок Вакуум в конденсаторах турбин существенно влияет на экомичность их работы. Давление рк определяется температурой конденсации отработавшего пара tк, которая для любого режима работы конденсатора определяется из соотношения: где - повышение температуры циркуляционной воды в конденсаторе; - недогрев охлаждающей воды до температуры насыщения конденсирующегося пара, равный: Рассмотрим нормативные характеристики конденсаторов турбин. Важной характеристикой конденсаторов турбин является кратность охлаждения:
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Эта величина выбирается технико-экономическими расчётами. Экономически оптимальная величина кратности охлаждения составляет для многоходовых конденсаторов 35 -60, для одноходовых конденсаторов 90 -110. В условиях эксплуатации турбоустановок нормативные характеристики конденсаторов, которые могут быть двух типов: 1) 2) Нормативные характеристики конденсаторов определяются путём испытаний. Эти характеристики позволяют контролировать работу конденсаторов турбин в эксплуатации. На рис. 1 показана зависимость « 1» для турбины К-300 -240 ХТЗ при различной температуре охлаждающей воды на входе в конденсатор при её минимальном расходе W 0 = 34800 м 3/ч. Часто характеристику « 1» строят в других координатах. Другая характеристика представлена на рис. 2 (характеристика « 2» ).
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Рис. 1. Зависимость « 1» . Рис. 2. Зависимость « 2» .
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Как видно по рис. 1 в реальных условиях эксплуатации для каждой нагрузки турбины в зависимости от состояния системы конденсации пара будет своё оптимальное значение вакуума в конденсаторе, которое зависит от следующих факторов: -температуры циркуляционной воды на входе в конденсатор; - расхода циркуляционной воды; - расхода пара в конденсатор; - величины присосов воздуха и качества работы эжекторной установки; - чистоты поверхностей конденсации. Если температурный напор (по рис. 2) в условиях эксплуатации оказывается большим, чем следует из нормативной характеристики, то это свидетельствует об ухудшении работы конденсатора вследствие загрязнения охлаждающей поверхности трубок, увеличения присосов воздуха или ухудшения работы отсасывающих устройств.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Эксплуатационный контроль за работой конденсационных установок ТЭС Основными показателями являются давление отработавшего пара рк, минимальный температурный напор , паровая нагрузка конденсатора Dк, расход циркуляционной воды Gц и температура tц1 циркуляционной воды на входе в конденсатор. Абсолютное давление в конденсаторе определяется как разность показаний барометра рбар и ртутного вакуумметра рвак, подключенного к конденсатору: Общепринятым методом контроля является регулярное сравнение фактических эксплуатационных показателей работы конденсатора с нормативными показателями. К таким показателям относятся в первую очередь давление рк в конденсаторе, а также – нагрев воды в нём и минимальный температурный напор соответственно:
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Повышение рк по сравнению с нормативной характеристикой при одинаковых режимах указывает на то, что турбоагрегат работает с перерасходом теплоты или при данном расходе пара его мощность будет ниже нормативной. Увеличение указывает на недостаток расхода охлаждающей воды через конденсатор и уменьшении кратности охлаждения. Увеличение свидетельствует об уменьшении коэффициента теплопередачи в конденсаторе, вызванном большими присосами воздуха в вакуумную систему турбины или загрязнением поверхности охлаждения или комбинацией этих причин. Но в свою очередь поиск мест присосов воздуха в вакуумную систему турбины представляет собой большую сложность. Используется два способа: 1. на работающей турбине под нагрузкой используются галоидные течеискатели (обдувка фреоном-12); 2. на неработающей турбине применяют метод опрессовки. Опрессовка бывает двух видов: гидравлическая (заполнение системы водой и поиск протечки) и воздушной (нагнетание в ЧНД турбины воздуха от компрессора под давлением 0, 02 – 0, 03 МПа выше атмосферного, а места поиска неплотностей смачивают мыльным раствором).
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Выбор оптимального вакуума C углублением вакуума увеличивается теплоперепад турбины и экономичность турбоустановки. Однако такое увеличение не беспредельно: вместе с углублением вакуума увеличиваются теплоперепад последней ступени и скорости в её решётках. При некотором вакууме скорость пара достигает скорости звука, и дальнейшее углубление вакуума не приводит к увеличению реального теплоперепада для проточной части турбины, так как расширение пара происходит за пределами ступени. Такой вакуум называют предельным. Углублять вакуум ниже предельного, конечно, бессмысленно, поскольку при дополнительных затратах мощности на привод циркуля-ционных насосов, на улучшение плотности конденсатора и т. д. ника-кого дополнительного выигрыша в мощности или КПД не получается. Существенное повышение давления в конденсаторе (ухудшение вакуума) представляет серьёзную опасность для ЦНД турбины и её конденсатора.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Главная опасность заключается в том, что при этом температура в выходном патрубке увеличивается. Это приводит к его разогреву, и в результате появляются расцентровки валопровода и возникает вибрация. Кроме того, разогрев ротора грозит возникновением осевых задеваний, особенно в цилиндрах, наиболее удаленных от упорного подшипника. В турбинах с очень длинными последними лопатками значительное повышение давления в конденсаторе, особенно при очень малых пропусках пара, чревато появлением дополнительных напряжений в этих лопатках. Поэтому длительная работа при значительном ухудшении вакуума в таких турбинах не разрешается. Обычно каждая инструкция по обслуживанию предусматривает значение предельно высокого конечного давления, выше которого эксплуатация турбины при номинальной нагрузке не допускается. Для конденсационных турбин это давление находится на уровне 12 к. Па. Для теплофикационных турбин допускаемое давление в конденсаторе значительно выше: до 30 к. Па при работе на конденсационном режиме и 60 к. Па – при работе по тепловому графику.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Серьёзную опасность для лопаток последних ступеней представляют одновременное ухудшение вакуума в конденсаторе и уменьшение расхода пара. В этом случае могут возникнуть интенсивные самовозбуждающиеся колебания (автоколебания) рабочих лопаток. Такие режимы особенно опасны для теплофикационных турбин, работающих в осенне–зимний период с малым вентиляционным пропуском пара в конденсатор и ухудшенным вакуумом из–за нагрева воды во встроенном теплофикационном пучке. На рис. 4 показано, как изменяются напряжения в рабочих лопатках по испытаниям ВТИ в зависимости от противодавления и относительного объемного расхода. Анализ результатов измерений динамических напряжений в лопатках конкретной турбины позволяет построить диаграмму допустимых режимов работы (рис. 5). Небольшие повышения давления в конденсаторе не влияют на его надежность, однако сильно сказываются на экономичности турбинной установки.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Рис. 4. Изменение напряжения в рабочих лопатках. Рис. 5. Диаграмма допустимых режимов работы. Оптимальные условия эксплуатации будут достигаться тогда, когда при неизменном расходе пара на энергоблок будет обеспечиваться максимальная мощность, отпускаемая от турбины.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Величина отпускаемой мощности определяется по выражению: где - мощность турбины на клеммах генератора, мощность циркуляционных насосов, мощность, недовырабатываемая паром в турбине за счёт отбора его на эжектор и мощность механизмов собственных нужд остальных агрегатов (за исключением циркуляционных насосов и эжекторов). Мощность, недовырабатываемая паром, отбираемым на эжектор зависит от места отбора пара и его расхода: Мощность циркуляционного насоса определяется исходя из условия:
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Загрязнение конденсатора и способы борьбы с ним На глубину вакуума в конденсаторе при прочих равных условиях существенное влияние оказывает чистота поверхностей конденсации пара. В первую очередь это относится к внутренним поверхностям трубной системы конденсатора, которые в результате прокачки большого количества воды, содержащей различные примеси (органические, илистые и т. д. частицы), подвергаются интенсивному загрязнению. Кроме того, существенную роль имеют недостатки системы технического водоснабжения, особенно оборотной. Вследствие загрязнения снижается вакуум, уменьшается коэффициент теплопередачи, снижается расход воды за счет гидравлического сопротивления. По своему характеру все загрязнения можно условно разбить на 3 группы: 1) механические; 2) биологические; 3) солевые. В большинстве случаев встречается комбинация этих загрязнений.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Механические загрязнения Под механическими загрязнениями понимается засорение трубок и трубных досок травой, листьями, землей, водорослями, полиэтиленовая пленка и т. д. В значительной мере эти загрязнения носят сезонный характер. Способ борьбы Установка всевозможных очистных сооружений в виде неподвижных и подвижных механических сеток, решеток. Как правило, ставят сначала неподвижную решетку для грубой очистки от крупных предметов, затем мелкоячеистую сетку. В последнее время широкое распространение получили механические фильтры различных конструкций, в процессе работы которых происходит их очистка с помощью механических скребков и смыванием мусора струями воды из сопл. Чистка трубок конденсатора осуществляется механическим путем на камере конденсатора водой под давлением (простреливанием упругих шариков через трубки конденсатора). Широкое распространение в последнее время начинает получать непрерывная очистка конденсатора с помощью шариков.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Биологические загрязнения Биологическое загрязнение представляет собой отложения на внутренней поверхности трубок конденсатора живых простейших микроорганизмов и водорослей, которые называются биологическим обрастанием. Способ борьбы Для уменьшения содержания микроорганизмов в воде применяют хлорирование. Дозировку хлора рекомендуется поддерживать такой, чтобы в охлаждающей воде на сливе из конденсатора количество активного хлора составляло около 0, 2 -0, 3 мг/кг. Хлорирование, как правило, проводят периодически. Также одним из способов борьбы является шариковая непрерывная очистка. При чистке на вскрытом конденсаторе, производят сушку конденсатных трубок воздухом с t=55 0 C для того, чтобы отложения подсохли и растрескались, после чего они легко смываются водой. На работающем конденсаторе это делают за счет прекращения подачи воды в одну из половин конденсатора и роста давления в конденсаторе. Тогда разогрев происходит отработавшим паром. Также применяют те же способы, что и при механических загрязнениях.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Солевые отложения Это отложения на внутренней стороне трубной системы в виде накипи, создающее большое термическое сопротивление. Выпадение накипи происходит особенно интенсивно, когда для охлаждения используется высокоминерализованная вода (морская или это явление часто наблюдается в оборотных системах циркуляционное водоснабжения, когда за счет испарения солесодержание в системе резко возрастает). Меры борьбы 1. Непрерывная шариковая очистка конденсатных трубок; 2. Механическая очистка на остановленном или отключенной части конденсатора; 3. Химические отмывки конденсатора растворами муравьиной, соляной и т. д. кислотами с добавкой ингибиторов); 4. Обработка воды фосфатами.
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Система непрерывной шариковой очистки конденсатора Суть такой очистки заключается в том, что через трубную систему конденсатора непрерывно прокачиваются шарики, изготовленные из упругого материала. Диаметр таких шариков несколько больше, чем внутренний диаметр трубки конденсатора. Использование такой системы позволяет увеличить выработку мощности без дополнительных затрат в среднем на 2– 4 %. Очистка поверхностей нагрева не только обеспечивает лучшие условия теплообмена, но и снижает возможность коррозионных повреждений поверхностей нагрева конденсатора. На рис. 6 представлена принципиальная схема установки системы шарикоочистки фирмы Тапрогге. Первая очистка от твёрдых отложений проводится шариками с корундовым покрытием. Для постоянной очистки применяются полирующие шарики. В контуре одной половины конденсатора циркулирует 600 шариков. Средняя потребность в полирующих шариках на год – 100 тысяч штук (эти данные приведены по работе Балаковской АЭС мощностью 1000
Режимы работы и эксплуатации ТЭС Фильтр очистки воды Шарикоуловитель Вход шариков Выход шариков Вход воды Выход воды Контейнер Насос рециркуляции шариков Рис. 6. Принципиальная схема «интегрированной системы ТАПРОГГЕ» .
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Режимы работы и эксплуатации ТЭС Эксплуатация конденсационных установок
лекция 5.pptx - Режимы