Повышение эффективности технологических систем ТЭС с применением кавитационных деаэрационных устройств
Определение характеристик влияния показателей химического качества теплоносителей на скорость коррозии конструкционных материалов в кавитационных деаэрационных устройствах, конденсационной установке паровой турбины и системе водяного охлаждения.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 02.12.2018 |
Размер файла | 902,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
«Вестник ИГЭУ» Вып. 1 2018 г.
ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
5
ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»
Повышение эффективности технологических систем ТЭС с применением кавитационных деаэрационных устройств
Г.В. Ледуховский, Ю.Е. Барочкин,
В.Н. Виноградов, А.Е. Барочкин
Авторское резюме
Состояние вопроса: Для технологических систем ТЭС, например конденсационных установок паровых турбин и систем водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением, химическое качество теплоносителя по содержанию коррозионно-активных газов является нормируемым, однако на многих ТЭС существуют проблемы с его обеспечением. Традиционное решение задачи с использованием деаэрирующей способности элементов, уже включенных в указанные системы, зачастую не позволяет получить теплоносители с требуемыми показателями качества. Возможность применения высокоэффективных струйно-барботажных деаэраторов в рассматриваемых условиях отсутствует. Существуют малогабаритные кавитационные деаэрационные устройства, которые являются перспективными для решения сформулированной задачи. Требуется проведение экспериментальных и расчетных исследований для обоснования рациональных технологических схем и оценки эффективности применения такого технического решения.
Методы и материалы: Используются методы экспериментальных исследований процессов тепломассообмена и деаэрации воды в энергетическом оборудовании, балансовых расчетов технологических систем ТЭС, а также методы регрессионного анализа данных и математической статистики. теплоноситель деаэрационный кавитационный турбина
Результаты: С использованием результатов экспериментальных исследований кавитационных деаэрационных устройств, конденсационной установки паровой турбины и систем водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов ряда энергоблоков ТЭС определены количественные характеристики влияния показателей химического качества теплоносителей на скорость коррозии конструкционных материалов в рассматриваемых системах. Разработаны новые технические решения по применению в них дополнительных деаэрационных элементов. Предложено математическое описание деаэрационных характеристик систем с учетом предложенной модернизации.
Выводы: Использование кавитационных деаэрационных устройств позволяет повысить эффективность рассматриваемых технологических систем ТЭС: массовая концентрация растворенного кислорода в турбинном конденсате уменьшается более чем в пять раз, скорость внутренней коррозии элементов системы охлаждения обмотки статора турбогенераторов уменьшается более чем вдвое, что подтверждается результатами расчетных и экспериментальных исследований. Разработанные технические решения могут применяться в энергоустановках ТЭС. Предварительно необходимо провести их проверку в условиях эксплуатации.
Ключевые слова: конденсационная установка, система охлаждения, скорость коррозии, тепломассообмен, деаэрация, десорбция, кавитационный деаэратор, регрессия, математическая статистика, математическое моделирование.
Abstract
Increasing the efficiency of technological systems of heat power stations by using cavitation deaerating devices
G.V. Ledukhovsky, Y.E. Barochkin, V.N. Vinogradov, A.E. Barochkin Ivanovo State Power Engineering University, Ivanovo, Russian Federation
Background: For technological systems of heat power plants, such as condensing units of steam turbines and water cooling systems of stator windings of hydrogen and water cooled turbogenerators, the coolant chemical quality is normalized by the content of corrosive gases. However, many heat power plants have problems maintaining it. This problem is usually solved by employing the deaeration ability of the elements already included in these systems, which does not often allow obtaining heat carriers with the required quality indicators. And highly effective jet-type deaerators cannot be used in these conditions. However, the formulated problem can be solved by applying small-sized cavitation deaeration devices. Experimental and computational studies are needed to justify rational technological schemes and to evaluate the effectiveness of such technical solution.
Materials and methods: In this paper, we use methods of experimental studies of heat and mass exchange and water deaeration in power equipment, balance calculations of technological systems of heat power plants, and methods of regression analysis of data and mathematical statistics.
Results: By using the results of experimental studies of cavitation deaeration devices, a steam turbine condensing unit and water cooling systems of the turbogenerator stator windings of several heat power plants, we have obtained the quantitative characteristics of the influence of the coolant chemical quality on the structural materials corrosion rate in the systems. We have also developed new technical solutions for the application of additional deaerating elements in these systems and proposed a mathematical description of their deaeration characteristics after the modernization.
Conclusions: The use of cavitation deaerating devices makes it possible to increase the efficiency of the technological systems of heat power plants: the mass concentration of dissolved oxygen in the turbine condensate has decreased by more than five times, the rate of internal corrosion of the elements of the cooling system of the stator winding of turbine generators has been more than halved, which is confirmed by the computational and experimental studies. The developed technical solutions can be used at power plants of thermal power plants after conducting preliminary tests in operating conditions.
Key words: condensing unit, cooling system, corrosion rate, heat and mass exchange, deaeration, desorption, cavitation deaerator, regression, mathematical statistics, mathematical modeling.
Введение
На ТЭС эксплуатируются технологические системы и установки, химическое качество теплоносителя в которых является нормируемым по содержанию коррозионно-активных газов. К ним относятся, например, конденсационные установки паровых турбин и системы водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением. На многих электростанциях существуют проблемы с обеспечением нормативной массовой концентрации растворенного кислорода и / или свободного диоксида углерода в таких системах.
Так, в конденсационных установках паровых турбин, особенно для теплофикационных ТЭС с прямоточными системами технического водоснабжения в зимний период (т. е. при сочетании факторов: малой паровой нагрузки конденсатора и относительно низкой температуры охлаждающей воды перед конденсатором), практически невозможно обеспечить удовлетворяющие нормативным требованиям Правила технической эксплуатации тепловых электрических станций и сетей Российской Федерации: офиц. текст: утв. Приказом Минэнерго России № 229 от 19.06.03: ввод. в действие с 30.06.03: зарег. в Минюсте России 20.06.03 № 4799. - М.: Омега-Л, 2006. - 256 с. значения массовой концентрации растворенного в турбинном конденсате кислорода, причиной чего являются объективные физические ограничения при реализации в условиях конденсатора турбины процессов деаэрации [1-3].
В системах водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением нормируется не только массовая концентрация растворенного кислорода, но и водородный показатель рН воды, зависящий от содержания в воде диоксида углерода. Опубликованные данные [4, 5] указывают, что из-за коррозионных повреждений полых охлаждаемых медных проводников в таких системах наблюдается до 10 % от общего числа инцидентов и аварий с остановом энергоблоков по причинам, связанным с турбогенераторами. Тем не менее на многих ТЭС не уделяется должного внимания обеспечению нормативных требований Об организации водно-химического режима системы охлаждения обмоток статоров турбо- и гидрогенераторов: Эксплуатационный циркуляр Ц-10-85(Э) // Сб. решений и циркуляров ГТУ Минэнерго СССР за 1985 г. (Электротехническая часть). - М.: СПО Союзтехэнерго, 1986. к химическому качеству дистиллята в таких системах. Основной причиной этого является отсутствие данных о зависимости скорости коррозии медных проводников от показателей химического качества циркулирующего через них дистиллята.
Очевидным решением проблемы в обоих рассматриваемых случаях является применение деаэраторов. Однако эффективные термические деаэраторы в таких системах применяться не могут, во-первых, из-за существенных ограничений по массогабаритным характеристикам, во-вторых, ввиду их потребности в греющем паре.
Существуют малогабаритные деаэрационные устройства, работающие без подачи греющего пара, в которых деаэрация воды протекает за счет так называемого начального эффекта [6, 7] - при вскипании перегретой воды, попадающей в зону разрежения. Такие устройства, как правило, используют явление кавитации в вихревом потоке жидкости. Среди кавитационных деаэрационных устройств, которые могут применяться в рассматриваемых условиях, следует отметить деаэраторы «АВАКС» [8, 9] и центробежно-вихревые деаэраторы ДЦВ [10, 11]. Эффективность этих деаэраторов, по сравнению со струйно-барботажными деаэраторами, невелика, однако их малые габариты и возможность работы в беспаровом режиме составляют преимущества, делающие эти устройства потенциально полезными при повышении эффективности рассматриваемых технологических систем ТЭС.
Таким образом, целесообразно оценить возможность и эффективность использования кавитационных деаэрационных устройств в технологических системах конденсационных установок паровых турбин и водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов. Для решения этой задачи необходимо:
1) экспериментальным путем определить эффективность деаэрации воды кавитационными устройствами;
2) провести испытания конденсационной установки турбины в целях определения реальной деаэрационной характеристики конденсатора; на основе полученных данных обосновать технологическую схему включения кавитационного деаэрационного устройства в тракт конденсационной установки и оценить эффективность такого технического решения;
3) на основе статистических данных разработать математическое описание для расчета скорости коррозии полых охлаждаемых медных проводников в системах охлаждения обмотки статора турбогенераторов в зависимости от показателей химического качества дистиллята; с использованием полученных данных разработать техническое решение по установке кавитационного деаэрационного устройства в систему.
Методы исследования
Для определения показателей эффективности кавитационного деаэрационного устройства «АВАКС» используются экспериментальные данные, полученные нами ранее [9]. Результаты проведенных испытаний деаэратора рассматриваемого типа, проведенных при его работе в режиме с рециркуляцией воды, приведены в табл. 1.
В качестве объекта экспериментальных исследований по определению деаэрационной характеристики конденсатора турбины выбран турбоагрегат Тп-115/125-130-1тп Йошкар-Олинской ТЭЦ-2. Деаэрационные испытания конденсационной установки совмещены с тепловыми испытаниями собственного турбоагрегата, что позволило получить экспериментальные данные, обладающие высокими характеристиками точности и прецизионности, поскольку основные параметры работы конденсатора определялись при сведении материальных и энергетических балансов в условиях каждого опыта. Теплотехнические характеристики турбоустановки, полученные в ходе испытаний, опубликованы нами ранее [12].
Таблица 1
Результаты испытаний деаэратора «АВАКС» в режиме рециркуляции [8]
Время от начала измерений, мин |
Результаты измерений. Расход воды через деаэратор 20 ± 1 м3/ч |
||||||||
Избыточное давление, кгс/см2 |
Температура воды, оС |
Избыточное давление в начале линии отсоса выпара, кгс/см2 |
Удельный расход выпара, кг/т |
Содержание кислорода, мкг/дм3 |
|||||
перед деаэратором |
после деаэратора |
перед деаэратором |
после деаэратора |
перед деаэратором |
после деаэратора |
||||
0 |
0 |
0 |
72 |
72 |
- |
0 |
7000 |
7000 |
|
5 |
3 |
0,02 |
72 |
69 |
-0,70 |
5,4 |
4780 |
750 |
|
10 |
3 |
0,02 |
71 |
68 |
-0,71 |
5,4 |
3230 |
490 |
|
15 |
3 |
0,02 |
71 |
68 |
-0,71 |
5,4 |
2250 |
320 |
|
20 |
3 |
0,02 |
70 |
66 |
-0,73 |
7,1 |
1550 |
230 |
|
25 |
3 |
0,02 |
70 |
66 |
-0,73 |
7,1 |
1030 |
160 |
|
30 |
3 |
0,02 |
71 |
67 |
-0,73 |
5,4 |
700 |
100 |
|
40 |
3 |
0,02 |
70 |
67 |
-0,72 |
5,4 |
330 |
50 |
Экспериментальные данные, необходимые для расчета скорости внутренней коррозии полых охлаждаемых медных проводников в системах водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением, получены в ходе пассивных наблюдений различных энергоблоков ряда электростанций: Костромской ГРЭС (энергоблоки номинальной электрической мощностью 300 и 1200 МВт), Печорской ГРЭС (210 и 215 МВт) и Ростовской АЭС (950 и 1011 МВт). При анализе результатов использованы также данные А.Б. Ларина по Конаковской ГРЭС (300 МВт) Ларин А.Б. Разработка метода химического контроля на основе измерений электропроводности и рН и совершенствование систем обеспечения водно-химического режима на ТЭС: дис. …
д-ра техн. наук: 05.14.14. - Иваново, 2017. - 471 с.. Собственно разработка математического описания процессов коррозии в рассматриваемых системах выполнена методами множественной линейной регрессии [13, 14].
Уравнения для расчета массовой концентрации растворенного кислорода в рассматриваемых технологических системах после установки в них кавитационных деаэрационных устройств получены путем решения систем уравнений материального баланса по теплоносителям и растворенному в них газу.
Результаты исследования
Рассмотрим основные результаты, полученные на отдельных этапах исследования.
Эффективность кавитационных деаэрационных устройств. По данным табл. 1 выполнен расчет эффекта деаэрации воды в деаэраторе «АВАКС» по растворенному кислороду:
(1)
где С0 и С - массовые концентрации растворенного в воде кислорода соответственно на входе и выходе деаэратора.
На рис. 1 указанные экспериментальные данные приведены в графическом виде. Анализ результатов позволяет заключить, что эффект деаэрации воды в кавитационном деаэраторе не зависит от начальной концентрации растворенного в воде кислорода и составляет в среднем АВАКС = 0,85 (изменяется от 0,84 до 0,85). Полученное значение существенно меньше, чем для струйно-барботажных деаэраторов (0,99 и более [6]), что подтверждает сравнительно низкую эффективность деаэрационных устройств рассматриваемого типа. Тем не менее способность работы без подачи греющего пара и малые габариты позволяют рассматривать возможность применения таких устройств в случаях, когда указанные факторы являются решающими.
Рис. 1 Результаты экспериментальных исследований эффективности десорбции растворенного кислорода в деаэраторе «АВАКС»: С и С0, мкг/дм3, - массовая концентрация растворенного кислорода в воде за деаэратором и на входе в него; сплошная линия - аппроксимация экспериментальных данных
Применение кавитационных деаэрационных устройств в конденсационных установках паровых турбин. На рис. 2 приведены результаты деаэрационных испытаний конденсатора КГ1-3100 турбоагрегата Тп-115/125-130-1тп. При этом в качестве определяющего параметра, в соответствии с опубликованными результатами аналогичных исследований [1], принята удельная тепловая нагрузка конденсатора. Полученный характер зависимости соответствует данным [1-3] и в целом показателям работы теплофикационных паровых турбин: нормативное значение массовой концентрации растворенного кислорода в турбинном конденсате (20 мкг/дм3) не обеспечивается в широком диапазоне нагрузок конденсационной установки.
Рис. 2 Экспериментальная зависимость массовой концентрации растворенного кислорода в турбинном конденсате на напоре конденсатных насосов от удельной тепловой нагрузки конденсатора: СО2, мкг/дм3, - массовая концентрация растворенного кислорода; q, кВт/м2, - удельная тепловая нагрузка конденсатора; ? - экспериментальные данные в разных опытах; ^ - результаты расчета по (2) в условиях опытов
При анализе полученных данных необходимо учитывать, что в период испытаний герметичность вакуумной системы турбоагрегата соответствовала установленным нормам Правила технической эксплуатации тепловых электрических станций и сетей Российской Федерации: офиц. текст: утв. Приказом Минэнерго России № 229 от 19.06.03: ввод. в действие с 30.06.03: зарег. в Минюсте России 20.06.03 № 4799., что подтверждено в ходе специально организованных испытаний путем отключения основного эжектора конденсационной установки на работающей турбине с определением скорости падения вакуума.
С учетом сложности встраивания деаэрационных элементов в конденсатосборник конденсатора турбины, а также ограниченных возможностей по размещению крупногабаритных дополнительных деаэрационных устройств в технологической схеме конденсационной установки предложен вариант использования малогабаритного кавитационного деаэрационного устройства «АВАКС» (рис. 3).
Рис. 3 Принципиальная схема технического решения с установкой деаэрационного устройства «АВАКС» в конденсационной установке турбины Тп-115/125-130-1тп Йошкар-Олинской ТЭЦ-2: К-р - конденсатор; КЭН - конденсатные насосы; ОЭ и ЭПУ - охладители основного эжектора и эжектора уплотнений соответственно; ПН - охладитель пара промежуточных камер концевых уплотнений турбины; РУК - регулятор уровня в конденсатосборнике конденсатора; АВАКС - деаэрационное устройство «АВАКС»; к Э - к основному эжектору конденсационной установки; G - расход; C - массовая концентрация растворенного кислорода
Поскольку для нормальной работы деаэрационного устройства, работающего за счет начального эффекта деаэрации, необходимо обеспечить подачу в него воды, перегретой относительно температуры насыщения при рабочем давлении в зоне отсоса выпара, рекомендована установка «АВАКС» на трубопровод рециркуляции основного конденсата после регулятора уровня в конденсатор. В этом случае необходимый перегрев турбинного конденсата обеспечивается в теплообменниках, включенных в контур циркуляции основного конденсата (ОЭ, ЭПУ, ПН). При этом данные [12] показывают, что температура основного конденсата за РУК оказывается тем больше, чем меньше расход пара в конденсатор. Это обстоятельство составляет важное преимущество предложенной схемы: в режимах с малой тепловой нагрузкой конденсатора, при которой, согласно данным [1-3], наблюдаются наихудшие условия для термической деаэрации турбинного конденсата, будет обеспечиваться максимальный перегрев конденсата относительно температуры насыщения перед деаэратором «АВАКС», т. е. максимальная эффективность работы этого устройства.
Для рассматриваемой схемы получено выражение для расчета массовой концентрации растворенного кислорода в турбинном конденсате за конденсатором Снов, мкг/дм3:
(2)
где Сфакт, мкг/дм3 - массовая концентрация растворенного кислорода в турбинном конденсате до установки «АВАКС» (при моделировании условно принято, что поток с этой же концентрацией газа поступает в конденсатор); Крец - кратность рециркуляции, представляющая собой отношение расхода конденсата на рециркуляцию Gрец (т. е. через «АВАКС») к расходу конденсата, перекачиваемому конденсатными насосами GКЭН; АВАКС, ед. - эффект деаэрации в деаэраторе «АВАКС».
На рис. 2 приведены результаты расчета по (2) в сопоставлении с экспериментальными данными. Анализ результатов экспериментальных исследований, описанных в [12], показал, что во всех режимах температура за ПН превышала температуру насыщения при давлении в трубопроводе отсоса неконденсируемых газов из конденсатора на величину, существенно превышающую 2,7 оС. Поэтому, в соответствии с результатами проведенных нами ранее экспериментальных исследований (табл. 1), эффект деаэрации в деаэраторе «АВАКС» принят равным 0,85.
Применение кавитационных деаэрационных устройств в системах охлаждения обмотки статора турбогенераторов. Выполнен анализ экспериментальных данных, собранных в ходе наблюдений на энергоблоках Костромской ГРЭС, Печорской ГРЭС и Ростовской АЭС, а также принятых по результатам проведенных А.Б. Лариным на Конаковской ГРЭС исследований Ларин А.Б. Разработка метода химического контроля на основе измерений электропроводности и рН и совершенствование систем обеспечения водно-химического режима на ТЭС: дис. … д-ра техн. наук: 05.14.14.. В табл. 2 приведены нормативные значения показателей химического качества дистиллята в рассматриваемой системе в сравнении с диапазонами изменения и средними значениями этих показателей в условиях эксплуатации на рассматриваемых объектах.
Отличия исполнения рассматриваемой системы на разных энергоблоках состоит в схеме отсоса паровоздушной смеси из вакуумного бака (рис. 4, поз. 5). В ряде случаев этот трубопровод заведен в тракт отсоса паровоздушной смеси из конденсатора турбины основным эжектором, в некоторых случаях установлен отдельный эжектор. Соответственно, на разных энергоблоках в вакуумном баке поддерживается различное разрежение. Это обусловливает существенно различающиеся условия деаэрации охлаждающей воды в вакуумном баке и, соответственно, показатели химического качества дистиллята.
Результаты исследований позволили разработать регрессионное уравнение для расчета скорости внутренней коррозии Ккор, мг/(м2·сутки), полых охлаждаемых медных проводников в системах водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением в зависимости от показателей химического качества циркулирующего дистиллята:
(3)
где МО2, рН25 и 25 - концентрация растворенного кислорода в дистилляте, мкмоль/дм3, водородный показатель и удельная электрическая проводимость дистиллята, мкСм/см, соответственно (при температуре пробы 25 оС).
На рис. 5 приведена корреляционная диаграмма, отражающая соотношение между значениями Ккор, рассчитанными по (3), и Ккор, определенными по экспериментальным данным. Среднеквадратическое отклонение между этими значениями составило 16,1 %.
Выражение (3) справедливо при изменении факторов в следующих диапазонах: МО2 - от 0,665 до 196,250 мкмоль/дм3 (что соответствует изменению массовой концентрации растворенного кислорода от 21 до 6280 мкг/дм3); рН25 - от 6,18 до 8,36; 25 - от 0,5 до 2,5 мкСм/см.
Для повышения эффективности защиты полных охлаждаемых медных проводников обмотки статора от коррозии со стороны дистиллята предложено техническое решение, при разработке которого учтено следующее. Увеличение разрежения в вакуумном баке для повышения эффективности деаэрации воды за счет начального эффекта в большинстве случаев невозможно, поскольку это приводит, с одной стороны, к уменьшению давления на всасе НОС с соответствующим ухудшением условий для их безкавитационной работы, с другой стороны, в таком случае увеличиваются присосы воздуха собственно в вакуумном баке и в элементах его обвязки, а также на всасывающем тракте НОС, что приводит к обратному эффекту - ухудшению деаэрационных характеристик системы. Поэтому предложено использование малогабаритных кавитационных деаэрационных устройств «АВАКС», устанавливаемых в тракт циркуляции дистиллята перед сливом его в вакуумный бак с отводом выпара в трубопровод отсоса паровоздушной смеси из конденсатора основным эжектором либо собственным (дополнительным) эжектором (рис. 4).
Таблица 2
Сопоставление фактических данных с нормативными требованиями к химическому качеству дистиллята в системах водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов
Показатель, единица измерения |
Нормативные значения1 |
Фактические данные: минимум-максимум (среднее) |
||||
Конаковская ГРЭС* |
Ростовская АЭС |
Костромская ГРЭС |
Печорская ГРЭС |
|||
Водородный показатель рН25 |
8,5±0,5 |
7,80-8,35 (8,08) |
7,88-8,36 (8,11) |
6,65-7,40 (7,00) |
6,18-6,68 (6,37) |
|
Удельная электрическая проводимость 25, мкСм/см |
?5 |
0,55-1,42 (0,90) |
0,82-1,82 (1,13) |
1,05-2,50 (2,20) |
0,50-1,10 (0,73) |
|
Массовая концентрация растворенного кислорода СО2, мкг/дм3 |
?400 |
40-80 (50) |
21-62 (49) |
752-3488 (2852) |
3050-6280 (4741) |
|
Массовая концентрация соединений меди СCu, мкг/дм3 |
?100 |
1,0-5,0 (2,3) |
1,2-6,9 (4,9) |
30,0-130,0 (92,7) |
26,4-118,8 (61,3) |
Примечания: - по данным: Об организации водно-химического режима системы охлаждения обмоток статоров турбо- и гидрогенераторов: Эксплуатационный циркуляр Ц-10-85(Э) // Сб. решений и циркуляров ГТУ Минэнерго СССР за 1985 г. (Электротехническая часть). - М.: СПО Союзтехэнерго, 1986
Рис. 4 Схема установки дополнительного деаэрационного устройства «АВАКС» в тракт охлаждающей воды в схеме водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением: НОС - насосы охлаждения статора; ТОС - теплообменники охлаждения статора; 1, 2 - подвод и отвод охлаждающей воды из системы газоохлаждения турбогенератора; 3 и 4 - воздушник и дренаж вакуумного бака соответственно; 5 - отсос паровоздушной смеси из вакуумного бака; 6 - регулятор добавочной воды в контур охлаждения обмотки статора; АВАКС - деаэрационное устройство «АВАКС»
Рис. 5 Сопоставление экспериментальных (Ккор, э) и расчетных (Ккор, р) значений скорости коррозии охлаждаемых обмоток статора турбогенераторов: точки - результаты расчетов для условий опытов (^ - Конаковская ГРЭС; ? - Костромская ГРЭС; ¦ - Ростовская АЭС; ¦ - Печорская ГРЭС); линия - совпадение расчетных и экспериментальных значений
Выражение для расчета массовой концентрации растворенного в дистилляте кислорода Снов, мкг/дм3, после реализации предложенного технического решения имеет вид
(4)
где Сфакт- массовая концентрация растворенного кислорода в дистилляте до установки «АВАКС», мкг/дм3.
На рис. 6 приведены результаты расчета по (3) скорости коррозии Ккор для предложенной технологической схемы в условиях каждого опыта проведенных ранее экспериментальных исследований.
Рис. 6 Результаты расчетной оценки уменьшения скорости коррозии при реализации технического решения при условиях опытов: Ккор,э и Ккор,р - соответственно, экспериментальные и расчетные значения скорости коррозии охлаждаемых обмоток статора турбогенераторов: точки - результаты расчетов для условий опытов после реализации мероприятия (обозначения точек соответствуют рис. 5); пунктирная линия - аппроксимация результатов расчета при условиях опытов; сплошная линия - до реализации мероприятия
Выводы
В ходе экспериментальных исследований выявлена относительно низкая эффективность малогабаритных кавитационных деаэрационных устройств. При полученном эффекте деаэрации (0,85) такие устройства не могут применяться в качестве самостоятельных деаэраторов в соответствующих установках ТЭС. Однако преимущества этих устройств (малые габариты, возможность работы без подачи греющего пара) позволяют рекомендовать их для использования в качестве дополнительных деаэрационных элементов в технологических системах ТЭС, для которых использование эффективных струйно-барботажных деаэраторов невозможно.
Предложенные технические решения по установке кавитационных деаэрационных устройств в технологические схемы конденсационной установки теплофикационной паровой турбины и охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением эффективны. В первом случае при использовании разработанного технического решения наблюдается уменьшение массовой концентрации растворенного кислорода в турбинном конденсате более чем в 5 раз, особенно в наиболее критичных с точки зрения деаэрации теплоносителя режимах работы турбин по тепловому графику нагрузок. Во втором случае при реализации технического решения можно ожидать уменьшения скорости коррозии медных проводников охлаждаемой обмотки статора в среднем в 2,1 раза.
Список литературы
1. Шемпелев А.Г., Сущих В.М., Иглин П.В. О результатах сопоставления расчетных и нормативных характеристик конденсаторов паротурбинных установок в широком диапазоне их паровых нагрузок // Энергетик. 2015. № 10. С. 60-64.
2. Bergmann D., Luft H., Ulm W. Dampfturbinen // BWK: Brenst Warme Kraft, 1996. № 4. Р. 111-115.
3. Меркулов В.А. Удаление неконденсирующихся газов из конденсаторов турбин // Энергосбережение и водоподготовка. 2001. № 1. С. 54-57.
4. Федоренко Г.М., Выговский А.В. Эффективность водоподготовки в системах непосредственного охлаждения обмоток статоров мощных турбогенераторов и ее влияние на безопасность, надежность и эффективность блоков АЭС // Труды института электродинамики Национальной академии наук Украины. 2011. № 30. С. 62-68.
5. Иванов А.С., Шитов Е.М., Богачев А.В. Коррозия полых медных проводников в системах непосредственного водяного охлаждения обмоток турбогенераторов // Universum: технические науки. 2016. № 11(32). С. 20-24.
6. Оликер И.И. Термическая деаэрация воды в отопительно-производственных котельных и тепловых сетях. Л.: Стройиздат, 1972. 137 с.
7. Орлов М.Е., Ротов П.В., Шарапов В.И. Повышение надежности и энергетической эффективности теплофикационных систем // Надежность и безопасность энергетики. 2012. № 16. С. 22-26.
8. Шарапов В.И., Макарова В.Е. О прямоточных вакуумных деаэраторах // Энергосбережение и водоподготовка. 2006. № 3. С. 42-44.
9. Шатова И.А., Барочкин Е.В., Ледуховский Г.В. Выбор схемы включения прямоточных деаэрационных устройств // Материалы IV Рос. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования». Иваново, 2005. С. 63-65.
10. Зимин Б.А. Проблемы деаэрации воды в энергетике и способ их решения // Новости теплоснабжения. 2006. Вып. 1. С. 40-44.
11. Зимин Б.А. Сможет ли Россия преодолеть техническое и технологическое отставание: записки изобретателя. М.: Новости теплоснабжения, 2011. 225 с.
12. Испытания турбоагрегата Тп-115/125-130-1ТП ПО ТМЗ при работе в теплофикационном режиме с двухступенчатым подогревом сетевой воды / Г.В. Ледуховский, А.А. Поспелов, Н.С. Асташов и др. // Вестник ИГЭУ. 2011. Вып. 2. С. 3-10.
13. Heinhold I. Ingenieur Statistik. Mьnchen; Wien: Springler Verlag, 1964. 352 p.
14. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высш. шк., 2003. 479 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проект цилиндра паровой конденсационной турбины турбогенератора, краткое описание конструкции. Тепловой расчет турбины: определение расхода пара; построение процесса расширения. Определение числа ступеней цилиндра; расчет на прочность рабочей лопатки.
курсовая работа [161,6 K], добавлен 01.04.2012Анализ действительных теплоперепадов и внутренних мощностей отсеков турбины. Сущность тепловой системы регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки. Понятие регенеративной и конденсационной установок. Конструкция и принципы работы турбины.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.09.2014Характеристика паровой турбины К-2000-300, ее преимущества и основные недостатки. Анализ расчета турбинных ступеней. Особенности технико-экономических показателей турбоустановки. Расчет площади сопловой решетки и турбопривода питательного насоса.
курсовая работа [361,5 K], добавлен 09.04.2012Исследование конструкции паровой турбины, предназначенной для привода питательного насоса. Основные технические характеристики и состав агрегата. Определение геометрических, режимных, термодинамических параметров и энергетических показателей турбины.
лабораторная работа [516,4 K], добавлен 27.10.2013Определение напора насоса и выбор его типа с учетом параметров трубопроводов, расчет потерь напора по длине и в местных сопротивлениях. Вычисление эффективного расхода пара на турбину. Исследование кратности охлаждения для конденсатора паровой турбины.
контрольная работа [358,2 K], добавлен 06.05.2014Техническая характеристика конденсационной турбины К-800-240-5. Подогреватели низкого и высокого давления. Турбина паровая приводная питательного насоса. Состав гидротехнических сооружений и их характеристики. Выбор механизмов системы пылеприготовления.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 18.06.2013Задачи ориентировочного расчета паровой турбины. Определение числа ступеней, их диаметров и распределения тепловых перепадов по ступеням. Вычисление газодинамических характеристик турбины, выбор профиля сопловой лопатки, определение расхода пара.
курсовая работа [840,0 K], добавлен 11.11.2013Краткое описание, принципиальная тепловая схема и основные энергетические характеристики паротурбинной установки. Моделирование котла-утилизатора и паровой конденсационной турбины К-55-90. Расчет тепловой схемы комбинированной энергетической установки.
курсовая работа [900,4 K], добавлен 10.10.2013Значение тепловых электростанций. Определение расходов пара ступеней турбины, располагаемых теплоперепадов и параметров работы турбины. Расчет регулируемой и нерегулируемой ступеней и их теплоперепадов, действительной электрической мощности турбины.
курсовая работа [515,7 K], добавлен 14.08.2012Принципиальная схема двухконтурной утилизационной парогазовой установки. Определение теплофизических характеристик уходящих газов. Приближенный расчет паровой турбины. Определение экономических показателей парогазовой установки. Процесс расширения пара.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.06.2014Классификация центробежных насосов, принцип их действия. Способы повышения их всасывающей способности. Понятие кавитации. Влияние кавитационных явлений на КПД, напор и производительность насоса, действие на поверхности деталей. Пути их устранения.
реферат [762,2 K], добавлен 11.12.2014Проблемы общества, связанные с энергетикой. Статика процесса десорбции в деаэраторах. Типы термических деаэраторов и область их применения. Принципы проектирования и расчета деаэрационных установок. Гидродинамический расчет барботажного устройства.
дипломная работа [5,7 M], добавлен 09.08.2016Способы определения параметров дренажей. Знакомство с этапами расчета тепловой схемы и проточной части паровой турбины К-160-130. Анализ графика распределения теплоперепада, диаметра и характеристического коэффициента. Особенности силового многоугольника.
дипломная работа [481,0 K], добавлен 26.12.2016Расчет принципиальной тепловой схемы, построение процесса расширения пара в отсеках турбины. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды. Определение расхода конденсата, работы турбины и насосов. Суммарные потери на лопатку и внутренний КПД.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.03.2012Краткое описание конденсационной турбины К-50-90 (ВК-50-3) и ее принципиальной тепловой схемы. Тепловой расчет одновенечной регулирующей ступени турбины К-50-90(ВК-50-3). Построение h-S диаграммы всей турбины. Выбор профилей сопловых и рабочих лопаток.
курсовая работа [418,3 K], добавлен 11.09.2011Широкое применение воды и водяного пара в качестве рабочих тел в паровых турбинах тепловых машин, атомных установках и в качестве теплоносителей в различного рода теплообменных аппаратах химико-технологических производств. Характеристика процессов.
реферат [149,6 K], добавлен 25.01.2009Особенности паротурбинной установки. Разгрузка ротора турбины от осевых усилий с помощью диска Думмиса, камера которого соединена уравнительными трубопроводами со вторым отбором турбины. Процесс расширения пара. Треугольники скоростей реактивной турбины.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 13.08.2016Исследование истории создания тепловых машин, устройств, в которых внутренняя энергия превращается в механическую. Описания изобретения парового двигателя, паровой пушки Архимеда, турбины Герона. Анализ конструкции первых паровых автомобилей и паровозов.
презентация [3,3 M], добавлен 11.12.2011Расчет паровой турбины, параметры основных элементов принципиальной схемы паротурбинной установки и предварительное построение теплового процесса расширения пара в турбине в h-s-диаграмме. Экономические показатели паротурбинной установки с регенерацией.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 16.07.2013Понятие и порядок определения коэффициента полезного действия турбины, оценка влияния параметров пара на данный показатель. Цикл Ренкина с промперегревом. Развертки профилей турбинных решеток. Физические основы потерь в турбине. Треугольники скоростей.
презентация [8,8 M], добавлен 08.02.2014