Выбор питательного насоса

Для электростанций с блочными схемами производительность насосов определяется максимальным расходом питательной воды на котел с запасом не менее 5 %. Наибольший расход питательной воды наблюдается в летний период

D_п_н=1,05Z_пв (1.68)

D_п_н = 1,05*163 кг/с = 171,15 кг/с

Для блока мощностью до 200 МВт предусмотрен один насос с электроприводом и гидромуфтой на 100% нагрузки.

Между объемными и массовыми расходом существует соотношение Q, м³/с:

Q = D_пн/ρ = D_п_н * υ = 171,15 * 0,0011 = 0,188 м³/с = 676,8 м³/ч (1.69)

Для прямоточных котлов, устанавливаемых на блоках с закритическими параметрами пара, максимальное давление воды р_кон, создаваемое насосом, равно давлению перегретого пара в выходных коллекторах котла р_п_е.

Правилами котлонадзора установлен дополнительный запас Δр_пк по давлению на срабатывание предохранительных клапанов (на давление выше 22,5 Мпа).

Δр_пк = 0,1 * р_пе = 0,1 * 13,33 = 1,333 МПа (1.70)

Максимальное конечное давление, которое создается питательным насосом равно р_кон = р_пе+ Δр_пк = 13,33+1,333 = 14,66 МПа (1.71)

Суммарное гидравлическое сопротивление тракта с прямоточным котлом Δр_с,МПа равно

∑ Δр_с = Δр_тр + Δр_пвд+ Δр_рпк + Δр_ПК(1.72)

где Δр_тр= 0,15 -0,35 МПа – суммарное гидравлическое сопротивление арматуры и турбопроводов от насоса до водяного экономайзера котла;

Δр_пвд=0,6-1,5 МПа - суммарное гидравлическое сопротивление группы ПВД;

Δр_рпк= 1-2 МПа - сопротивление регулирующего клапана питания котла;

Δр_пк= 4 МПа - гидравлическое сопротивление котла

∑ Δр_с =0,3+1+1,7+4=7 МПа

Н_к – 40,3, м – высота котла (геодезический напор высоты столба жидкости)

Значение плотности воды определяется как среднее арифметическое значение плотностей перегретого пара р_пе=13,33 МПа, t_пе=576,3 ⁰С и воды в нагнетательном патрубке насоса р_н.Плотность воды на выходе из насоса находим по давлению воды р_н,принимаемому равным (1,3-1,4) р_о, и температуры t_н = t^/_д+∆t_пн,где ∆t_пн составляет 9-10 ⁰С

р_н= (1,3-1,4) р_о

р_н=1,4*13,44=18,8 МПа

t_н = t^/_д+∆t_пн

t_н = 163+10=173⁰С

ρ_пе=36,8 кг/м³

ρ_н=905,3 кг/м³∆ρ=471 кг/м³

Н_д = 20,4 м – давление столба воды

Давление на стороне всасывания

р_в = р_д + Н_д * g * ρ * 10^-6- ∑ ρ р_с(1.73)

р_в = 0,68 +20,4 * 9,8 * 471*10^-6 - 0,01 = 0,76 МПа

Давление нагнетания р_н,развиваемое насосом, определяется заданным давлением в конечной точке тракта р_кон, суммарными гидравлическими сопротивлениями тракта и геодезическим напором, обусловленным разницей высоты Н_к, между точками перемещения среды:

р_н =р_кон + Н_к * g * ρ * 10^-6(1.74)

р_н = 14,66+7+40,3*9,8*471* 10^-6=22 МПа, где g =9,81 м/с²

Напор насоса ∆р = р_н-р_в (1.75)

∆р = 22-0,76=21,24 МПа

Расчетная мощность привода насоса, В_т,равна:

N_н = Q (р_н-р_в)/ η_н(1.76)

N_н = 0,188*(22-0,76) / 0,85 = 4,7 МВт= 4700 кВт

Обеспечить 100% подачу питательной воды при заданном режиме может питательный насос ПЭ380-185/200 [5]

Количество в блоке 2 шт

Подача,V 380 м³/ч

Напор, H 20000/21500 Дж/кг

Потребляемая мощность, N 2500/2690 кВт

Частота вращения, n 2900 об/мин

КПД насоса, η 77 %

Обеспечить подачу питательной воды при пуске блока с учетом высоты напора может питательный насос ОСПТ – 1150:

Количество в блоке 1 шт

Подача, V 720 м³/ч

Напор, H 20000/21500 Дж/кг

Давление на всасе, р 2 МПа

Потребляемая мощность, N 4540/4900 кВт

Частота вращения, n 2900 об/мин

КПД насоса, η 80 %

1.2.5.2. Бустерные насосы

При установке питательных насосов на блоках мощностью 250 МВт и выше применяют быстроходные насосы с турбоприводами, для обеспечения бескавитационной работы которых недостаточно только подъема деаэратора на высоту 22-25 м. Для создания дополнительного подпора на всасе питательного насоса устанавливают предвключенные бустерные насосы; давление нагнетания бустерного насоса (Р_н^бн=2-5МПа) является давлением на всасывающей стороне питательного насоса, достаточным для предотвращения кавитации.

Бустерные насосы необходимо выбирать также, как основные питательные насосы, если они устанавливаются самостоятельно.

В случае установки насосов с турбо- и электроприводом выбирают оба типа насосов; для насосов с турбоприводом определяется также мощность и тип приводной турбины.

Бустерные насосы устанавливаются в количестве 3 шт (2 шт по 50% производительности рабочие, 1 шт. резервный 50% производительности)

Выбираем бустерный насос [5]:

12 Д-9 (Q=780 м³/ч, Н=560 Дж/кг)

Количество в блоке - 2 шт (один резервный)

Подача V-780 м^3//ч

Напор Н - 560 Дж/кг

Частота вращения n-1450об/мин

Мощность привода N- 170 кВт

1.2.5.3. Конденсатные насосы

Конденсатные насосы входят в оборудование, поставляемое комплектно с турбиной наряду с конденсатором и эжекторами. Тип и количество насосов, хотя они и указаны в комплектующем оборудовании, должны быть выбраны, поскольку технические решения по установке этих насосов зависят от конкретных условий тепловой схемы.

Число насосов в зависимости от мощности турбоагрегата может быть равно двум, трем и четырем. Конденсатные насосы всегда устанавливаются с резервом: резервный насос включается по системе АВР. По возможности, число насосов должно быть минимальным: 2 по 100% или 3 по 50 % производительности.

Общая подача конденсатных насосов D_кн кг/с, рассчитывается по максимальному расходу пара в конденсатор D _k^max, известному из расчета тепловой схемы. кроме того, учитываются добавочная обессоленная вода, дренажи подогревателей и турбоприводов и пр, подаваемые на всас насосов:

D_{кн =}D _k^max+ D _дв + ∑D _др(1.77)

D_кн= 124 кг/с

Объемный расход конденсатных насосов

Q_кн= D_кнυ (1.78)

Q_кн= 124 * 0,0011 = 0,136 м³/с = 489,6 м³/ч

Для блоков с прямоточными котлами применяют двухподъемную схему установки конденсатных насосов. Это вызвано тем, что конденсат турбин необходимо пропускать через обессоливающую установку (БОУ), которая может работать при давлении не более 0,8 МПа. При двухподъмной схеме конденсатные насосы разделяют на две ступени. Насосы первой ступени устанавливают после конденсатора, они создают давление, достаточное для преодоления гидравлического сопротивления БОУ, трубопроводов и обеспечения необходимого подпора перед конденсатным насосом второй ступени. Конденсатные насосы второй ступени развивают давление, необходимое для подачи конденсата через ПНД в деаэратор.

Давление нагнетания конденсатных насосов первой ступени (КН I) равно: Р _н_I = ΔР _{БОУ +}ΔР _{тр +}ΔР _{под ;}Р _н≤ 0,8 МПа

Р _н_I = 0,55+,01+0,15 = 0,8 МПа (1.79)

Гидравлическое сопротивление БОУ является переменной величиной, увеличивающейся по мере загрязнения фильтров. Максимальное значение ΔР _{БОУ =}0,55-0,65 МПа.

Сопротивление участка трубопроводов от КН I до БОУ должно быть не более 0,1 МПа; величина необходимого подпора ΔР_под (давление всасывания) на входе в КН II указывается в характеристике насосов и составляет около 0,15 МПа.

Давление нагнетания р_нконденсатных насосов второй степени (КНII) рассчитывается исходя из давления в деаэраторе р_д, суммарного сопротивления тракта от конденсатора до деаэратора и разности уровней воды в деаэраторе Н_д и насосах, МПа:

р_н_II = р_д + ∑Δр_с+Н_{д *}gр10^-6(1.80)

р_н_II = 0,68+1,2+20,4*9,8*471*10^-6= 2 МПа

где ∑Δр_с- суммарное гидравлическое сопротивление тракта:

∑Δр_{с =}Δр_пнд+Δр_оэ+ Δр_рпк+ Δр_тр, ∑Δр_с= 0,5+0,1+0,4+0,2 = 1,2 МПа (1.81)

где Δр_пнд- сопротивление всех ПНД и охладителей пара уплотнителей (определяется по справочнику или принимается равным 0,07-0,1МПа на каждый подогреватель).; Δр_оэ- 0,05-0,07 МПа- сопротивление охладителя пара эжекторов; Δр_рпк- 0,4 МПа - сопротивление регулятора питания (уровня) конденсата; Δр_тр - 0,1-0,2 МПа - суммарное гидравлическое сопротивление трубопроводов.

Давление перед конденсатным насосом р_в должно быть достаточным для предотвращения кавитации. Необходимый подпор указывается в справочных данных; для конденсатных насосов с частотой вращения 960-1500 об/мин он составляет 0,02-0,04 МПа.