Давление питательной воды на входе в паровой котел
Обновлено: 17.05.2024
Типы насосов для котельной и как их подобрать
Крупные отопительные системы не могут существовать без трубопроводных систем: воздух, вода, конденсат, мазутопроводы. Порой они имеют длинные участки с большими гидравлическими сопротивлениями, преодолеть которые помогают различные насосы.
В котельной средней мощности установлено до двух десятков подобных агрегатов разной функциональности, конструкций и габаритов. Сетевой насос для котельной имеет самые большие габариты и производительность.
Он устанавливается в котельном зале и служит для перекачки магистрального теплоносителя от 1 т/ч для малых отопительных районов до несколько тысяч т/ч для крупных мегаполисов.
Сетевой насос Wilo для котельной отбирает воду из обратного сетевого трубопровода, прогоняет ее через сетевую нагревательную установку (бойлерную), где компактно расположены несколько подогревателей сетевой воды водоводяных или пароводяных, в которых теплоноситель отопительного контура нагревается по графику в зависимости от температуры наружного воздуха. Греющей средой выступает пар или горячая воды, на выходе из котла.
Для преодоления всех сопротивлений, немецкий агрегат должен обеспечивать перепад давления до 3 атм. Неправильно подобранное или смонтированное оборудование, так же как и нарушения требований эксплуатации тепловых сетей вызовет сбой рабочего режима или аварийную остановку оборудования системы производства тепловой энергии.
Типы насосов котельной
Сетевые агрегаты относятся к самому крупному насосному оборудованию котельной, хотя и не единственные перекачивающие механизмы.
Существуют следующие типы насосов, применяемые в котельных установках:
- питательные паровые и водяные;
- подпиточные;
- сырой воды;
- циркуляционные насосы сетевые;
- рециркуляции жидкого топлива;
- мазутные;
- конденсатные.
Все агрегаты предварительно тщательно рассчитываются и подбираются в соответствующих разделах проекта котельной установки. Это вызвано особо высокими требованиями к надежности используемого оборудования, обеспечивающего производство тепловой энергии.
Основным назначением всех насосов - является циркуляция и подача среды к точке распределения. При этом они должны непрерывно работать на протяжении длительного времени.
Сетевой насос и его назначение
Этот агрегат должен перекачивать с оптимальной скоростью и напором греющий теплоносителя в подающем трубопроводе по температурному графику 150-70 С, в зависимости от температуры наружного воздуха. Их особенностью является близость расположения контура системы охлаждения к его уплотнениям.
Еще они отличаются своей производительностью и высокой работоспособностью. Детали агрегата, например, кожух и рабочее колесо изготавливается из прочного чугунного сплава, что обеспечивает износоустойчивость всей конструкции.
Надежность конструкторской разработки подтверждена многолетним опытом эксплуатации агрегатов в зонах высоких температур и гидравлических ударов. Циркуляционный агрегат неприхотлив , ему не нужно трудоемкое техническое обслуживание.
Они легко монтируются в тепловую систему, имея простую конструкцию и длительный гарантированный период работы. Условия для подбора сетевого агрегата - рабочий напор, максимально температура нагретой воды, качество рабочей среды. Они предназначены для воды, с концентрацией механических примесей не выше 5 мг/л.
Питательный насос и его назначение
Эта группа агрегатов работает только с паровыми котлами с давлением свыше 0,7 ати, они служат для заполнения котла водой взамен того количества, которое ушло на выработку пара и с продувкой соленой воды из котла.
Это очень ответственный агрегат, от его надежности зависит работоспособность котла, и если он не будет подпитываться водой, то произойдет перегрев трубных поверхностей нагрева с последующим взрывом парогенератора.
Поэтому требованиями Котлонадзора предписана обязательная установка не менее двух питательных агрегатов, причем с разными движениями рабочей поверхности — один с паровым преобразователем, а один с электрическим источником.
Существуют также требования по минимальной производительности устройств, каждый должен обеспечивать 150 % нагрузку одновременно работающих котлов, то есть работать с существенным запасом.
Если по схеме в котельной установлены 3 и более агрегата, тип выбирают таким образом, чтобы при выходе самого мощного, суммарная производительность оставшихся в эксплуатации насосов обеспечивала 120 % номинальной нагрузки котлов. Применяются электрические цен¬тробежные и поршневые паровые насосы.
Насос подачи сырой воды
Обычно это агрегаты небольшой мощности и рабочего давления, поскольку работают в замкнутом контуре системы трубопроводов, не имеющих больших гидравлических потерь.
Работа его может проводиться оператором ХВО вручную, через кнопку «Пуск» или системой автоматики по датчикам уровня воды в баке. Подбор делают по проектной мощности системы химводоподготовки с учетом 100 % резерва.
При выходе со строя агрегата сырой воды, не будет подпитываться деаэратор, запасов которого обычно хватает на несколько часов работы котла, впоследствии котел будет остановлен автоматикой безопасности из-за низкого уровня воды в деаэраторе.
Конденсатный
Конденсатные насосы применяются на крупных тепловых объектах, например, на ТЭЦ , где они служат для перекачки конденсата, полученного из отработанного пара и подачи его через группу подогревателей низкого давления в деаэраторы, и в схемах парового отопления промышленных предприятий, когда нужно перекачивать отработанный конденсат от потребителей в котельную.
Они отличаются низкими рабочими давлениями, поскольку ограничены давлением среды в конденсато-сборниках, поэтому при исполнении требуют обеспечение высокой антикавитационной защиты, поскольку даже небольшое понижение давления среды в момент перекачки вызывает ее вскипание.
Конденсатные насосы в схемах устанавливаются с резервом от 2 до 4 единиц. Производительность рассчитывается по максимальному объему конденсата, а давление должно быть достаточным для погашения сопротивления в системе между конденсатопроводом и деаэратором, с учетом гидростатического напора из-за разности уровней мест установки оборудования: конденсато-сборник — нижняя установка на «ноль» отметке, деаэратор – верхняя, примерно на втором или третьем этаже здания котельного зала.
Подпиточный насос
Это устройство обслуживает теплофикационную установку в тепловой схеме котельной и предназначено для пополнения утечек воды из магистральной сети.
Его производительность рассчитывается по объему сети теплоснабжения, исходя из норм определенных СНИП и выполняется при расчёте тепловой схемы. При этом результирующая производительность равняется двойному запасу по нормативным утечкам в сети, составляющих 0,75% от общего объема воды в системе.
Количество агрегатов должно быть не менее двух, равной производительности, один из которых должен быть резервным. Насосы устанавливаются на обратной магистрали, поэтому их рабочее давление должно превышать давление в ней не менее чем на 50%. Управление выполняется в ручном режиме операторами котельной , по падению давления в обратной сетевой воде и автоматически, когда срабатывает датчик низкого давления в сети.
Чем управляются насосы
В современных котельных, управление насосами относится к функциям комплексной автоматики. Тем не менее, это не исключает в аварийных ситуациях, возможность ручного управления, выполняемого оперативным персоналом.
По всем направлениям перемещения технологической жидкости, существует резервное оборудование, такое же требование предъявляются для наличия резервного электропитания.
Для больших тепловых схем это должен быть независимый источник электроэнергии, например, от другой трансформаторной подстанции, а для устройств малой и средней мощности, должны быть автономные источники электропитания, например, дизель генераторы.
Для сокращения аварийных ситуаций, особенно в тепловых сетях из-за гидроударов, в последнее время применяют систему частотных преобразователей (пч), которая способствует:
- экономии электроэнергии до 20 %;
- снижению расхода воды, из-за снижения утечек до 5 %;
- снижению затрат на ремонт систем отопления, так как из-за изменения частоты, срок службы группы насосов повышается 1,5 раза;
- снижение расходов топлива на нагрев сетевой воды.
Как подобрать насос: расчет
Для подбора агрегата учитывают производительность, среду перекачки и рассчитывают необходимый напор. Он показывает разницу перепада среды при, выключенным и включенным агрегате, измеряемую в м.в.с., он рассчитывается по формуле:
H=(L хR хZ )/( ρ хg),
L – общая протяженность трубопровода в двух направлениях, м.
R – потери в трубах на 1 м принимают 150 Па;
ρ – удельная водяная плотность 1000.0 кг/м3 ;
g – 9.80 м/с2.
Z – поправочный коэффициент.
Давление питательной воды на входе в паровой котел
сам себе Sapiens
котел ДЕ10/14 рабочее давление 12 кг/см2 давление воды с питательного насоса чему должно быть равно? или как расчитывается подскажите формулу.Наверное, так:
вычислить Kv линии от деаэратора до входа насоса;
вычислить Kv линии от насоса до котла при полностью открытом регулирующем клапане;
вычислить требуемый постоянный расход с учётом продувок;
вычислить требуемый расход при максимальном минутном расходе пара;
выбрать наибольшую из этих двух величин;
увеличить её хотя бы на 10%;
вычислить координаты рабочей точки насоса;
по характеристике насоса найти напор при том расходе, при котором интересует давление на его выходе;
прибавить к этому напору высоту врезки трубопровода питательной воды в барабан.
сам себе Sapiens
Перед "координатами" нужно вставить один пункт:
вычислить напор воды на входе насоса при этом расходе.
прибавить к этому напору напор воды на входе насоса при этом расходе.
Какая должна быть разница в давление между питательной водой подаваемой в котел и рабочим давлением создаваемым котлом.
Недавно у меня была дискуссия с коллегой на эту тему. Я говорил, что давление в паровом котле создается питательным насосом, а он, что расширением воды при парообразовании. В общем что было раньше яйцо или курица.
Наверно повторю свои доводы. Никто не спорит, вода при переходе пара увеличивает свой объем, а значит в замкнутом объеме давление должно расти. Однако паровой котел - это не герметичный бак, есть постоянное поступление питательной воды и расход пара. Я утверждал, что давление в котле создает именно питательный насос, так как если у него напор будет меньше, то выйти на рабочий режим пара будет невозможно. Просто давление пара будет блокировать работу насоса, он будет работать "в упор" и не давать дополнительную воду на парообразование. В конечном итоге закончится все остановом котла по низкому уровню.
Возвращаясь к вопросу ТС. Термин рабочее давление для питательного насоса некорректен. У насоса есть напор, а давление может быть на его выходном патрубке или в трубопроводе питательной воды на входе в котел.
tiptop все правильно написал, поэтому немного отвлекусь
Недавно у меня была дискуссия с коллегой на эту тему. Я говорил, что давление в паровом котле создается питательным насосом, а он, что расширением воды при парообразовании. В общем что было раньше яйцо или курица.
Наверно повторю свои доводы. Никто не спорит, вода при переходе пара увеличивает свой объем, а значит в замкнутом объеме давление должно расти. Однако паровой котел - это не герметичный бак, есть постоянное поступление питательной воды и расход пара. Я утверждал, что давление в котле создает именно питательный насос, так как если у него напор будет меньше, то выйти на рабочий режим пара будет невозможно. Просто давление пара будет блокировать работу насоса, он будет работать "в упор" и не давать дополнительную воду на парообразование. В конечном итоге закончится все остановом котла по низкому уровню.
Возвращаясь к вопросу ТС. Термин рабочее давление для питательного насоса некорректен. У насоса есть напор, а давление может быть на его выходном патрубке или в трубопроводе питательной воды на входе в котел.
Не. В паровом котле вода ВСЕГДА поступает ПОД уровень пара. Иначе будет "бабах". Давление, создаваемое питательным насосом, должно быть больше давления пара в котле, чтоб работала подпитка. (ИМХО)
tiptop все правильно написал, поэтому немного отвлекусь
Недавно у меня была дискуссия с коллегой на эту тему. Я говорил, что давление в паровом котле создается питательным насосом, а он, что расширением воды при парообразовании. В общем что было раньше яйцо или курица.
Наверно повторю свои доводы. Никто не спорит, вода при переходе пара увеличивает свой объем, а значит в замкнутом объеме давление должно расти. Однако паровой котел - это не герметичный бак, есть постоянное поступление питательной воды и расход пара. Я утверждал, что давление в котле создает именно питательный насос, так как если у него напор будет меньше, то выйти на рабочий режим пара будет невозможно. Просто давление пара будет блокировать работу насоса, он будет работать "в упор" и не давать дополнительную воду на парообразование. В конечном итоге закончится все остановом котла по низкому уровню.
Возвращаясь к вопросу ТС. Термин рабочее давление для питательного насоса некорректен. У насоса есть напор, а давление может быть на его выходном патрубке или в трубопроводе питательной воды на входе в котел.
Увеличение давление пара - это увеличение энтальпии. И определяется количеством подводимой энергии - т.е. топлива.
Привет студент
Питательная система замыкает паросиловой цикл котел — турбина, обеспечивая возможность возвращения отработавшего пара в котел в виде питательной воды. В этой системе имеется четыре главных элемента: котел, турбина, конденсатор и питательный насос. В котле вырабатывается пар, который подается в турбину, и после того, как пар израсходует энергию, он направляется в конденсатор. Там пар превращается в воду (конденсат), которая подается питательным насосом в котел.
Практически в систему включается еще целый ряд элементов, таких как сточная цистерна, куда спускается конденсат из конденсатора и благодаря которому обеспечивается некоторый напор на входе в питательный насос. Для компенсирования утечки воды из системы или для создания некоторого избытка питательной воды в системе предусматривается компенсационный бачок. Если питательная система обслуживает вспомогательный котел, например, на теплоходе, то сточная цистерна или теплый ящик сообщается с атмосферой. Такая система называется открытой. У водотрубных котлов высокого давления питательная система ни в какой своей части не сообщается с атмосферой, и такая система называется закрытой.
ОТКРЫТАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Схема открытой питательной системы для вспомогательного котла показана на рис. 5.1. Отработавший пар из различных вспомогательных механизмов конденсируется в конденсаторе, который охлаждается забортной водой. Давление в конденсаторе может поддерживаться атмосферным или чуть ниже атмосферного. Конденсат из него стекает в теплый ящик, оборудованный фильтрами. Если конденсатор работает при небольшом вакууме, то для подачи воды в теплый ящик используется конденсационный насос. В теплый ящик может также поступать конденсат из систем, в которых он может загрязниться, например из топливоподогревателей, из системы подогрева топлива в цистернах и т. д. Загрязненный конденсат может быть обнаружен или на выходе из охладителя конденсатов, или по наблюдениям за контрольной цистерной.
Рис. 5.1. Открытая питательная система:
1 — питательная цистерна; 2 — трубопровод для слива избыточной воды: 3 — теплый ящик с фильтрами; 4 — конденсатор; 5—вентили для подачи пара к механизмам и устройствам;
6 — регулятор питательной воды; 7 — котел; 8 — вспомогательный питательный насос; 9 — главный питательный насос; 10 — подогреватель питательной воды
Контрольная цистерна, если она установлена, позволяет осуществлять такое наблюдение, и если обнаруживается появление загрязненного конденсата, он направляется в цистерну загрязненных сточных вод. В теплом ящике установлены дефлекторы для предварительного отделения масла или топлива от конденсата или питательной воды. Затем для завершения очистки вода пропускается через угольные или матерчатые фильтры. Избыток воды из теплого ящика перепускается в цистерну питательной воды, откуда при необходимости будет пополняться питательная система. Вода из теплого ящика забирается главным и вспомогательным питательными насосами. В главной питательной системе может быть установлен подогреватель питательной воды. Подогреватель может быть поверхностного типа, в котором производится только подогрев воды, и контактного типа, где кроме подогрева воды происходит и ее деаэрация. Деаэрация — это процесс удаления из питательной воды воздуха, содержащего кислород, наличие которого может вызвать коррозионные процессы в котле. Для регулирования подачи воды в котел и поддержания в нем необходимого уровня устанавливают регулятор питательной воды.
Описанная выше система является типовой, и для каждой конкретной установки в ней могут быть некоторые различия.
ЗАКРЫТАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
На рис. 5.2 показана схема закрытой питательной системы водотрубного котла высокого давления, снабжающего паром главную паровую турбину.
Пар из турбины поступает в конденсатор, где поддерживается высокий вакуум. Здесь применяется конденсатор регенеративного типа, в котором конденсация осуществляется с минимальным перепадом температур. Конденсатный насос откачивает конденсат из конденсатора и подает его к воздушному эжектору.
Проходя через эжектор, конденсат подогревается. Воздушный эжектор, служащий для откачки воздуха из конденсатора, представляет собой пароструйный эжектор.
Рис. 5.2. Закрытая питательная система:
1 — цистерна питательной воды; 2 конденсатные насосы; 3— конденсатор; 4 — трубопровод для воздуха и газов; 5 — воздушный эжектор; 6 — конденсатор системы уплотнения; 7 — рециркуляционная труба; 8— вентили для подачи пара к механизмам и устройствам; 9 — охладитель дренажных конденсатов; 10 — подогреватель низкого давления; 11— экономайзер; 12 — котел; 13 — пароперегреватель; 14 — подогреватель высокого давления; 15 — питательные насосы; 16 — деаэратор; 17—дренажный насос; 18 — атмосферная сточная цистерна
Затем конденсат пропускается через конденсатор системы уплотнения, где он подогревается дополнительно. В этом конденсаторе конденсируется пар из системы уплотнения турбины, и конденсат из него стекает в сточную цистерну. Далее конденсат главной системы проходит через подогреватель низкого давления, который питается паром из отбора турбины. Применение всех вышеперечисленных подогревателей улучшает к. п. д. установки за счет регенерированной теплоты, а увеличение при этом температуры воды способствует ее деаэрации.
В деаэраторе происходит непосредственный контакт питательной воды с паром, где они фактически смешиваются. При смешивании вода подогревается, из нее выходят все растворенные газы, в частности кислород. Нижняя часть деаэратора представляет собой емкость, откуда вода забирается непосредственно одним из питательных насосов, подающих воду в котел.
Вода после этого поступает к подогревателю питательной воды высокого давления, затем к экономайзеру, а оттуда — в паровой коллектор. В системе имеется соединенная с атмосферой сточная Цистерна для слива в нее избыточной питательной воды и питательная .цистерна, откуда при недостатке воды будет пополняться питательная система. В сточную цистерну также поступает конденсат от многих вспомогательных систем, таких как система уплотнения турбин, конденсат отработавшего рабочего пара воздушных эжекторов и т. д. Для обеспечения прохождения питательной воды через воздушный насос и конденсатор системы уплотнения на режимах небольшой мощности и во время маневрирования судна в системе предусмотрена рециркуляционная перемычка.
Данная схема также является типовой, и для каждой конкретной установки в ней могут быть некоторые различия.
ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Система предназначена для воспроизведения пара из конденсата от вспомогательных механизмов и устройств, может выполняться как отдельно — в виде открытой или закрытой системы, так и заодно с главной питательной системой, составляя ее часть.
В тех случаях, например, когда у палубных механизмов применяется паровой привод, для конденсации отработавшего пара используют конденсатор, работающий при давлении, близком к атмосферному (рис. 5.3). Конденсат конденсатным насосом подается к воздушному эжектору, пройдя через который, вода поступает в главную питательную магистраль между конденсатором уплотнительной системы и охладителем дренажных конденсатов. Для работы на малой мощности предусмотрена рециркуляция, а для регулирования уровня воды в конденсаторе имеется регулятор уровня.
Рис. 5.3. Вспомогательная питательная система:
1 — регулятор уровня; 2— рециркуляционная труба; 3 — вспомогательный конденсатор; 4 — воздушный эжектор 5 — конден-сатный насос; 6 — охладитель дренажных конденсатов; 7 — конденсатор системы уплотнения; I — подвод отработавшего пара от вспомогательных механизмов и устройств
Рис. 5.4. Питательная система парогенератора:
1 — подогреватель питательной воды; 2 — парогенератор; 3 — трубопровод для пара низкого давления; 4 - вентили для подачи пара к вспомогательным механизмам и устройствам; 5 — цистерна загрязненных конденсатов; 6 — питательные насосы; I— спуск конденсата в главную питательную систему; II — подвод пара
Если в установке существует опасность загрязнения питательной воды, для парогенератора может быть создана отдельная система (рис. 5.4). Пар низкого давления из парогенератора подается для различных судовых нужд, таких, например, как подогрев топлива, а конденсат возвращается в теплый ящик. Питательными насосами вода подается к подогревателю питательной воды, который одновременно служит охладителем конденсата, полученного от подогревающего пара парогенератора. Отсюда вода поступает непосредственно в парогенератор.
Многими фирмами выпускаются питательные системы в модульном исполнении, т. е. на едином фундаменте монтируются различные элементы системы. Иногда там размещается весь комплект механизмов и устройств или некоторая его часть.
ЭЛЕМЕНТЫ ПИТАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Конденсатор. Это теплообменный аппарат, в котором от отработавшего пара отнимается скрытая теплота, в результате чего пар превращается в конденсат, направляемый обратно в котел. Конденсация должна осуществляться с минимальным переохлаждением, т. е. температура конденсата должна минимально отличаться от температуры пара. Конденсатор устроен таким образом, что из него удаляются различные газы и пары, которые выделяются при конденсации водяного пара.
На рис. 5.5 показан вспомогательный конденсатор. Круглый в сечении корпус закрыт с обеих сторон крышками, устроенными так, что забортная вода в конденсаторе совершает два хода. В водяных полостях крышек установлены протекторы, необходимые для предохранения от электрохимической коррозии. Пар в конденсатор поступает сверху в центральной части корпуса и через окна во входной коробке, расположенной под кожухом, разделяется на два потока. Пар конденсируется на поверхности трубок, через которые проходит забортная вода. Для крепления трубок в середине конденсатора по длине устроена диафрагма, которая в свою очередь крепится при помощи анкерных болтов. Конденсат накапливается в отстойнике, находящемся под пучками водяных трубок. Предусмотрена откачка воздуха, газов и паров, выделяющихся при конденсации водяного пара.
Главные конденсаторы, работающие совместно с главными паровыми турбинами, это конденсаторы регенеративного типа. Часть пара в них проходит сквозь трубки и соприкасается с конденсатом в отстойнике. Конденсат, таким образом, имеет одинаковую c паром температуру, благодаря чему повышается к. п. д. конденсатора. На рис. 5.6 показан один из проектов регенеративного конденсатора. В центре его имеется канал, по которому пар проходит к отстойнику и, конденсируясь, подогревает конденсат.
Рис. 5.5. Вспомогательный конденсатор:
1 — патрубок возврата конденсата; 2 — протекторы; 3 — лаз со смотровым люком; 4 — анкерный болт; 5 — входная водяная коробка; 6 — фланец подвода циркуляционной воды; 7 — смотровые лючки; 8 — фланец отвода воды; 9 — заглушенный штуцер; 10 — кожух на входе пара в конденсатор; 11 — патрубок входа влажного пара; 12 — патрубок от клапана верхнего продувания котла; 13, 27 — патрубки для термометра; 14. 30 — патрубки для крана щелочных добавок; 15 — воздушный кран; 16 — патрубок для вакуумметра; 17 — водяная коробка; 18 — запасной паровой патрубок; 19 — корпус конденсатора; 20 — водомерное стекло; 21— отстойник; 22 — патрубок отвода воздуха; 23 — диафрагма; 24 — трубная доска; 25 разделяющая перегородка; 26— спускная пробка; 28 — патрубок клапана спуска; 29 пат рубок выхода конденсата
рис. 5.6. Конденсатор регенеративного типа:
1 - трубки; 2 — корпус конденсатора; 3— патрубок отсоса газов и воздуха; 4 — отводящая перегородка; 5 — центральный канал; 6 — уровень конденсата; I — отработавший пар; II — пар к конденсатному насосу отвода
Для выделяющихся газов и паров имеются перегородки. В трубных досках с обеих сторон установлено множество трубок, опирающихся на промежуточные опоры. Заборная вода в трубках совершает два хода.
Конденсатный насос. Этот насос предназначен для откачки воды из конденсатора, в котором поддерживается вакуум. На выходе из насоса создается напор для подачи воды в деаэратор или к питательному насосу. По конструкции конденсатные насосы, как правило, центробежные, двухступенчатые, с вертикальным валом. Устройство насосов описано в гл. 6. Для нормальной работы этих насосов необходим определенный минимальный напор на всасывании, а также некоторый контролируемый уровень конденсата в конденсаторе. В первую ступень насоса поступает вода, которая почти кипит в условиях вакуума, существующего во всасывающей трубе. Во вторую ступень вода поступает уже с некоторым положительным давлением, а на выходе из второй ступени вода имеет заданное давление.
В конденсаторах, где уровень конденсата может колебаться или если отстойник почти сухой, можно применять саморегулирующиеся конденсатные насосы. Саморегуляция в них происходит во время кавитации, возникающей, когда напор на всасывании падает до очень малого значения. Кавитация представляет собой процесс возникновения и разрушения пузырьков пара, в результате которого подача насоса падает до нуля. По мере повышения напора на всасывании кавитация исчезает, и насос снова начинает подавать воду. При кавитации, как правило, возникают различные повреждения (см. гл. 11), но при низком давлении, существующем в конденсатных насосах, повреждений не наблюдается. Кроме того, крыльчатку насоса можно сконструировать так, что будет происходить сверхкавитация, т. е. разрушение пузырьков после выхода их c крыльчатки.
Воздушный эжектор. С помощью воздушного эжектора отсасываются воздух и пары, которые выделяются из конденсирующегося в конденсаторе пара. Если не удалять воздух из системы, то в котле может возникнуть коррозия. Кроме того, наличие воздуха в конденсаторе осложняло бы процесс конденсации и приводило к созданию в нем противодавления, из-за которого потребовалось бы увеличить давление пара на выходе из турбины, что приводит к снижению термического к. п. д.
На рис. 5.7 показан сдвоенный двухступенчатый воздушный эжектор. На первой ступени этот пароструйный эжектор действует как насос, отсасывая воздух и газы из конденсатора. Затем паровоздушная смесь поступает в конденсирующую часть, где циркулирует питательная вода. Питательная вода подогревается, а большая часть паров конденсируется. Конденсат отсюда спускается в главный конденсатор, а пары и газы проходят во вторую ступень эжектора, где процесс повторяется. Оставшиеся после прохождения этой ступени воздух и газы через вакуумный обратный клапан выпускаются в атмосферу.
Рис. 5.7. Воздушный эжектор:
1—завальцованные концы труб: 2 — дистанционная трубка: 3 — анкерный болт; 4 — конденсатор первой ступени; 5 — корпус конденсатора; 6 — скользящая опора; 7 — паровое сопло первой ступени; 8 — соплодержатель; 9 — паровое сопло второй ступени; 10 — разделяющая перегородка: 11—конденсатор второй ступени; 12 — трубки конденсатора; 13 — перегородка водяного ящика; I, II — вход и выход воздуха: III, IV — вход и выход охлаждающей воды
Рис. 5.8. Охладитель дренажных конденсатов:
1 — крышка коробки; 2 — распределительная коробка, 3 — воздушный кран: 4 — предохранительный клапан; 5 — манометр; 6 — U-образные трубки; 7 — анкерные болты; 8 — опорная лапа; 9 — корпус; 10 — диафрагмы; 11— спускной клапан; 12 — разделительные перегородки; I — выход конденсата; II — вход пара; III, IV — выход и вход питательной воды
Питательная вода в обеих ступенях циркулирует через U-образные трубки. В каждой ступени имеется по два эжектора, хотя для удовлетворительной работы установки достаточно работы одного из них.
Теплообменные аппараты. Конденсатор системы уплотнения, охладитель дренажных конденсатов и подогреватель питательной воды низкого давления — все это теплообменные аппараты трубчатого типа. В каждом из них тем или иным способом отбирается теплота от отработавшего пара и благодаря этому нагревается питательная вода, циркулирующая в трубках аппарата.
В конденсатор системы уплотнения турбин поступают пар, газы и воздух, которые охлаждаются водой, и пар при этом конденсируется. Конденсат возвращается в систему через петлевой водяной затвор или конденсационный горшок, а оставшиеся воздух и газы выпускаются в атмосферу. Питательная вода в теплообменнике протекает по U-образным трубкам.
Отработавший пар от различных вспомогательных механизмов и устройств поступает в охладитель дренажных конденсатов, в котором пар конденсируется, и конденсат возврашается в питательную систему.
1 —вода; 2 — пар; 3— водяные струи; 4 — крышка горловины; 5 — патрубок воздушной трубы; 6 — входной водяной коллектор; 7 — форсунки; 8 — перегородка верхней водоохладительной камеры; 9 — перегородка нижней водоохладительной камеры; 10 — направляющий конус; 11 — конусы деаэратора; 12 — корпус; 13 — направляющая; 14 — крышка лаза; 15 — лапы; I— слив воды; II — подвод пара; III— подвод воды.
Циркуляционная питательная вода проходит в аппарате по прямым трубкам, закрепленным в трубных досках. Диафрагмы и перегородки служат для направления потока пара в аппарате и одновременно для крепления трубок (рис. 5.8).
В подогреватель питательной воды низкого давления обычно поступает пар из отбора турбины низкого давления. Подогрев питательной воды способствует процессу деаэрации. Благодаря отбору пара из турбины низкого давления не только улучшается термический к. п. д. установки, но и можно уменьшить высоту лопаток последних ступеней, так как уменьшается масса парового потока. В этих аппаратах могут применяться как прямые, так и U-образные трубки, а в водяной части трубки могут быть одно- и многопроходными.
Деаэратор. В деаэраторе завершается процесс удаления воздуха и паров из питательной воды, начавшийся в конденсаторе. В то же время деаэратор служит и подогревателем питательной воды, но в нем вода и подогревающий пар вступают в непосредственный контакт. Питательная вода подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, при которой из нее выделяются все растворенные в ней газы, и эти газы тут же удаляются.
На рис. 5.9 показана одна из конструкций деаэратора. Питательная вода подается в деаэратор через несколько распылителей. Распыленная вода имеет очень большую поверхность соприкосновения с подогревающим паром. Большая часть воды падает сверху на поверхность верхнего конуса, где продолжается процесс подогревания ее паром. Затем вода попадает в центральный канал и выходит из него через небольшое отверстие, которое - выполняет роль эжектора, всасывающего пар вместе с водой. Питательная вода и конденсат рабочего пара скапливаются в накопителе, составляющем нижнюю часть деаэратора. Рабочий пар поступает в деаэратор, проходит через него, нагревая питательную воду, и, превратившись в конденсат, смешивается с питательной водой. Выделившиеся газы через патрубок воздушной трубы выходят в конденсатор паровоздушной смеси. Пар, попавший туда вместе с воздухом, конденсируется и возвращается в систему. В трубках конденсатора паровоздушной смеси циркулирует питательная вода, и оттуда она сразу поступает в деаэратор.
Температура питательной воды в деаэраторе очень близка к температуре пара при существующем в деаэраторе давлении, и поэтому возможно при каком-либо падении давления мгновенное превращение воды в пар. Это может привести к «загазованности», т. е. к образованию пара во всасывающей части питательного насоса. Чтобы избежать этого, деаэратор располагают в верхней части машинного отделения, обеспечивая тем самым определенный положительный напор на входе в питательный насос. Но иногда непосредственно на выходе из деаэратора устанавливается откачивающий или бустерный насос.
Питательный насос. Предназначен для создания давления питательной воды, при котором она поступает в котел. Для вспомогательных котлов, потребляющих небольшое количество питательной воды, в качестве питательного может применяться поршневой насос с паровым приводом. Насос такого типа описывается в гл. 6. Насосом другого типа, который часто применяется в агрегатной котельной установке, является электропитательный насос. Это многоступенчатый центробежный насос с приводом от электродвигателя постоянного тока.
В установках с водотрубными котлами высокого давления применяются питательные насосы с турбинным приводом. Показанный на рис. 5.10 двухступенчатый горизонтальный центробежный насос, приводимый в действие активной турбиной, помещается в общем с ней корпусе. Пар к турбине поступает непосредственно от котла и выходит в магистраль, из которой пар может быть направлен для подогрева воды. Подшипники насоса смазываются фильтрованной водой, которая отбирается после первой ступени насоса. На насосе установлены регулятор для поддержания заданного давления и предельный выключатель, срабатывающий при превышении частоты вращения.
Рис. 5.10. Питательный насос с турбинным приводом:
1 — выходной паровой фланец; 2— гнездо вестового клапана; 3— расцепляющий механизм регулятора предельной частоты вращения; 4— турбинный диск; 5 — стяжной болт вала турбины; 6 — сменная крышка, 7 — муфта Хирса; 8 — перегородка; 9 — сопловая коробка; 10— патрубок к манометру давления в сопле; 11 — трубка Вентури; 12 — нагнетательный водяной патрубок; 13 — груз регулятора предельной частоты вращения; 14 — вал; 15 — уравновешивающий поршень; 16 — кольцевая секция; 17 — рабочие колеса насоса; 18—патрубок к манометру давления воды на приемном водяном патрубке; 19 — канал к уравновешивающему поршню; 20 — приемный водяной патрубок; 21 — водозаборник; 22 — рычаг взведения регулятора предельной частоты вращения; 23 — рукоятка экстренного выключения
Подогреватель питательной воды высокого давления. Подогреватель трубчатого типа и служит для дополнительного подогрева питательной воды перед входом в котел. Поскольку давление воды после питательного насоса повышается, появляется возможность дополнительного подогрева воды без ее вскипания. Поступающая в подогреватель вода циркулирует по U-образным трубкам, омываемым подогревающим паром. Имеются диафрагмы, служащие для крепления трубок и для направления потока пара внутри аппарата. Для обеспечения полной конденсации пара установлен конденсационный горшок. В качестве подогревающего используется пар из отбора турбины.
Обслуживание питательной системы. Во время непрерывного действия установки на рабочем режиме необходимо соблюдать равенство масс вводимой в котел питательной воды и выходящего из него пара, при этом уровень воды в котле должен поддерживаться в пределах нормы.
В водяных полостях крышек конденсатора, где проходит забортная вода, установлены протекторы из низкоуглеродистой стали. Их нужно периодически заменять. В то же время производится осмотр трубок с целью обнаружения эрозии, которая может возникнуть, если скорость циркуляции будет очень высокой. Утечка в водяных трубках может привести к загрязнению питательной воды, поэтому при малейшем подозрении о наличии утечки необходимо конденсатор подвергнуть испытанию. В гл. 7 приводится объем и содержание работ при испытании конденсаторов.
Необходимо регулярно проверять исправность уплотнений конденсатных насосов во избежание попадания воздуха в систему. Для насосов всех типов небольшая протечка воды через уплотнительное устройство, способствующая смазке подшипника и сальника, является допустимой и нормальной.
У воздушного эжектора снижается эффективность работы, если на его сопле появляется налет или следы эрозии, поэтому сопла эжектора следует регулярно осматривать и при необходимости заменять. Также нужно периодически проверять герметичность корпуса эжектора и плотность закрытия вакуумного клапана.
Следует периодически проверять, нет ли утечек в теплообменных аппаратах и следить за чистотой теплообменных поверхностей.
Пуск питательных насосов с турбинным приводом должен производиться при закрытом нагнетательном клапане, чтобы давление в нагнетательном трубопроводе резко поднялось и гидравлически уравновесилось с давлением в котле. Турбинные приводы насосов перед работой должны быть прогреты при открытых клапанах спуска и переводятся на работу после закрытия спускных клапанов. Необходимо регулярно проверять исправность действия регулятора предельной нагрузки. Также необходимо контролировать осевые зазоры в турбине, для чего применяются специальные щупы.
Читайте также: