ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

ВОЗДУШНАЯ ПЛОТНОСТЬ КОН­ДЕНСАТОРА

Воздух и другие неконденсирую­щиеся газы попадают в конденсатор двумя путями: с паром и через не­плотности вакуумной системы тур­бины. ' Количество неконденсирую­щихся газов, поступающих в кон­денсатор с паром, невелико и со­ставляет величину порядка несколь­ких процентов от общего количества удаляемого из конденсатора возду­ха. Таким образом, основное количе­ство газов, удаляемое из конденса­тора, составляет воздух, проникаю­щий из атмосферы через неплотно­сти элементов турбоустановки, на­ходящихся под разрежением.

Воздух в конденсатор проникает через фланцевые соединения, штоки клапанов, штуцера водомерных сте­кол и другие узлы конденсатора, не обладающие достаточной герметич­ностью, а также через дефекты сварных соединений. Помимо герме­тичности собственно конденсатора, плотность вакуумной системы зави­сит также от герметичности всех остальных элементов турбоустанов­ки, находящихся под вакуумом: ре­генеративных подогревателей, кор­пуса турбины, концевых уплотне­ний, продувочных линий и т. д.

При значительном понижении паровой нагрузки величина присоса воздуха, как правило, увеличивает­ся, поскольку под разрежением ока­зываются все новые участки кор­пуса турбины и регенеративной си­стемы.

Примерный характер изменения величины присосов в зависимости от паровой нагрузки для различных турбоагрегатов представлен на рис. 6-11.

Необходимо также отметить, что значительные неплотности в различ­ных узлах цилиндров высокого и среднего давления турбоагрегата и их коммуникациях могут препятст­вовать пуску турбины из-за невоз­можности набрать минимально не­обходимый для пуска вакуум.

Проникновение воздуха в ваку­умную систему турбины ухудшает работу конденсатора, вызывая це­лый ряд нежелательных явлений. Прежде всего воздух, попадая в па­ровой объем конденсатора, сущест­венно ухудшает коэффициент тепло­отдачи от конденсирующегося пара к стенке конденсаторных трубок, уменьшая этим общий коэффициент теплопередачи в конденсаторе.

Значительные присосы воздуха могут вызвать перегрузку воздухо - удаляющих устройств и ухудшение вакуума по этой причине.

Еще одним источником тепловых потерь в турбинной установке вслед­ствие подсоса воздуха в вакуумную часть является переохлаждение кон­денсата при конденсации пара иа паровоздушной смеси.

При значительном проникнове­нии воздуха в вакуумную часть тур­бины наблюдается переохлаждение конденсата, в особенности когда па­роструйный эжектор начинает рабо­тать в перегрузочной своей ветви.. В этих условиях деаэрирующая спо­собность конденсатора резко падает
"{44, 73, 74], и конденсат сильно на­сыщается кислородом.

Повышенное содержание кисло­рода в питательной воде увеличи­вает коррозию водяного тракта от конденсатора до деаэрационной установки. Кислородная коррозия конструкционных материалов пита­тельного тракта, помимо разруше­ния металла, вызывает занос по­верхностей нагрева котла и проточ­ной части турбины окислами желе­за, меди и другими соединениями, что серьезно осложняет эксплуата­цию основного оборудования и в ряде случаев приводит к аварий­ным положениям.

Такое неблагоприятное влияние воздуха на рабочие процессы в кон­денсаторе требует от обслуживаю­щего персонала турбинных цехов •проведения серьезных работ по под- .держанию плотности вакуумной си­стемы на высоком уровне. Полной герметизации вакуумной части тур­бинной установки добиться невоз­можно, но следует всегда стремить­ся к предельно возможному сокра­щению присосов воздуха в конден­саторы турбины. Величина присоса воздуха в вакуумную часть турби­ны нормируется «Правилами техни­ческой эксплуатации электростан­ций и сетей» [62]. Согласно этим інормам количество воздуха, посту­пающего в вакуумную систему тур­боагрегата, не должно превышать следующих величин:

Мощность тур­бины, МВт

50 100 150 200 300

Существует ряд качественных и количественных способов определе­ния воздушной плотности вакуум­ной системы турбоагрегатов. Каче­ственной характеристикой герметич­ности вакуумной системы может служить скорость падения вакуума при отключенном эжекторе. Как по­казали опыты на различных турбо­установках, существует линенная за­висимость скорости падения'вакуу­ма от величины присоса воздуха при постоянном расходе пара в кон­денсатор и постоянной температуре охлаждающей воды. Таким обра­зом, если нормировать величину скорости падения вакуума при от­ключенном отсосе воздуха из кон­денсатора, то можно получить кри­терий лишь относительной оценки воздушной плотности вакуумной си­стемы. Недостатки этого метода из­лагаются в [83]. Следует иметь в ви­ду также, что этим методом следует пользоваться лишь тогда, когда нельзя по той или иной причине вос­пользоваться прямым измерением количества воздуха, выбрасываемо­го эжектором (пароструйным).

Плотность вакуумной системы крупных турбин может считаться хорошей, если скорость падения ва­куума составляет 1—2 мм рт. ст. в минуту, и удовлетворительной при 3—4 мм рт. ст. в минуту. Большая скорость падения вакуума характе­ризует неудовлетворительную плот­ность системы. Помимо этих норм, для качественной оценки воздушной плотности по скорости падения ва­куума широкое распространение по­лучила формула Л. Д. Бермана (ВТИ):

Д Н<В

Где ДН — скорость падения вакуума при отключении эжектора, мм рт. ст/мин; FK — поверхность охлаж­дения конденсатора (по паровой стороне), м2; DK — номинальный (расчетный) пропуск пара в кон­денсатор, т/ч; dK=DK/FK — фактиче­ская удельная паровая нагрузка конденсатора во время проверки воздушной плотности, кг/(м2-ч); В — коэффициент, равный 25, 50 и 100 для отличной, хорошей и удо­влетворительной плотностей ваку­умной системы соответственно.

Измерив опытным путем ско­рость падения вакуума при отклю­ченном эжекторе АН при опреде­
ленной удельной паровой нагрузке dK и подставив в формулу различ­ные значения коэффициента В, на: чиная с меньшего, получим качест­венную оценку плотности вакуумной системы агрегата. Определение этой оценки связано с удовлетворением условия (6-5).

Более целесообразным и надеж­ным контролем воздушной плотно­сти является непосредственное из­мерение количества отсасываемого из конденсатора воздуха. Для этого современные эжекторы пароструй­ного типа снабжаются воздухомера­ми, устанавливаемыми на выхлоп­ном патрубке эжектора. Поскольку при установившемся режиме работы конденсатора количество отсасыва­емого воздуха почти в точности рав­но величине присоса, показания воз­духомера позволяют осуществлять количественный контроль за воз­душной плотностью вакуумной си­стемы турбины, как это и преду­смотрено положениями ПТЭ.

В турбоагрегатах с водоструй­ными эжекторами такой метод опре­деления присосов неприменим, по­скольку в водоструйном эжекторе воздух вместе с водой сбрасывается в сливной канал.

В установках подобного типа в последнее время получил распро­странение новый способ количест­венной оценки плотности вакуумной системы, разработанный ВТИ (27]. Для его осуществления необходимо, чтобы установка была снабжена устройством для впуска воздуха в вакуумную систему турбоагрегата и измерения его количества. Кроме того, должны быть сняты характе­ристики водоструйного эжектора на сухом воздухе при разных темпера­турах рабочей воды и номинальном давлении перед соплами эжектора.

Как известно, в конденсацион­ных установках с водоструйными эжекторами график зависимости давления в конденсаторе рк от ко­личества отсасываемого эжектором воздуха имеет два характерных участка (рис. 6-7): позти горизон­тальный — при малых расходах воз­духа и наклонный — при больших.

Увеличение присоса воздуха в пределах горизонтального участка характеристики практически не ска­зывается на давлении в конденсато­ре. В зоне наклонного участка суще­ствует прямая связь между давле­нием в конденсаторе и величиной присоса воздуха, причем наклонный участок характеристики достаточно точно совпадает с характеристикой эжектора на сухом воздухе. Послед­нее обстоятельство позволяет в слу­чае значительных присосов (работа в области наклонного участка) сра­зу же по давлению в конденсаторе определять количество отсасывае­мого воздуха, используя для этой цели характеристику эжектора на сухом воздухе.

Если же эжектор работает в зо­не горизонтального участка, то его необходимо перевести на работу в область перегрузки, впуская в кон­денсатор дополнительное, измерен­ное количество воздуха. Воздух в конденсатор впускается через спе­циальные калиброванные шайбы. Поскольку во всем диапазоне изме­нения вакуума при проведении опы­та расход через отверстие будет кри­тическим, его, пренебрегая измене­нием атмосферного давления, мож­но подсчитать по формуле

GB = 0,65d2, (6-6)

Где GB— расход воздуха, кг/ч; d — диаметр отверстия в шайбе, мм.

При работе турбоустановки в зо­не горизонтального участка зависи­мости Рк=/(6В) в ее вакуумную си­стему подаются ступенчато-возра­стающие расходы воздуха Gh, GnB, GniB, GIVB, задаваемые шайбами с увеличивающимися диаметрами отверстий. При каждом расходе по­даваемого в вакуумную систему воз­духа измеряют давление в конден­саторе рхк, Р11к, Ртк, Pivk.

Если при некотором значении расхода подаваемого воздуха GIVB давление в конденсаторе заметно увеличивается (рис. 6-12), то это оз-

Начает, что установка при данном расходе воздуха работает в зоне на­клонного участка зависимости рк= =f(GB).

Для измеренного давления pIVK по характеристике данного эжекто­ра на сухом воздухе определяют рас­ход отсасываемого водоструйным эжектором воздуха G°y*B. Вычитая из этого расхода известное количе­ство воздуха, подаваемое в вакуум­ную систему через шайбу GIVB, на­ходят количество воздуха, прони­кающего в конденсатор через не­плотности вакуумной системы GB. По найденному значению GB оцени­вается воздушная плотность ваку­умной системы.

Для полной уверенности в полу­ченном результате описанный опыт можно повторить при несколько большем расходе подаваемого в ва­куумную систему воздуха GVB.

Для того чтобы не пользоваться сменными шайбами, с целью эконо­мии времени при проведении испы­таний впуск воздуха можно произ­водить через сопло постоянного се-

Чения, регулируя расход воздуха вентилем бессальникового типа и измеряя разрежение за соплом по схеме, изображенной на рис. 6-13.

При параллельной работе двух водоструйных эжекторов необходи­мо проверить возможность опреде­ления количества подсасываемого воздуха без впуска дополнительного воздуха в вакуумную систему. Для этого следует отключить один из эжекторов и проследить за изме­нением вакуума в конденсаторе. Ес­ли вакуум при этом ухудшится, то это значит, что установка работает на крутом участке зависимости рк= =f(GB) и искомый расход воздуха определится по характеристике эжектора (одного) на сухом воз­духе (рис. 6-14). Если при отклю­чении одного из эжекторов давление в конденсаторе не повышается, то следует проводить опыт с впуском воздуха при работе конденсацион­ной установки на одном эжекторе. Этот опыт должен проводиться при полной уверенности в отсутствии дополнительного подсоса воздуха в систему через отключенный эжек­тор.

Укажем еще иа один, известный уже давно, способ определения присосов возду­ха {83]. Он основан на том, что скорость падения вакуума при отключении эжектора лннейно зависит от величины присоса воз­духа в вакуумную систему турбины.

Испытание проводится при постоянной нагрузке при различных пропусках доба­вочного воздуха в конденсатор. Воздух в конденсатор подается через калиброван­ные шайбы, имеющие разный диаметр. Рас­ход через эти шайбы определяется по фор­муле (6-6). Измеряя при каждом режиме скорость падения вакуума при отлюченном эжекторе, строят график зависимости АН= =f(GB»06), которая близка к линейной (рис. 6-15). Продолжая эту прямую до пе­ресечения с осью абсцисс, как показано на рисунке, можно с достаточной точностью установить количество воздуха, проникаю­щего в конденсатор при отсутствии доба­вочного воздуха.

Этот метод прост и применим для лю­бых установок независимо от типа возду - хоудаляющего устройства.