Груздев В.Б.

П УС К В Р А Б ОТУ П И ТА ТЕ Л Ь Н ОГ О

ЭЛ Е К Т Р О Н А С О СА П О СЛ Е

РЕМ О НТА

Груздев В.Б. Пуск в работу питательного электронасоса после ремонта

УДК 621.64.69

621.311.22.002.52

ББК 31.37

Г 90

Груздев В.Б.

Пуск в работу питательного электронасоса после ремонта:

Учебное пособие. – Казань: «Вестфалика», 2011.

Рассматривается методика подготовки и пуск питательного насосного агрегата с электрическим приводом. Подробно описана последовательность технологических операций при пуске питательного насоса и его масляной системы. Приведено краткое описание работы центробежных насосов в сети. В приложении приведены иллюстрации, поясняющие работу питательного насоса.

Также приведены варианты аварийных ситуаций и успешное их решение. Составлены перечни контрольных вопросов к каждой главе.

Предназначено для студентов очно - заочной формы обучения при подготовке по специальности 140100 «Теплоэнергетика». Может полезно студентам других специальностей, например, при изучении дисциплины «Режимы работы и эксплуатация ТЭС», а также всем инженерно-техническим работникам и рабочим тепловых и атомных электрических станций.

_ Рецензенты:

• Тутубалина В.П., доктор технических наук, профессор кафедры «Тепловые электрические станции» Казанского государственного энергетического университета;

• Безруков Р.Е., кандидат технических наук, доцент кафедры «Тепловые электрические станции» Казанского государственного энергетического университета, заместитель начальника производственно-технического отдела Казанской ТЭЦ-1.

© Груздев В.Б. -2Груздев В.Б. Пуск в работу питательного электронасоса после ремонта

СОДЕРЖАНИЕ

Введение Глава1. Основные параметры и классификация насосов Глава 2. Питательные установки тепловых электростанций 2.1.Включение питательного насоса в тепловую схему электростанции 2.2. Пуск в работу после ремонта маслосистемы питательного электронасоса 2.3. Контрольные вопросы Глава 3. Моделирование ситуации с аварийным отключением работающего маслонасоса 3.1. Исходное состояние оборудования 3.2. Возможные причины аварийного отключения работающего маслонасоса 3.3. Возможные причины аварийного отключения работающего маслонасоса 3.4. Действия оперативного персонала, при отключении работающего и включение по АВР резервного маслонасосов 3.5. Действия оперативного персонала, при отключении работающего и не включение резервного маслонасоса 3.6. Действия оперативного персонала при пожаре на маслосистеме ПЭН -3Груздев В.Б. Пуск в работу питательного электронасоса после ремонта 3.7. Контрольные вопросы Глава 4. Включение в работу после ремонта питательного электронасоса 4.1. Изучение технологической схемы 4.2. Пуск ПЭН в работу после ремонта 4.3.МПЭН выполняет следующую работу 4.4. Контрольные вопросы Глава 5. Совместная работа двух и более питательных насосов на общую гидравлическую сеть 5.1.Параллельная работа центробежных насосов 5.2.Параллельная работа центробежных насосов с одинаковыми характеристиками 5.3.Параллельная работа центробежных насосов с разными характеристиками 5.4.Включение в параллельную работу двух питательных электронасосов 5.5. Контрольные вопросы 6. Приложения 7. Литература вспомогательным оборудованием питательного электронасоса и его системы маслоснабжения, а также их пуск в работу после ремонта.

При описании питательного электронасоса и пуска его в работу использовалась общеизвестная техническая литература по насосам [1-22] и более чем 20-ти летний опыт работы автора по эксплуатации Заинской ГРЭС (Татарстан), Ленинградской и Чернобыльской АЭС, что позволило обобщить и создать настоящее Пособие, и тем самым питательных электронасосов в работу после ремонта энергоблоков тепловых и атомных электростанций.

В ходе изучения Пособия студенты получат навыки решения эксплуатационных задач при пуске в работу питательных насосов с следующем Пособии мы рассмотрим и такой пуск питательного питательных насосов российских и зарубежных энергоблоков мощностью 300 и более МBт.

Теперь вспомним, что насосами называются гидравлические жидкостей, в нашем случае – питательной воды из деаэратора.

Основные параметры и классификация насосов Термины в области насосов установлены ГОСТ 17398— «Насосы. Термины и определения». Согласно этому ГОСТ насосы подразделяются на две основные группы: динамические и объемные.

Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающейся с входом и перемещается путем периодического изменения объема жидкостной камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.

Динамические насосы подразделяются на лопастные, насосы перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Лопастные насосы объединяют две основные группы насосов: центробежные и осевые. В центробежных насосах жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к периферии, а в осевых, через рабочее колесо в направлении его оси.

Часто насосы поставляются в виде насосного агрегата, т е. насоса и соединенного с ним двигателя. В качестве двигателя могут быть как электрические, так и паровые машины.

Кроме того, существует понятие насосная установка, т. е.

насосный агрегат с комплектом оборудования, смонтированного по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса в заданных условиях.

Кроме терминов, относящихся к конструктивным и другим признакам насосов, ГОСТ 17398—72 устанавливает и терминологию основных технических показателей насосов и насосных агрегатов.

Основным из этих показателей является объемная подача насоса — объем подаваемой насосом жидкости в единицу времени. Подача воды измеряется в м3/с или м3/ч. Допускается измерять подачу в л/с.

Существует понятие массовая подача — масса подаваемой жидкости в единицу времени. Массовая подача измеряется в кг/с показателем насоса является развиваемое им давление или напор и определяется приростом удельной энергии воды при движении ее потока от входа к выходу насоса. Напор чаще всего измеряется в метрах водяного столба (м. вод. ст.) или в атмосферах (атм).

применяются следующие формулы:

где P2, P1 – давление воды соответственно в напорном и всасывающем патрубках насоса, атм;

h = (z2 - z1 ) - расстояние по вертикали между точками установки манометра на напоре и вакуумметра на всасе, м;

v 2, v 1 - скорости воды в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса, м/с;

- плотность воды, кг/м3.

Hм – манометрический напор насоса, представляющий собой сумму показаний манометра на напоре насоса, вакуумметра на всасе, и геометрического напора между точками установки этих приборов h.

Напор насоса также может быть выражен в виде давления воды на выходе из него:

Давление измеряется в кПа, мПа, атм или кгс/см2, а напор — в метрах столба перекачиваемой жидкости. Например, метр водяного столба записывается как – м. вод. ст., а 10 м. вод. ст. = 1,0 атм. =1, кгс/см2 = 0,1 МПа. Объемная подача Q насоса измеряется в м /с, а массовая подача М - в кг/с, которая определяется как где - плотность среды, кг/м 3.

В свою очередь объемная подача практически одинакова по всей длине проточной части насосов и может быть рассчитана по средней скорости движения среды с помощью уравнения неразрывности потока:

где F - площадь поперечного сечения потока жидкости, м2;

С - скорость движения среды, м/с.

Количество энергии, затрачиваемое в единицу времени на привод насоса, определяет ее полезную мощность:

где Q – производительность насоса, м 3 /с;

Н – полный напор насоса, м. вод.ст.

Потери энергии неизбежны в любом рабочем процессе и действительная мощность, затрачиваемая на привод насоса, больше теоретической величины:

где N - cумма всех энергетических потерь, возникающих из-за несовершенства насоса как лопастной машины.

Для оценки полноты использования энергии, подводимой к насосу от двигателя, применяют характеристику, называемую эффективным КПД агрегата:

Таким образом, зная КПД, напор и подачу насоса можно расчетным путем найти потребляемую мощность насоса:

Но весьма важным для лопастных машин является безразмерная величина, которая называется коэффициентом быстроходности.

сопоставления геометрических параметров и технико-экономических показателей, подобных между собой насосов, имеющих различные значения напора, расхода и числа оборотов. Зачем это нужно?

Коэффициент ns позволяет при проектировании и эксплуатации один насос заменять другим, что особенно важно в настоящее время.

Физически под коэффициентом быстроходности понимается частота вращения виртуального модельного насоса, геометрически подобного во всех элементах натурному, с теми же гидравлическим и объемным коэффициентами полезного действия при условии, что модельный насос создает напор, равный 1 метру столба воды, при гидравлической мощности в 1 л.с., т.е. подача модельного насоса равна Q = 0,075 м3/с на режиме максимального к.п.д., если считать, что плотность воды 1000 кг/м3 при нормальных физических условиях.

Известно, что коэффициент быстроходности является функцией трех аргументов – производительности Q, напора H и числа оборотов n ротора насоса, т.е. = f (Q, H, n), и оценивает оптимальный режим работы лопастной машины. С его помощью также удобно классифицировать тип насоса по виду рабочего органа, оценивать выбор числа ступеней сжатия, обобщать технико-экономические показатели различных типов насосов. Формула для расчета выведена путем натурного моделирования процессов в лопастных машинах, т.е. эмпирическим путем, и записывается в следующем виде для насосов, подающим воду с плотностью =103 кг/м где n – число оборотов насоса, об/мин;

Q – подача (производительность) насоса, м3/час;

H - напор насоса, м. вод. ст. (для многоступенчатых насосов с одинаковыми рабочими колесами напор, приходящийся на одно колесо).

Таким образом, коэффициент быстроходности позволяет объединять различные колеса насосов в группы по признаку их геометрического подобия и является чисто расчетным параметром, с помощью которого удобно классифицировать тип насоса по рабочим органам, оценивать выбор числа ступеней для многоступенчатого насоса, обобщать технико-экономические показатели различных насосов.

Обычно применяют следующую классификацию рабочих колес центробежных насосов по величине коэффициента быстроходности:

1). тихоходные, ns = 50-100;

2). нормальные, ns = 100-200;

3). быстроходные, ns = 200- Приведем пример практического применения коэффициента быстроходности. Например, нам необходимо определить количество ступеней выбранного питательного насоса с расходом Q = м3/час, напором 2000 м. вод. ст. (200 атм), числом оборотов n = об/мин (привод от асинхронного электродвигателя).

формуле (11), который будет равен 663.

Теперь определяем напор одной ступени насоса Н1 по формуле:

Н1 = (3,65n Q / ns) 3/ ст. Разделив требуемый полный напор 2000 м. вод. ст. на напор одной ступени, получаем число ступеней выбранного питательного насоса - 2000 / 400 = 5 ступеней в насосе, которые удовлетворяют заданным гидравлическим требованиям.

Подбор насоса обычно осуществляется для заданных рабочих условий внешней сети по требуемой подаче, напору, температуре, а также по физико-химическим свойствам перекачиваемой жидкости (коррозионные свойства, вязкость и плотность жидкости). Подача и гидравлического сопротивления внешней сети, которая состоит из обеспечить максимально возможную подачу для данной сети. Но учитывая возможные отклонения характеристик выбранного насоса при изготовлении его на заводе, напор его все-таки выбираем на 3-5% сопротивления сети. Немало важно и правильная установка насоса.

Насосы иногда устанавливают так, что уровень расположения всасывающего патрубка находится выше горизонта жидкости в приемном резервуаре или в камере.

В таких случаях во входном патрубке насоса необходимо создать разрежение (вакуум), за счет которого жидкость будет всасываться в насос под действием давления столба атмосферного воздуха. Высота всасывания, развиваемая лопастным насосом, определяется как:

где Р0 - атмосферное давление или давление в емкости, к которой подключен насос, атм;

– плотность жидкости, кг/ м3;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с вакуумметрическая высота всасывания Нвс, т.е. высота, при которой обеспечивается работа данного насоса без изменения его основных технических показателей. Известно, что от величины допустимой высоты всасывания зависит надежность и устойчивость работы энергетических насосов. Поэтому кратко вспомним, что такое высота всасывания насосов и особенно явление кавитации. Жидкость по всасывающему трубопроводу к рабочему колесу насоса подводится абсолютного давления в потоке у входа в колесо. Последнее зависит от расположения насоса относительно уровня поверхности жидкости в резервуаре и режима работы насоса. На практике встречаются три основные схемы установки центробежных насосов:

Рис. 1. Схемы установки центробежных насосов 1. ось насоса выше уровня воды (0-0) в приемном резервуаре (камере) – (рис. 1, а);

2. ось насоса ниже уровня воды (0-0) в приемном резервуаре (рис. 1, б), т.е. насос находится под гарантированным заливом воды;

3. ось насоса ниже уровня воды (0-0) в приемном резервуаре и находится она под избыточным давлением (рис. 1, в), поэтому насос находится под гарантированным заливом воды. Как следует из рис. самыми лучшими способами подключения насоса к источнику воды являются варианты б) и в), т.к. здесь имеется очень высокая гарантия того, что насос не сорвет в работе, т.е. на всасе всегда будет подпор воды, пока присутствует ее избыточный уровень на входе в насос, и самый неудобный способ – это вариант а). Здесь воду необходимо загнать в насос, а для этого необходимо создать во входе в насос разрежение и поставить обратный клапан на всасывающем трубопроводе, всегда выполнять заливку водой всасывающего трубопровода, при этом обратный клапан должен держать эту воду и не выпускать из насоса. При включении насоса в работу, он сам на всасе создаёт разрежение и вода будет поступать в насос под действием давления атмосферного воздуха. При отключении насоса обратный клапан должен не упустить воду из насоса и удержать ее в полости насоса, в противном случае, придется его опять заливать водой или ремонтировать обратный клапан. Как видно это неудобный способ подключения насоса, но он применяется, когда нужно откачивать воду из колодца, подземного резервуара или приямка. В любом случае все эти способы широко применяются как на электростанциях, так и на других промышленных предприятиях и в быту.

Из уравнения Бернулли для двух сечений (в нашем случае для уровня воды в приемном резервуаре 0 — 0 и сечения на входе в насос (рис. 1.)) следует:

где h п.в. — потери во всасывающем трубопроводе, Па;

ра — атмосферное давление, Па;

рв — абсолютное давление на входе в насос, Па;

vв — скорость воды на входе в насос, м/с.

вакуумметрическую высоту всасывания насоса и измеряется в метрах водяного столба перекачиваемой жидкости.

Также можно записать, что высота всасывания насоса Hв Из анализа формул (13, 14) следует, что, если вода в насос поступает с подпором (рис. 1, б), то Отрицательное же значение Hв указывает на работу насоса с подпором.

При работе насоса по схеме, показанной на рис. (1, в), выражение вакуумметрической высоты всасывания приобретает вид:

где P0 — абсолютное давление среды над свободной поверхностью жидкости, Па.

геометрическую высоту всасывания отсчитывают по-разному.

насоса и уровня жидкости в приемном резервуаре.

многоступенчатых насосах колеса первой ступени) до свободной поверхности жидкости в приемном резервуаре.

Необходимо помнить, что нормальная работа центробежного насоса обеспечивается только в таком режиме, когда абсолютное давление во всех точках его внутренней полости больше давления температуре.

Если такое условие не соблюдается, то начинаются явления парообразования и кавитации, которые приводят к уменьшению или даже прекращению подачи насоса (насос «срывает») и выходу его из строя.

Кавитация – с латинского языка (cavitas) означает – пустота. Так что же это за явление под таким красивым и звучным названием?

Кавитация – это есть процесс нарушения сплошности внутри потока жидкости, т.е. образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (кавитационные пузырьки или «каверны», т.е. пустоты).

Обычно кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации):

где P — гидростатическое давление набегающего потока, Па;

Ps — давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па;

—плотность среды, кг/м;

V — скорость потока на входе в систему, м/с.

Известно, что кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости V = Vc, когда давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров). Этой скорости соответствует граничное значение критерия кавитации.

В зависимости от величины можно различать четыре вида потоков:

• докавитационный — сплошной (однофазный) поток при >1;

• кавитационный — (двухфазный) поток при ~1;

• пленочный - с устойчивым отделением кавитационной полости от остального сплошного потока (пленочная кавитация) при < 1;