Анализ результатов испытаний системы циркуляционного водоснабжения и разработка рекомендаций по повышению надежности и экономичности эксплуатации

15.1. Обычно при проектировании систем технического водоснабжения ТЭС циркуляционные насосы выбираются таким образом, чтобы при проектном расходе воды в системе водоснабжения электростанции рабочая точка насоса, т.е. точка пересечения гидравлической характеристики тракта и напорной характеристики насоса, лежала в области максимальных КПД насоса (точка а на рис. 1 и 2).

При этом в характеристику тракта закладываются расчетные значения гидравлических сопротивлений отдельных участков тракта, а для систем прямоточного водоснабжения или систем с охлаждением воды в водохранилищах-охладителях также нормальный проектный уровень (НПУ) в источнике водоснабжения, определяющий геодезическую высоту подъема воды. При таком выборе типоразмера насоса обеспечивается некоторый запас по напору, реализуемый при увеличении по эксплуатационным причинам сопротивления тракта; этот запас определяется верхней границей рекомендованной заводом рабочей зоны характеристики и составляет около 25-30 % номинальной подачи.

Для систем с прямоточным водоснабжением, кроме того, должно приниматься во внимание также сезонное изменение уровня воды в реках, для систем с водохранилищами-охладителями - периодические предпаводковые сработки уровня в процессе водообмена. Это изменение может достигать 5-7 м, что существенно сказывается на положении рабочей точки на напорной характеристике насоса.

Для центробежных насосов неудовлетворительное состояние тракта циркуляционного водоснабжения с существенным увеличением напора, который должен создавать насос, может привести к выходу рабочей точки насоса за пределы рекомендованной зоны. Связанное с этим уменьшение подачи насоса вызовет снижение его КПД, ухудшение вакуума в конденсаторе турбины и соответствующее снижение экономичности турбоустановки и электростанции в целом, однако не приведет к сколь-либо существенному снижению надежности работы насоса.

Для насосов же осевого и диагонального типов выход напора за пределы рекомендованной заводом зоны характеристики может приводить не только к потере экономичности турбоустановки и электростанции в целом, но и к переходу режима насоса на нерабочую часть характеристики, что связано с резким уменьшением подачи, работой насоса, сопровождающейся стуком, шумом, вибрацией, пульсацией давления на выходе из насоса и колебаниями нагрузки (см. п. 4.2.1); при продолжительной работе в таком режиме насос выходит из строя из-за поломок лопастей, повреждения направляющих подшипников и др.

Инструкцией завода работа насоса в режиме на нерабочей части характеристики категорически запрещена.

15.2. Для обеспечения максимальной экономичности и надежности эксплуатации системы технического водоснабжения необходимо поддерживать тракт циркуляционной воды в надлежащем состоянии, приближающем фактическую характеристику тракта циркуляционной воды к расчетной. Ниже приводятся возможные причины превышения напором насоса расчетных значений и необходимые мероприятия для их устранения:

15.2.1. Засорение трубных досок и трубной системы конденсаторов, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления конденсаторов. При значении расчетного гидравлического сопротивления конденсатора 3,5-5 м вод.ст. увеличение напора насоса при загрязнении конденсатора, особенно засорении трубных досок, может достигать 2-3 м вод.ст. Устраняется при соответствующим образом организованном контроле (измерении D Н_к и расхода воды через конденсатор), чисткой конденсаторов, промывкой конденсаторов обратным током воды и др.

15.2.2. Повышенное сопротивление водоочистных систем на входе воды в аванкамеру насосов, что связано с несвоевременной чисткой сороудерживающих устройств. Устраняется постоянным контролем за сопротивлением устройств (перепадом уровней) и своевременной чисткой грубых решеток и вращающихся соток.

15.2.3. Недоиспользование сифонного действия в системах прямоточного водоснабжения и с водохранилищами-охладителями из-за неполного открытия запорного органа на сливе, а также из-за скапливания воздуха в сливных водяных камерах конденсаторов с вертикальным разделением на I и II ход водяных камер и с нижним подводом и отводом охлаждающей воды (например, конденсаторы турбин К-300-240 ЛМЗ).

Максимальное значение теоретического сифона в зависимости от отметок верхней точки сливной камеры конденсатора и уровня в сифонном колодце может составлять 8-8,5 м; однако по указанным выше причинам нередко разрежение составляет 5-6 м вод.ст., что соответственно на 3-2 м увеличивает напор, который должен развивать насос.

Следует отметить, что скопление воздуха в верхней части сливных водяных камер конденсаторов с вертикальной перегородкой приводит не только к уменьшению разрежения на значение снижения уровня в камере по отношению к ее верхней точке, т.е. к увеличению напора и уменьшению подачи насоса, но также к выключению из работы из-за отсутствия протока воды нескольких верхних рядов трубок, наиболее активно участвующих в процессе теплообмена, что вызывает ухудшение вакуума в конденсаторе.

Меры борьбы: обеспечение полного открытия запорного органа на сливе, отсоединение от сливных камер и сливных трубопроводов всех подводов паровоздушной смеси и других обогащенных воздухом потоков воды и пара, своевременное включение эжекторов циркуляционной системы. В конденсаторах с вертикальным делением водяных камер целесообразна установка в верхней части сливных камер конденсатора водоуказательных стекол для периодического контроля за работой сифона.

15.2.4. В связи с изменением гидрологических условий источника водоснабжения могут измениться и пределы сезонного изменения уровня воды в источнике, что из-за увеличения геодезической высоты подъема воды приводит к увеличению напора, который должен развивать насос. При этом может оказаться необеспеченным также допустимый кавитационный запас на входе в насос, предусматриваемый заводской характеристикой насоса. В этом случае должны быть разработаны мероприятия применительно к данной конкретной системе водоснабжения для снижения напора насоса, вплоть до замены насосом другого типоразмера.

15.2.5. В сумме составляющих переменных гидравлических сопротивлений тракта немаловажное значение имеет толщина слоя воды на переливном пороге системы D Н_сл.п может достигать значительных значений (до 1 м) при недостаточной ширине порога. Этот дефект должен быть отнесен к недостаткам проектирования или к изменившимся условиям работы циркуляционной системы, например, расширение электростанций с увеличением расхода отводимой от конденсаторов воды при сохранении прежних габаритных размеров переливного порога на сливе воды. В этом случае снижение напора может быть достигнуто реконструкцией узла переливного порога - увеличением его ширины. Это мероприятие, однако, организационно трудно осуществимо, так как требует на время проведения реконструктивных работ по меньшей мере выключения из работы одного из двух сливных каналов электростанции.

15.2.6. В некоторых случаях отметка верхней кромки переливного порога при проектировании выбирается выше необходимой по условиям обеспечения гидравлического затвора выходных сечений сливных водоводов в сифонном колодце (см. п. 13.3). Для уменьшения геодезической высоты подъема насоса излишняя высота порога должна быть устранена; это легко достигается в том случае, если порог составлен из отдельных бетонных балочек, набранных в пазы в боковых стенках открытого сливного канала или сифонного колодца. Удалением одной или нескольких балочек устанавливается необходимая высота порога, которая должна быть на 0,3-0,5 м выше верхней точки выходного сечения сливной трубы конденсатора.

При монолитной конструкции порога (обычно в случае порога большой ширины, вынесенного в открытый сливной канал или за пределы его) для уменьшения высоты порога приходится использовать методы подводного подрыва верхней части порога.

15.2.7. Весьма часто в системах водоснабжения с магистральными водоводами обратные клапаны дискового типа в напорных водоводах насосов (см. рис. 9) при расчетных расходах воды открывается неполностью и гидравлическое сопротивление их может достигать 0,7-1,0 м вместо расчетного значения 0,1-0,2 м при полном открытии клапана.

Неполное открытие обратного клапана может вызываться заеданием в поворотных опорах или недостаточной скоростью и соответственно малым динамическим напором воды для его полного поворота. О неполном открытии клапана можно судить по положению указателя поворота, а значение связанной с этим недооткрытием потери напора измеряется согласно п. 14.9.2. Должно быть устранено заедание клапана, если причиной недооткрытия клапана является заедание либо произведена соответствующая наладка работы клапана с привлечением завода-изготовителя, если причиной являются неудовлетворительные гидродинамические свойства клапана.

15.2.8. При наличии в схеме циркуляционного водоснабжения градирен (см. рис. 9) повышенное гидравлическое сопротивление тракта часто вызывается загрязнением разбрызгивающих сопл с уменьшением их проходного сечения. В этом случае для снижения напора насоса необходимо провести промывку и чистку сопл от отложений [7].

15.2.9. Причиной повышенного гидравлического сопротивления тракта циркуляционной воды может быть наличие в охлаждающей воде взвешенных частиц, ила, органических веществ. Выпадение взвешенных частиц на различных участках водовода (на поворотах, в местах отводов) приводит к сужению сечения и увеличению гидравлического сопротивления.

При заметном увеличении гидравлического сопротивления напорных водоводов необходимо очистить их от выпавшего ила, шлама и других отложений.

15.3. Поскольку режим работы насосов и гидравлическая характеристика тракта тесно взаимосвязаны, необходимо вести повседневный эксплуатационный контроль за работой всей системы водоснабжения, включающей циркуляционные насосы и весь тракт циркуляционной воды от точки водозабора до точки слива воды обратно в источник водоснабжения, для системы с магистральными водоводами - от приемной камеры воды перед насосами до поддона градирен. Результаты испытаний насосов и гидравлические характеристики тракта дают необходимый материал для практического осуществления такого контроля, что обеспечивает надежность и экономичность эксплуатации системы технического водоснабжения и электростанции в целом.

Приложение 1

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ НАСОСОВ

Дата добавления: 2015-07-02