ПРИМЕНЕНИЕ ТУРБОПРИВОДОВ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ НА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЕ ТЭЦ

APPLICATION OF TURBO DRIVES OF FEED PUMPS ON THE THERMAL SCHEME OF A THERMAL POWER PLANT

Основным элементом конденсатно-питательного тракта являются питательные установки, которые служат для обеспечения питательной воды в котел из баков деаэратора через систему подогревателей высокого давления. Запас потенциальной энергии, приобретенный водой в питательном насосе, в дальнейшем идет для совершения работы в турбине.

К основному оборудованию относят не только паровую турбину и котел, но и конденсационную установку и, конечно, питательный насос. Для успешной эксплуатации энергоблоков необходимо два фактора. Первый: нормальная работа питательных насосов. Вторым фактором является надежность.

Принято считать, что условия необходимые для работы питательных насосов очень тяжелые. Питательная вода подается во всасывающий патрубок. Эта вода поступает из деаэратора, при этом ее температура равна температуре насыщения. Таким образом, бескавитационная работа нуждается в существенном подпоре. Такой подпор может быть обеспечен, если деаэратор расположен выше насоса и выше установки (бустерных) насосов.

Следует отметить, что температура воды, которую перекачивает питательный насос, колеблется от 100 до 170 0С. При этом давление иногда достигает 35 Мпа при выходе из насоса. Конечно, для осуществления надежной работы питательного насоса его конструкция достаточно сложная в описанных условиях.

Паропроизводительность котла, тип турбоагрегата и его мощность на прямую влияют выбор и компановку питательных насосов.

Существуют различные варианты для сочетания оборудования: компоновка питательных насосов к мощным энергоблокам. Например, установка двух или трех питательных электронасосов. Возможна также установка одного питательного турбонасоса и одного питательного электронасоса.

Как правило, приводную паровую турбину используют как привод для насосов большой мощности. Это позволяет осуществлять регулировку частоты вращения в довольно широких пределах. Если же мощность небольшая, то используют асинхронный двигатель.

Электропривод очень прост в процессе эксплуатации. Он имеет высокий уровень надежности и соответственно высокий коэффициент полезного действия (к. п. д.). Однако при электроприводе регулирование расхода среды можно вести либо дросселированием, либо с помощью гидромуфт.

Процесс регулировки дросселирования очень неэкономичен. Этот процесс приводит к очень быстрому износу насоса, арматуры. Поэтому на практике на крупных блоках устанавливают гидромуфту.

Регулирование дросселированием крайне неэкономично и ведет к быстрому износу насоса и арматуры, поэтому на крупных блоках насосы снабжаются гидромуфтой. Если регулировать расход среды с использованием гидромуфты, то он будет, конечно, экономичнее. Однако при снижении нагрузок блока потери увеличиваются. Например, коэффициент полезного действия гидромуфты равен от 95% до 98% при большой нагрузке. А в случае, если нагрузка блока равна лишь половине (т.е. 50% от номинальной нагрузки), то коэффициент полезного действия будет равен лишь 75% и иногда достигать 80%.

В процессе использования паротурбинных установок как привода насосных агрегатов появляется ряд преимуществ. Во – первых, достаточно широкий диапазон нагрузки. В свою очередь он обеспечивает режим экономичной работы турбопривода. То есть от 50% до 100% от номинальной. Во – вторых, вырабатывается дополнительная электроэнергия. В-третьих, количество энергии на собственные нужды снижается. Следующим преимуществом является: дополнительное количество тепла внешним потребителям. Еще одним не мало важным преимуществом стал достаточно длительный межремонтный интервал. Он обычно составляет более шести лет. Важным плюсом является высокий уровень надежности. При высокой надежности наработка на отказ составляет не менее 7000 часов. Так же преимуществом является очень высокий коэффициент готовности. Он составляет около 0,98. Конечно, к преимуществам нужно отнести высокий коэффициент полезного действия. И, наконец, последним преимуществом стала возможность монтажа турбины на общей раме с насосным агрегатом. Питательные насосы, наряду с котельным агрегатом и турбиной, являются основными и, поэтому, самыми ответственными среди энергетического оборудования электростанции. Они же являются главными потребителями энергии на обеспечение собственных нужд.

Например, для установок с турбинами ПТ-135/165-130/15 на параметры пара 130 ата расход энергии на привод насоса составляет 2–2,5% от полезной мощности энергоблока.

Работа питательных насосов, а точнее, режим их работы в большей мере определяют экономичность работы энергоблоков ТЭС. Одним из главных факторов, которые призваны обеспечить надежность в процессе работы, осуществлять принципы «экономичности» и «маневренности» котлотурбинного оборудования становится эффективное урегулирование производительности и напора питательных насосов. Именно они позволят снизить износ не только насоса, трубопроводов и запорно- регулирующей арматуры, но и сократить затраты энергии на собственные нужды.

Для того, чтобы подать питательную воду в котел на энергоблоках мощностью 100–200 МВт обычно используют питательные насосы с электроприводом (ПЭН). Сегодня часть из описанных энергоблоков по разным причинам работают с неполной нагрузкой. Причиной могут служить качество топлива или техническое состояние котельного агрегата. А может стать причиной участие в регулировочном режиме энергосистемы. Если энергоблок работает в режиме частичной нагрузки, а ПЭН - при постоянных оборотах, тогда регулирование его напора и расхода осуществляется регулятором производительности котла (РПК), то и перепад давлений повышается. Тогда осуществляется условие уменьшения расхода. При этом имеет место чрезмерное потребление электроэнергии электроприводом питательного насоса.

Если стоит задача регулирование производительности питательного насоса сделать экономичнее, тогда необходимо изменить число оборотов. А сделать это возможно с помощью турбопривода, частотного регулятора (ЧР) или гидромуфты (ГМ).

         Большой практический опыт показывает, что сегодня на энергоблоках 100–200 МВт гидромуфты  применяются как можно реже. Это связано с их очень низкой надежностью, а частотные регуляторы, ввиду значительных массогабаритных показателей, зачастую нет возможности разместить в условиях плотной компоновки электростанции.

Применение же турбопривода питательного насоса (ТПН) дает ряд преимуществ. Например, высокая надежность, компактные габариты, широкий диапазон регулирования. При этом является типовым решением для энергоблоков большой мощности (300–800 МВт). На блоках меньшей мощности (100–200 МВт) применение ТПН по разным причинам не распространено.

Следует отметить, что на данный момент изменение структуры энергопотребления, графиков покрытия электрических нагрузок, подорожании топлива и электроэнергии формирует ряд факторов. Эти факторы в свою очередь позволяют обосновать техническую возможность, а также экономическую целесообразность установки ТПН на энергоблоках 100 – 200 МВт ТЭС

Вывод: Применение турбопривода дает возможность обеспечить определенные преимущества. Во – первых, возможность наиболее экономичного изменения производительности и напора питательного насоса со значительным уменьшением потребляемой им мощности путем регулирования числа его оборотов. Во – вторых, при разгрузке энергоблоков до уровня 50 % от номинальной мощности снижение потребления собственных нужд составляет около 950 кВт, по сравнению с дросселированием (600 кВт).

Список литературы:

  1. Абасев Ю.В. Режимы работы и эксплуатация тепловых электрических станций. Методические указания по выполнению расчетно- графической работы. – Казань: КГЭУ, 2011 г.
  2. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. – М.: Изд. МЭИ, 1999. – 168 с.