Определение подачи насоса

СХЕМА И СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВ И ПАРАМЕТРОВ

Схема технического водоснабжения с магистральными водоводами

Блочная схема технического водоснабжения

На конденсатор блока (см. рис. 3, а) работают два циркуляционных насоса, каждый по своему водоводу на половину конденсатора или, если турбоустановка имеет два конденсатора, на один из двух конденсаторов турбоустановки. Такая схема исключает параллельную работу насосов и требует минимального количества арматуры на тракте: на сливном трубопроводе из конденсатора устанавливается только одна задвижка или поворотный дисковый затвор. Питание масло- и газоохладителей, а также отвод воды на собственные нужды электростанции предусматриваются из обоих напорных водоводов блока. Следует заметить, что при открытых задвижках на отводах из обоих водоводов и достаточно большом диаметре перемычки создаются условия, в известной степени имитирующие параллельную работу циркуляционных насосов.

Слив воды из конденсаторов производится в открытые или закрытые сливные водоводы с использованием действия сифона. По блочной схеме работают, как правило, насосы осевого типа ОПВ и диагонального типа ДПВ.

Схема с магистральными водоводами (см. рис. 3, б) предусматривает установку на береговой насосной станции группы насосов, подающих воду по магистральным водоводам большого диаметра (обычно двум) к конденсаторам турбин.

К каждому магистральному водоводу подключаются два-три насоса и более, работающих параллельно. При параллельной работе осевых и диагональных насосов необходимо строго соблюдать соответствие характеристик Q - H всех работающих параллельно насосов: должны быть одинаковыми углы установки лопастей, насосы по своему техническому состоянию должны быть примерно одинаковыми. Подключить дополнительный насос к уже работающему или двум-трем работающим параллельно на общую магистраль насосам не всегда возможно из-за вероятности попадания подключаемого насоса на неустойчивую часть характеристики. Это удается избежать использованием холостых сбросов (отвод воды при запуске насоса через трубопровод до обратного клапана в приемный ковш насосной) с последующим постепенным прикрытием задвижки на трубопроводе холостого сброса и выводом насоса на параллельную работу с другими насосами [9].

При наличии механизма поворота лопастей на ходу в ряде случаев возможен пуск и включение осевого (диагонального) насоса при минимальном угле установки лопастей с последующим поворотом лопастей на угол, при котором работают уже находящиеся в эксплуатации насосы. Как показывает опыт эксплуатации, схема с более чем тремя параллельно работающими осевыми насосами недостаточно надежна.

Для систем водоснабжения с центробежными насосами, одинаковыми по типу и диаметру рабочего колеса, количество насосов, подключаемых к одному магистральному водоводу, может быть и большим.

Надежность снабжения конденсаторов охлаждающей водой обеспечивается подключением к каждому магистральному водоводу одной из половин конденсаторов установленных на ТЭС турбин. В этой схеме кроме задвижек на подводящем и отводящем водоводах конденсатора устанавливается обратный клапан на напорном трубопроводе каждого насоса, предотвращающий обратное вращение ротора насоса при внезапном отключении электродвигателя, и задвижка для отключения насоса от магистрального водовода. При оборотном водоснабжении с градирнями вместо сливных каналов, показанных на схеме рис. 3, б, проложены напорные трубопроводы, по которым под напором насоса вода после конденсаторов подается на отметку водораспределительных устройств градирен.

Для получения указанных в разд. 4 характеристик центробежных, осевых и диагональных насосов должны быть измерены (см. рис. 3):

- подача насоса Q, м³/с;

- давление в напорном патрубке насоса Р_н, кгс/см²;

- разность отметок уровня воды в аванкамере насоса и горизонтальной оси рабочего колеса насоса Н_ак, м (давление или разрежение во входном патрубке для центробежных насосов горизонтального типа - Н_{п ,} V - см. п. 6.3);

- мощность электродвигателя N_эд, кВт;

- сила тока электродвигателя J, А;

- частота в сети f, Гц;

- напряжение на выводах секции питания электродвигателя V, В.

6.1. Для двух основных схем включения циркуляционных насосов, рассмотренных в разд. 5, схемы измерений отличаются лишь организацией измерения подачи. Для блочной схемы подача насоса измеряется непосредственно расходомерным устройством, устанавливаемым в напорном водоводе испытываемого насоса; расчетный перепад в расходомерном устройстве выбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточную точность определения расхода воды.

Для схемы с магистральными водоводами использовать расходомерное устройство, установленное в магистральном водоводе, для измерения подачи одного из подключенных к данному водоводу насосов невозможно. Перепад давлений в расходомерном устройстве выбирается таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения суммарной подачи всех подключенных к водоводу насосов, что соответствует нормальным условиям эксплуатации системы; при работе же в период испытания одного насоса выбранное таким образом расходомерное устройство не дает необходимой точности измерения расхода из-за слишком малого перепада давлений (расход в два-три раза меньше, чем нормальный эксплуатационный расход).

Выбор же перепада давлений при установке в магистральном водоводе расходомера, обеспечивающего точность измерения подачи при работе одного насоса, приведет к большой остаточной потере в расходомерном устройстве в нормальных условиях эксплуатации с двумя, тремя насосами на один водовод. Поэтому предпочтительным является измерение подачи устройствами, устанавливаемыми на прямолинейных участках трубопроводов перед конденсаторами турбин. В зависимости от подачи насоса при испытании в измерении расхода воды будет участвовать одно, два или три расходомерных устройства с отключением от магистрального водовода не входящих в схему испытаний насоса половин конденсаторов; при этом должно быть обращено особое внимание на плотность закрытия арматуры на отводах к отключаемым половинам конденсаторов. Следует заметить, что установка расходомерных устройств перед половинами конденсаторов целесообразна и по эксплуатационным соображениям, так как позволяет контролировать работу конденсатора. Кроме того, измерение расхода воды двумя расходомерными устройствами, включенными параллельно, уменьшает погрешность измерения в = 1,41 раза, тремя устройствами - в = 1,73 раза.

Если для установки расходомерных устройств по условиям трассировки отводов от магистральных водоводов к конденсаторам не может быть обеспечен требуемый по нормам прямолинейный участок, эти устройства могут быть протарированы по расходомерному устройству, установленному в соответствии с нормами в магистральном водоводе. При тарировке необходимо установить одинаковые расходы воды по половинам участвующих в испытании насоса конденсаторов. Сопоставлением суммы измеренных по половинам конденсаторов расходов с измеренным по магистральному водоводу расходом определяется поправочный коэффициент к расходомерным устройствам перед конденсаторами. Этот коэффициент может приниматься одинаковым для всех расходомерных устройств перед конденсаторами при условии идентичности трассировки участков водоводов от магистрального водовода до конденсатора. Тарировку расходомерных устройств удобно совместить с испытанием насоса.

При определении подачи насоса измерением расхода воды расходомерными устройствами перед конденсаторами турбин (схема водоснабжения с магистральными водоводами) необходимо иметь в виду наличие отбора воды из магистрального водовода на собственные нужды (см. рис. 3, б, поз. 8); на время проведения испытания насоса отбор воды на собственные нужды следует производить из второго магистрального водовода, который не участвует в испытании.

Способы определения подачи насоса изложены в разд. 7.

6.2. Давление на выходе из насоса измеряется проверенным манометром класса точности 0,6, присоединенным к штуцеру на напорном патрубке. Импульсная трубка должна быть заполнена водой.

6.3. Подпор на входе для осевого или диагонального насоса, а также для центробежного насоса вертикального типа определяется как разность отметок уровня воды в аванкамере и горизонтальной оси рабочего колеса насоса Н_ак. Уровень воды в аванкамере измеряется водомерной рейкой. Такой способ определения подпора на входе пригоден для определения развиваемого напора осевых и диагональных насосов и вертикальных центробежных насосов, для которых по техническим условиям сопротивление участка от аванкамеры до рабочего колеса входит в расчетный напор насоса.

Показанные на рис. 5 точки измерений достаточны для снятия характеристик насосов указанных выше типов.

Для центробежных насосов горизонтального типа может иметься участок трубопровода от аванкамеры до фланца входного патрубка, обладающий некоторым гидравлическим сопротивлением, в этом случае необходимо измерять разрежение или подпор непосредственно во входном патрубке насоса. Измерение должно производиться проверенным пружинным мановакуумметром класса точности 0,6; однако значительно большая точность измерения достигается при применении ртутного вакуумметра (разрежение V) или ртутного манометра (давление Н_п).

6.4. Мощность электродвигателя измеряется по схеме двух ваттметров класса точности 0,5, подключенных к штатным трансформаторам тока и напряжения.

6.5. Сила тока измеряется амперметром класса точности 0,5. Хотя этот параметр в обработке результатов испытаний не участвует, он удобен для эксплуатационного персонала для контроля за режимом насосного агрегата.

6.6. Частота вращения насоса определяется частотой в сети и скольжением электродвигателя, зависящим от мощности. Скольжение электродвигателя учитывается естественным образом при проведении опытов, поэтому при известной частоте в сети измерять частоту вращения насоса нет необходимости.

6.7. Напряжение в сети измеряется на выводах секции, от которой питается электродвигатель насоса. Этот параметр измеряется для того, чтобы контролировать поддержание номинального напряжения в процессе испытания насосного агрегата. Это требование обусловлено тем, что КПД электродвигателя существенно зависит от напряжения, так как составляющая потерь в цепи возбуждения зависит от второй степени напряжения; введение же поправки к КПД электродвигателя представляет известные трудности.

Подача насоса может быть измерена или определена различными способами:

- с помощью гидрометрических вертушек;

- с использованием трубки Прандтля;

- по тепловому балансу конденсатора;

- с помощью сегментных диафрагм.

7.1. Наиболее точно расход воды по водоводу большого диаметра измеряется с помощью гидрометрических вертушек Гр.11, Гр.22, Гр.55, устанавливаемых на прямолинейном участке водовода и измеряющих скорости воды по сечению водовода. Прибором, регистрирующим частоту вращения вертушек, является хронограф на 16 точек и более. Погрешность измерения расхода воды с помощью гидрометрических вертушек при условии предварительном их тарировки составляет не более 1%. Более подробные сведения об организации измерения с помощью гидрометрических вертушек приведены в [4].

Способ измерения расхода воды с помощью гидрометрических вертушек довольно сложен и применяется при испытаниях циркуляционных насосов, требующих высокой точности, например, приемочных испытаниях головных образцов насосов. Кроме того, измерение с помощью гидрометрических вертушек может вестись лишь кратковременно, так как система вертушек может находиться в потоке воды лишь ограниченное время вследствие выхода из строя вертушек из-за наличия в охлаждающей воде взвешенных частиц, мелкого мусора, заклинивающих вертушки или тормозящих их вращение.

7.2. Для измерения расхода воды могут применяться также трубки Прандтля [7]. Точность измерения этим способом оценивается в 2,5-5,0 %; применение трубок Прандтля по условиям их прочности ограничивается диаметром водоводов примерно 1500 мм и требует предварительной тарировки сечения измерительного створа для определения коэффициента, учитывающего распределение скоростей по сечению трубопровода. Недостатком трубок Прандтля является также подверженность их загрязнению взвешенными частицами в потоке воды.

7.3. Подача насоса (м³/с) может быть определена из теплового баланса конденсатора

,

где D ₂ - расход пара в конденсатор, т/ч;

i ₂ - i_k - разность энтальпий отработавшего пара и конденсата, ккал/кг;

D t - нагрев охлаждающей воды в конденсаторе, °С;

c - удельная теплоемкость воды, ккал/(кг·°С);

r - плотность воды, кг/м³.

Для охлаждающей воды, подаваемой насосом, можно принять r = 1000 кг/м³ и c = 1,0 ккал/(кг·°С).

Тогда

.

Расход пара в конденсатор D ₂ определяется по измеренному давлению в промежуточной ступени P_k = f (D ₂), характеризующему расход пара в конденсатор, по снятой при испытании турбины зависимости или из типовой энергетической характеристики паротурбинной установки. Величина (i ₂ – i_k) принимается для турбин на давление 90 кгс/см² (без промперегрева) равной 535 ккал/кг, для турбин на давление пара 130,240 кгс/см² - 550 ккал/кг. Указанные значения относятся к режимам турбин с расходом пара в конденсатор, близким к номинальному. Нагрев воды D t определяется непосредственным измерением температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор и выходе из него.

Такой способ определения подачи насоса применим, если схема позволяет выделить испытываемый насос для работы на конденсатор какой-либо одной турбины, например для блочной схемы. При этом следует учитывать дополнительно расход воды на масло- и газоохладители, на водоструйные эжекторы и т.д.; эти количества воды, если они не измеряются, допустимо принимать по расчету или по характеристикам подъемных насосов эжекторов. Если насос по схеме работает на конденсаторы нескольких турбин, подача насоса определяется как сумма расходов воды, определенных по тепловому балансу всех подключенных к насосу конденсаторов. Точность определения подачи воды по тепловому балансу конденсатора оценивается в 3-4 %,

7.4. При проведении испытаний циркуляционных насосов широкое применение нашел способ измерения подачи насоса с помощью сегментных диафрагм [5, 6], которые после проведения испытаний остаются в водоводе и служат для эксплуатационного контроля за расходом воды. Перепад на сегментообразном пороге, перегораживающем поток воды, измеряется П-образным дифманометром, заполненным водой. Преимуществом сегментных диафрагм является малая остающаяся потеря давления, составляющая 0,15-0,20 перепада давлений на диафрагме, который обычно принимается в пределах 500-700 мм вод.ст.

Проведенные во время испытаний циркуляционных насосов измерения одновременно гидрометрическими вертушками и сегментными диафрагмами показали, что в среднем погрешность измерения не превышает 2-3 %, что вполне удовлетворяет требованиям получения представительных характеристик насоса для оценки качества его работы и определения соответствия характеристики насоса характеристике циркуляционного тракта. Исчерпывающие указания по расчету, изготовлению и установке диафрагм даны в [5].

7.5. Исходя из сказанного выше, можно сделать вывод, что наиболее удобным способом измерения расхода воды в процессе испытания, а также для текущего эксплуатационного контроля является измерение расхода воды с помощью сегментных диафрагм. При проведении испытаний, требующих повышенной точности, целесообразно применять гидрометрические вертушки, однако лишь для тарировки установленной последовательно в водоводе сегментной диафрагмы с тем, чтобы все последующие этапы испытаний вести по протарированной таким образом сегментной диафрагме.

Дата добавления: 2015-07-02