Вспомогательное оборудование турбоустановки

Работа паровой турбины обеспечивается вспомогательным оборудованием, к которому относятся масляная система, конденсационное устройство, система регенерации тепла, насосы и пр.

Масляная система обеспечивает подачу масла к подшипникам турбоагрегата и органам регулирования. Поступающее к подшипникам масло является не только смазкой, оно также охлаждает шейки ротора и вкладыши подшипников. В системе регулирования масло служит для передачи импульсов регуляторов, а также выполняет функцию рабочего тела, перемещая поршни сервомоторов клапанов.

Рис. 1.25. Схема смазки турбоагрегата с масляным насосом, установленным на валу турбины

На рис. 1.25 приведена схема смазки турбоагрегата с масляным насосом, установленным на валу турбины, и в которой турбинное масло используется также в системе регулирования.

С валопроводом турбоагрегата связано колесо главного масляного насоса 1. Масло, поступающее во всасывающий патрубок насоса из масляного бака 2, под давлением после его охлаждения в маслоохладителях 5 подается в системы смазки (на подшипники 6) и регулирования. Нагревшееся в подшипниках 6 масло стекает самотеком в масляный бак.

Масляный бак располагают ниже отметки обслуживания турбины со стороны, противоположной генератору, и для создания гарантированного подпора на всасывающей стороне главного масляного насоса в нем устанавливают инжекторы 3 и 4 — струйные насосы.

Для обеспечения систем смазки и регулирования при пуске турбины устанавливают пусковой масляный насос 7, приводимый электродвигателем.

При падении давления в системе смазки реле давления 8 включает электродвигатель переменного тока, питаемый от шин собственных нужд станции, который приводит в действие резервный насос 9. Для гарантированной подачи масла на смазку в случае невключения резервного насоса служит аварийный электронасос 10 постоянного тока, питаемый от аккумуляторной батареи, находящейся под постоянной подзарядкой.

С ростом мощности турбин и начальных параметров пара повысилось и давление в системе регулирования, что увеличило опасность разрыва маслопроводов и возникновения пожара. Поэтому в мощных турбинах разделили системы смазки и регулирования: в первой в большинстве случаев по-прежнему применяется органическое турбинное масло, а во второй — негорючие синтетические масла или конденсат. Каждая из этих систем имеет свои насосы, размещение которых непосредственно на валу турбины в корпусе подшипника не рационально, поэтому их располагают вдали от турбины, используя для привода электродвигатели.

Как правило, у современных турбин устанавливают центробежные масляные насосы.

Маслоохладители состоят из пучка тонких латунных трубок, закрепленных в трубных досках вальцовкой. По трубкам проходит охлаждающая вода (от входной к выходной водяной камере), а масло движется внутри корпуса в пространстве между трубками.

1 Рис. 1.26. Схема масляного бака

Масляный бак (рис. 1.26) разделен промежуточными фильтрующими перегородками на три отсека: грязный 1, промежуточный 2 и чистый 3. В грязный отсек поступает масло от подшипников на медную сетку с мелкой ячейкой, затем через фильтры грубой очистки оно проходит в промежуточный отсек. Поочередное извлечение сеток фильтров позволяет производить их чистку в процессе работы турбоагрегата. Дно масляного бака имеет уклон для возможности периодического слива шлама, отстоя, воды и грязи.

Чистый отсек отделен от промежуточного сетчатыми фильтрами тонкой очистки. Бак имеет поплавковый указатель уровня 6 с электрической сигнализацией при крайних допустимых верхнем и нижнем уровнях поплавка.

Схема конденсационной установкиприведена на рис. 1.27, а поверхностного конденсатора – на рис. 1.28. Подача охлаждающей воды в трубную систему конденсатора 1 производится циркуляционным насосом 2, который забирает воду из водоприемного бассейна. В него же сбрасывается нагретая циркуляционная вода (рис. 1.27). Образующийся конденсат откачивается конденсатным насосом 3 из конденсатора и подается в систему регенерации. Удаление воздуха, который попал в паровое пространство конденсатора через неплотности узлов, находящихся под вакуумом, осуществляется эжекторами 4. К фланцам корпуса 1 поверхностного конденсатора присоединены трубные доски 2 и 14, в отверстиях которых развальцованы трубки 15, образующие охлаждающую поверхность конденсатора (рис. 1.28).

Рис. 1.27. Схема конденсационной установки

К внешним поверхностям трубных досок крепятся передняя 3 и задняя 13 водяные камеры. Передняя водяная камера разделена перегородкой 6 на два отсека. Охлаждающая вода по трубопроводу 4 поступает в нижний отсек, проходит по охлаждающим трубкам нижней половины конденсатора, поворачивает в камере 13 на 180°, проходит через охлаждающие трубки верхней половины конденсатора и из верхнего отсека передней водяной камеры через трубопровод 5 удаляется из конденсатора.

В рассмотренной (наиболее распространенной) конструкции вода совершает два хода, поэтому конденсатор называется двухходовым. Возможно большее число ходов (до четырех), а самые крупные конденсаторы для конденсационных турбин выполняются одноходовыми.

Паровое пространство конденсатора, в котором расположены охлаждающие трубки, посредством переходного патрубка (горловины) 7 соединяется с выходным патрубком турбины.

Пар из ЧНД (по стрелке 9) поступает на трубную систему и движется к патрубку отсоса 18 неконденсирующихся газов, спускаясь вниз и конденсируясь на трубках, обходя продольный щит 17 и поступая на трубный пучок воздухоохладителя 19. Конденсат пара собирается в конденсатосборнике 16, откуда откачивается конденсатным насосом.

Рис. 1.28. Схема поверхностного конденсатора

В выходном патрубке турбины размещают приемно-сбросное устройство для увлажнения и дросселирования пара 12, поступающего из БРОУ, а также выводные трубы 11 пара 10 из камер отбора ЦНД на регенеративные подогреватели низкого давления (по стрелке 8).

Обычно применяют трубки диаметром 22—28 мм при толщине стенки 1 мм. Расстояние между досками достигает 9 м и более, поэтому между ними трубки поддерживаются рядом промежуточных перегородок. Водяные камеры закрываются крышками.

Корпус конденсатора опирается на пружинные опоры, которые создают возможность свободного теплового расширения выхлопного патрубка турбины и самого корпуса конденсатора.

Система регенерации тепла.

Для повышения экономичности турбоустановки конденсат и питательная вода подогреваются паром, отбираемым из промежуточных ступеней турбины. Подогрев конденсата осуществляется в подогревателях низкого давления (ПНД), включенных между конденсатным насосом и деаэратором. Питательная вода подогревается в подогревателях высокого давления (ПВД), включенных между питательным насосом и котлом. ПНД бывают поверхностные и смешивающие.

В поверхностных подогревателях греющий пар и нагреваемая среда (конденсат или питательная вода) разделены стенкой трубок. Нагрев воды осуществляется за счет конденсации греющего пара в межтрубном пространстве и передачи теплоты через металл трубок.

В смешивающих (контактных) подогревателях греющий пар и нагреваемая среда вступают в непосредственный контакт и смешиваются; при этом происходит конденсация пара.

Работа поверхностных подогревателей похожа на работу конденсатора.

На рис. 1.29 показана типичная конструкция подогревателя низкого давления (ПНД) поверхностного типа с трубной доской.

Нагреваемый конденсат поступает в водяную камеру, разделенную вертикальной перегородкой на две половины. Водяная камера отделена от парового пространства трубной доской с завальцованными в нее U-образными трубками. Конденсат, пройдя по трубкам, поступает во вторую половину водяной камеры и оттуда — в следующий подогреватель.

Греющий пар, омывая трубки, конденсируется и стекает вниз. Для лучшего теплообмена пучок трубок снабжен специальными перегородками. Для нормальной работы подогревателя из его парового пространства необходимо постоянно откачивать неконденсирующиеся газы, поэтому паровое пространство подогревателя соединяют трубопроводом или с паровым пространством подогревателя с меньшим давлением (или с паровым пространством конденсатора, или с эжекторной установкой).

Водяной объем конденсата греющего пара, образующегося в нижней части подогревателя, соединен либо с водяным объемом соседнего подогревателя с меньшим давлением, либо со всасывающей полостью дренажного насоса, подающего конденсат в линию основного конденсата.

Кроме того, в корпусе имеется штуцер для приема конденсата из подогревателя с большим давлением пара.

На рис. 1.30 показана конструкция подогревателя высокого давления (ПВД) с коллекторной системой.

5 Рис. 1.29. Подогреватель с трубной доской: 1 — водяная камера; 2 — трубная доска; 3 — латунные U-образные трубки; 4 — подвод греющего пара; 5 — защитный щит; 6, 7 — входной и выходной патрубки основного конденсата; 8 — направляющие перегородки; 9 — отсос воздуха; 10 — подвод дренажа из другого подогревателя; 11 — водомерное стекло; 12 — подвод неконденсирующихся газов из другого подогревателя; 13 — слив конденсата греющего пара; 14 — штуцер для опорожнения

а) б) Рис. 1.30. Подогреватель с коллекторной системой а — конструкция подогревателя; б — навивка спиральных труб;

1 — подвод греющего пара; 2 — охладитель пара; 3 — поверхности основного подогревателя; 4 — охладитель дренажа; 5 — коллекторы питательной воды; 6 — отвод конденсата греющего пара; 10, 11 — подвод и отвод питательной воды;

В корпусе расположена трубная система нагревателя, состоящая из четырех вертикальных стояков, между которыми расположены нагревательные спирали, выполненные из трубок из нержавеющей стали, и вертикальной центральной отводящей трубы. Все соединения коллекторов и нагревательных элементов выполнены сваркой, что обусловлено высоким давлением нагреваемой питательной воды.

Греющий пар поступает в подогреватель по трубопроводу сверху и движется навстречу нагреваемой питательной воде. Паровое пространство подогревателя, занятое греющим паром, конструктивно разделено на три зоны: верхняя зона, куда поступает наиболее горячий пар, называется охладителем пара (где снимается теплота перегрева пара), средняя — собственно подогревателем (где происходит конденсация пара) и нижняя — охладителем конденсата греющего пара.

Охлажденный конденсат направляется либо в подогреватель с более низким давлением, либо в деаэратор. Как и ПНД, подогреватель оборудован штуцерами для приема конденсата и паровоздушной смеси из подогревателя с более высоким давлением и для сброса паровоздушной смеси в подогреватель с более низким давлением.

Регенеративные подогреватели снабжают указателями уровня конденсата греющего пара, системами сигнализации и защиты от превышения его уровня.

Насосы.

Для подачи воды и масла на электростанциях, как правило, применяют центробежные насосы. Только крупные циркуляционные насосы выполняют осевыми.

Конденсатные насосы выполняют с числом ступеней 3—5 для напоров 1,22—2,45 МПа при подаче 120—450 м³/ч и более. Корпуса этих насосов обычно имеют горизонтальный разъем.

Циркуляционные насосы предназначены для подачи большого количества воды в конденсатор при сравнительно невысоком напоре, поэтому их выполняют одноступенчатыми. Эти насосы часто выполняют вертикальными, так как при этом хорошо компонуются береговые насосные станции и облегчается эксплуатация их электродвигателей

Питательные насосы высокого и сверхвысокого давления для большей надежности, как правило, выполняются двухкорпусными, внутренний корпус (секционный или имеющий продольный разъем) располагается внутри толстостенного внешнего корпуса. Число ступеней б—12. Для регулирования частоты вращения (подачи) питательные насосы в некоторых случаях снабжают, особыми устройствами — гидромуфтами.

Во избежание попадания воды из напорных трубопроводов во всасывающие при внезапной остановке насоса на напорном патрубке насоса устанавливает обратный клапан.

Питательные насосы приводятся во вращение мощными электродвигателями или приводными паровыми турбинами и передают большое количество энергии перекачиваемой воде. Поэтому такие насосы даже кратковременно не могут работать без расхода воды. Для обеспечения постоянного охлаждения насоса циркулирующей водой предусмотрен трубопровод рециркуляции питательной воды, соединяющий напорный патрубок питательного насоса с деаэратором.

Деаэратор

Деаэратор деаэрирует основной конденсат, повышает его температуру (т.е. работает как регенеративный подогреватель смешивающего типа), создает запас питательной воды для котлов.

Первые две функции выполняет деаэрационная колонка, третью — аккумуляторный бак, на котором устанавливается сама колонка. Деаэрация происходит на струйном и барботажном (в верху и внизу колонки соответственно) устройствах при контакте подаваемого снизу греющего пара и поступающего сверху конденсата (рис. 1.32).     Рис. 1.32. Принципиальная схема двухступенчатой струйно-барботажной деаэрационной головки деаэраторов ТЭЦ с поперечными связями 1 — подвод конденсата для деаэрации; 2 — смесительно-распределительное устройство; 4 — перфорированная тарелка; 5 — водоперепускной лист; 6 — перфорированный лист барботажного устройства; 7 — сливные трубы; 8 — бак-аккумулятор; 9 — горловина бака; 10 — коллектор подачи греющего пара; 11 — поддон; 12 — пароперепускные трубы; 13 — сегментное отверстие; 14 — корпус; 15 —отвод выпара