Водокольцевой вакуумный насос. Модернизация и повышения эффективности системы питательной воды

Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические основы функционирования водокольцевых машин в теплоэнергетических системах

1.1. Принципы работы и классификация вакуум-насосов на российских ТЭС

1.2. Влияние параметров питательной воды на надежность работы вакуумной системы

1.3. Нормативное регулирование эксплуатации насосного оборудования согласно ПТЭ и ГОСТ Р

Глава 2. Анализ и модернизация системы поддержания вакуума на базе ВВН

2.1. Характеристика объекта исследования и оценка текущего состояния оборудования

2.2. Расчетно-конструктивное обоснование модернизации проточной части насоса

2.3. Оценка изменения удельных показателей расхода энергии после внедрения мероприятий

Заключение

Список использованной литературы

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Тема: Модернизация водокольцевого вакуумного насоса и повышение эффективности системы питательной воды

ВВЕДЕНИЕ

Современная теплоэнергетика России характеризуется необходимостью комплексного повышения надежности и экономичности оборудования тепловых электрических станций. Одним из ключевых элементов паротурбинных установок является система поддержания вакуума в конденсаторе, от эффективности работы которой напрямую зависят термодинамические показатели цикла Ренкина и технико-экономические характеристики энергоблока. Водокольцевые вакуумные насосы остаются наиболее распространенным типом оборудования для откачки паровоздушной смеси из конденсационных устройств паровых турбин на российских ТЭС и ТЭЦ.

Актуальность настоящей работы обусловлена значительной долей установленной мощности паротурбинных энергоблоков в структуре генерирующих мощностей Единой энергетической системы России. Согласно данным Минэнерго России, суммарная установленная мощность тепловых электростанций составляет свыше 160 ГВт, при этом большинство энергоблоков эксплуатируется более тридцати лет. Износ вакуумного оборудования приводит к ухудшению глубины вакуума в конденсаторе, увеличению удельного расхода условного топлива и снижению выработки электрической энергии.

Степень разработанности проблемы в отечественной технической литературе является высокой. Фундаментальные исследования функционирования водокольцевых машин представлены в трудах научных школ НИУ «МЭИ», АО «НПО ЦКТИ», исследователей ПАО «Интер РАО». Вместе с тем, вопросы модернизации проточной части насосов и оптимизации параметров питательной воды для обеспечения максимальной эффективности работы вакуумной системы требуют дальнейшего изучения применительно к конкретным условиям эксплуатации на действующих станциях.

Цель дипломной работы – разработка технических решений по модернизации водокольцевого вакуумного насоса и повышению эффективности системы питательной воды конденсационной установки паровой турбины.

Задачи работы:

• исследовать принципы работы и классификацию вакуумных насосов, применяемых на российских ТЭС;
• проанализировать влияние параметров питательной воды на надежность работы вакуумной системы;
• выполнить характеристику объекта исследования и оценку текущего технического состояния оборудования;
• провести расчетно-конструктивное обоснование модернизации проточной части водокольцевого вакуумного насоса;
• дать оценку изменения удельных показателей расхода энергии после внедрения предложенных мероприятий.

Объект исследования – водокольцевой вакуумный насос конденсационной установки паровой турбины тепловой электрической станции.

Предмет исследования – технические параметры водокольцевого вакуумного насоса и системы питательной воды, определяющие эффективность поддержания вакуума в конденсаторе.

Методологическая база исследования включает теоретические основы термодинамики паротурбинных установок, теорию рабочего процесса водокольцевых машин, методы теплового и гидравлического расчета вакуумного оборудования. В качестве нормативно-технической базы использованы Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ, ГОСТ Р 55173-2012, РД 34.37.523.4-88, стандарты и регламенты ПАО «Интер РАО».

Научная новизна работы состоит в комплексном подходе к модернизации водокольцевого вакуумного насоса с учетом взаимосвязи конструктивных параметров проточной части и характеристик питательной воды.

Теоретическая значимость заключается в систематизации факторов, влияющих на эффективность работы вакуумной системы конденсационной установки. Практическая значимость определяется возможностью использования результатов расчетов и технических решений при модернизации вакуумного оборудования на действующих тепловых электростанциях.

Структура работы включает введение, две главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассмотрены теоретические основы функционирования водокольцевых машин в теплоэнергетических системах. Во второй главе выполнен анализ и разработаны предложения по модернизации системы поддержания вакуума на базе водокольцевого вакуумного насоса.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВОДОКОЛЬЦЕВЫХ МАШИН В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1.1. Принципы работы и классификация вакуум-насосов на российских ТЭС

Система поддержания вакуума в конденсаторе паровой турбины является неотъемлемым элементом паротурбинной установки, обеспечивающим условия для реализации термодинамического цикла с максимальным коэффициентом полезного действия. Глубина вакуума в конденсационном устройстве определяет температуру насыщения отработавшего пара и, соответственно, степень понижения его энтальпии в проточной части турбины. Современные тепловые электрические станции России оснащаются различными типами вакуумных насосов, выбор которых осуществляется исходя из параметров энергоблока, климатических условий и технико-экономических показателей.

Основными типами вакуумных насосов, применяемых на российских ТЭС и ТЭЦ, являются водокольцевые, пароструйные и механические объемного действия. Водокольцевые вакуумные насосы получили наибольшее распространение благодаря простоте конструкции, надежности эксплуатации и независимости от параметров пара энергоблока. Принцип действия данного типа насосов основан на использовании жидкостного кольца, образующегося при вращении ротора с лопатками внутри цилиндрического корпуса, заполненного рабочей жидкостью [1, c. 47].

Рабочий процесс в водокольцевом вакуумном насосе осуществляется следующим образом. Ротор с радиальными лопатками размещается эксцентрично относительно оси корпуса и приводится во вращение электродвигателем. При вращении ротора рабочая жидкость под действием центробежной силы прижимается к внутренней поверхности корпуса, образуя жидкостное кольцо. Между поверхностью жидкостного кольца и втулкой ротора формируются серповидные полости, объем которых изменяется в процессе вращения. В зоне увеличения объ

…