Турбопрівод для живильних насосів ТЕЦ
К.т.н. М.І. Грінман, начальник відділу,
В.А. Єгоров, інженер, керівник проекту,
С.Л. Ушаков, інженер,
А.А. Плахін, інженер,
ТОВ «Комтек-Енергосервіс", м.Харків
Поживний насос може бути віднесений до основного обладнання ТЕЦ поряд з котлом, паровою турбіною і конденсаційної установкою. Ефективна робота живильних пристроїв і їх надійність є важливими факторами для успішної експлуатації ТЕЦ.
Для приводу живильних насосів невеликих потужностей зазвичай використовують асинхронний двигун. Електропривод простий в експлуатації і має високий ККД. Двигуни номінальної потужності 200-8000 кВт виконуються на напругу 6 кВ. Для всіх асинхронних двигунів застосовується прямий пуск від повної напруги мережі. Так як енергоблоки на ТЕЦ працюють в режимах частих пусків і зупинок через нерівномірність графіка навантаження енергосистеми, то виникає необхідність в частих пусках асинхронних двигунів, на що останні не розраховані, особливо потужністю понад 1000 кВт, у яких ресурс пускових режимів вельми обмежений. Часті пуски асинхронних двигунів призводять до прискореного зносу обмоток статора і ротора, що збільшує витрати на їх ремонт і знижує надійність роботи ТЕЦ.
Слід зазначити також, що при використанні електроприводу регулювання витрати живильної води може вестися або дроселюванням, або за допомогою гідромуфти. Регулювання дроселюванням вкрай неекономно і веде до швидкого зносу насоса і арматури, тому на великих блоках поживна установка забезпечується гідромуфтою.
Регулювання за допомогою гідромуфти економічніше, але і тут при низьких навантаженнях блоку втрати великі: ККД гідромуфти становить 95-98% при повному навантаженні (що відповідно збільшує потужність власних потреб на номінальному режимі) і лише 75-80% при навантаженні блоку, що становить 50% номінальної.
Проект заміни приводу живильного насоса
Для ТЕЦ з параметрами пари 140 ата характерна наявність турбін типу ПТ і Р, що дозволяють отримати пар тиском 13 ата на виробничі потреби сторонніх споживачів. В даний час, як правило, через зниження потреби в парі такі турбіни недовантажені. У зв'язку з цим при вирішенні проблеми збільшення теплової і електричної навантаження ТЕЦ доцільно використовувати замість електроприводу живильного насоса турбіну, пар на яку буде надходити з колектора 13 ата, а відпрацьований пар подаватися в теплофікаційний колектор 1,2-2,5 ата.
Таке технічне рішення економічно вигідно, тому що крім додаткової вироблення електроенергії (за рахунок завантаження турбін) і зниження споживання електроенергії на власні потреби (за рахунок заміни електроприводу живильних пристроїв на турбопрівод) ТЕЦ отримає можливість відпускати додаткову кількість тепла зовнішнім споживачам (за рахунок відпрацьованого пара приводних турбін насосів). Крім того, турбопрівод дозволяє найбільш економічно регулювати продуктивність живильного насоса за рахунок зміни числа обертів ротора.
На рис. 1 приведена схема реконструкції живильної електроустановки з установкою турбопрівода.
Для того щоб схема з використанням турбінного приводу живильного насоса була ефективнішою електроприводу і підходила до умов розміщення та роботи на діючих ТЕЦ, турбопрівод повинен відповідати наступним вимогам:
# 9632; володіти високою маневреністю;
# 9632; забезпечувати необхідні параметри живильного насоса на всіх режимах роботи котлоагрегату протягом року;
# 9632; бути економічним на всіх режимах;
# 9632; бути простим в обслуговуванні;
# 9632; розміщуватися на фундаменті живильного насоса на місці електродвигуна і не перевищувати його вагові навантаження;
# 9632; не вимагати схемних перемикань на режимах;
# 9632; мати достатній запас по потужності при коливаннях тисків і температур в колекторах;
# 9632; використовувати існуючу масляну систему.
Відповідно до цих вимог для заміни електродвигунів насосів типу ПЕ 380-185 / 200, ПЕ-500-180 і ПЕ-580-185 розроблена парова турбіна з високоекономічною (запатентованої) проточною частиною.
Крім високої економічності, розроблена турбіна, в порівнянні з існуючими подібної потужності, має ряд переваг:
# 9632; заміна литого корпусу на зварену конструкцію;
# 9632; зниження числа регулюючих клапанів до одного;
# 9632; заміна масляних сервомоторів високого тиску на автономний швидкодіючий електрогідравлічний привід;
# 9632; зменшення осьового габариту турбоустановки за рахунок мінімізації числа ступенів, ліквідації валоповоротного пристрою і застосування малогабаритних, але дуже ефективних кінцевих ущільнень;
# 9632; заміна традиційної бабітового залив в підшипниках на композитний матеріал на основі фторопласта, який забезпечує високу надійність роботи, менші втрати тертя і низьку витрату масла;
# 9632; застосування нової проточної частини дозволяє працювати в широкому діапазоні не тільки початкових, а й кінцевих параметрів пари.
Всі ці рішення роблять турбіну не тільки малогабаритної і економічною, але і високоманевреної.
Конструкція турбопрівода є одноциліндровий турбіну, монтируемую існуючу фундаментну раму насосного агрегату в межах компонування електродвигуна (рис. 1). Вагова навантаження від турбопрівода не перевищує значення вагового навантаження заміщає електродвигуна. Параметри роботи турбопрівода наведені в таблиці.
Циліндр турбіни - зварений, має горизонтальний роз'єм, спирається двома лапами на передню опору і двома лапами на задню опору. Ротор турбіни (жорсткий) спирається на два опорних підшипника (0150 мм). У задній опорі також розташований завзятий підшипник. На вал турбіни насаджується двухвенечное колесо з робочими лопатками I і II ряду.
Соплової апарат складається з двох половин з складальними лопатками і центрується по розточуванню циліндра. Лопатки соплового апарату спроектовані з високоефективним профілем, розробленим для надзвукових течій і мають мінімальні втрати на змінних режимах і забезпечує високий ККД проточної частини. У кореневій частині соплового апарату виконано лабіринтове ущільнення по робочому колесу.
Направляючий апарат складається з двох половин з складальними лопатками і встановлюється у верхній і нижній половинах циліндра. Лопатки направляючого апарату мають цільнофрезерованної хвостову і бандажну частини, з осьовими і радіальними лабіринтовими ущільненнями.
Паророзподіл турбіни дросельне. Перед турбіною послідовно встановлені стопорний і регулює клапани (рис. 1, 2).
У корпусі кінцевого ущільнення, що має горизонтальний роз'єм, встановлюються вугільні сегменти плаваючого типу, які надягають на вал. Дане ущільнення має ряд переваг: при заміні не потрібно розбирати циліндр турбіни; мінімальні лінійні габарити; мінімальні протікання пара.
Замість традиційної бабітового залив в опорних підшипниках і колодках наполегливої підшипника застосований композитний матеріал на основі фторопласта. В результаті використовувані підшипники витримують велику питому навантаження, мають більш високу надійність роботи, менші втрати тертя і витрати масла і допускають роботу на інший, відмінній від масла, що змазує рідини (наприклад, вода). Крім того, даний матеріал дозволяє здійснювати вибіг ротора всуху.
Замість зубчастої муфти, що з'єднує ротори насоса і електродвигуна, встановлюється пружна кулачкова муфта. Дана муфта має ряд переваг:
# 9632; високі компенсуючі властивості, що знижують навантаження на опори і роторні деталі;
# 9632; мінімальні осьові навантаження;
# 9632; підвищений ресурс роботи;
# 9632; підвищена технологічність при виготовленні і ремонтопридатність при експлуатації;
# 9632; відсутність масла для змащення зубів.
При проведенні реконструкції живильної електроустановки з установкою турбопрівода здійснюється заміна штатної системи автоматики і КВП насосного агрегату на єдину електронну систему регулювання. Основною функцією системи регулювання є підтримка заданої величини тиску живильної води за насосом шляхом зміни числа обертів.
Розроблена схема маслоснабжения турбопрівода максимально використовує існуючу схему маслоснабжения живильної електроустановки. При проведенні реконструкції буде потрібно заміна масляних електронасосів, а також установка масляного фільтра тонкого очищення для стопорного клапана і додаткових масляних трубопроводів та арматури.
Використання на ТЕЦ турбопрівода живильного насоса замість електродвигуна дозволяє вирішити два основні завдання: збільшити вироблення і постачання електроенергії та тепла на станції; реалізувати можливість ефективного регулювання продуктивності насоса.
Перше завдання вирішується за рахунок того, що в головну частину турбіни типу ПТ або Р, зазвичай недовантаженою по пару промислового відбору, подається додатковий гострий пар в кількості, необхідній для роботи турбопрівода.
Вирішення другого завдання пов'язане з тим, що такі механізми регулювання продуктивності живильного насоса, як гідромуфта або частотний перетворювач, мають більш низький ККД на режимах часткового завантаження.
Техніко-економічні розрахунки показали, що термін окупності проекту реконструкції живильних насосів з установкою турбопрівода становить 1-1,5 року.
В даний час на Тернопіль ТЕЦ № 11 ведеться монтаж першого такого турбопрівода для насоса ПЕ-580-185. Наступним об'єктом впровадження стане насос ПЕ-500-180 Ново-Кемеровської ТЕЦ (турбопрівод знаходиться на стадії виготовлення).
скачати безкоштовно Турбопрівод для живильних насосів ТЕЦ в архів.zip (123 кБт)