15.3. Указания к расчету оптимальных расходов охлаждающей воды
15.3.1. В табл. 15.1 показан порядок расчета оптимальных расходов охлаждающей воды для турбоустановки с блочной системой циркуляционного водоснабжения (два циркуляционных насоса) и водохранилищем-охладителем при различных нагрузках энергоблока и температурах охлаждающей воды.
15.3.2. Затрата мощности на электродвигатели определяется по рис. 15.3. Диаграмма строится по напорной характеристике насоса - зависимости давления насоса Н от подачи Q для различных углов поворота лопастей (по данным испытании или по каталогу-справочнику [12, 13]). Затрата мощности на приводной электродвигатель Nэд (кВт), указанная в нижней части диаграммы, рассчитывается по формуле
,
где Q = W + Wсн - подача насоса, м3/ч;
H - давление, развиваемое насосом, м вод. ст.;
- плотность воды, кг/м3;
н и эд - соответственно КПД насоса [12, 13] и электродвигателя (по справочнику).
Рис. 15.3. Диаграмма для определения мощности, потребляемой циркуляционным насосом
Кривые мощности на нижней части диаграммы рассчитываются и отроятся на диаграмме для различных углов поворота лопастей аналогично верхней части диаграммы.
Таблица 15.1
Наименование |
Обозна чение |
Способ определения |
Режимы насосов |
|||||||
1 |
2 |
... |
п |
1 |
2 |
... |
п |
|||
1. Электрическая нагрузка турбоагрегата, МВт |
Nэ |
Задается |
Номинальная ... |
До
|
||||||
2. Расход пара в конденсатор, кг/с (т/ч) |
D2 |
По тепловой характеристике турбины для Nэ |
|
|
||||||
3. Удельная теплота, передаваемая отработавшим паром охлаждающей воде, кДж/кг (ккал/кг) |
h |
Принимается 2250 кДж/кг (540 ккал/кг) или определяется по тепловой характеристике турбины |
|
|
||||||
4. Подача двух насосов, м3/ч |
Q |
Задается от минимального до максимального значения |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
5. Суммарная затрата мощности на электродвигатели двух насосов, кВт |
Nэд |
Мощность одного электродвигателя по характеристике Nэд = f(Q) (см. рис. 15.3) |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
6. Приращение затраты мощности на электродвигатели, кВт |
Nэд |
Nэд - |
0 |
... |
... |
... |
0 |
... |
... |
... |
7. Расход воды на с.н. энергоблока, м3/ч |
Wс.н |
По данным электростанции |
|
|
||||||
8. Расход охлаждающей воды на конденсатор, м3/ч |
W |
Q - Wс.н |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
9. Нагрев воды в конденсаторе от максимального до минимального значения, °C |
tв |
|
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
10. Расчет приращения мощности брутто при различных температурах охлаждающей воды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.1. t1в - минимальная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.1.1. Температура воды на выходе, C |
t2в |
t1в + tв |
... |
... |
... |
мин |
... |
... |
... |
... |
10.1.2. Температурный напор в конденсаторе, °C |
t |
По нормативной характеристике конденсатора для t1в, D2 и W |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
... |
10.1.3. Температура насыщения отработавшего пара, °C |
t2 |
t2в + t |
макс |
... |
... |
мин |
... |
... |
... |
... |
10.1.4. Давление пара в конденсаторе, кПа (кгс/cм2) |
р2 |
По таблицам теплофизических свойств водяного пара по t2 |
макс |
... |
... |
мин |
... |
... |
... |
... |
10.1.5. Приращение мощности турбоагрегата брутто, кВт |
Nт |
По
поправочной кривой на давление в
конденсаторе по отношению к
|
0 |
... |
... |
... |
0 |
... |
... |
... |
10.1.6. Приращение мощности энергоблока брутто, кВт |
Nбл |
Nт - Nэд |
0 |
... |
... |
... |
0 |
... |
... |
... |
10.2. t1в = 5 °C и т.д. (аналогично для других значений t1в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
...
Способ пользования диаграммой показан пунктиром для определенной подачи насоса (точка 1) и заданной характеристики тракта определяется требуемый угол поворота лопастей (точка 2) и на нижней части диаграммы по Q и (точка 3) находится мощность электродвигателя (точка 4).
15.3.3. По результатам расчетов, сведенным в табл. 15.1, строятся предоставленные для рассмотренного примера на рис. 15.1 зависимости приращения мощности энергоблока нетто Nбл от расхода охлаждающей воды через конденсатор для различных нагрузок энергоблока Nэ и значений температуры охлаждающей воды t1в.
По найденным и построенным на графиках зависимостям Nбл от температуры охлаждающей воды и нагрузки энергоблока определяются значения оптимального расхода охлаждающей воды Wопт, которые и наносятся на графике режимов (см. рис. 15.2) в зависимости от температуры охлаждающей воды t1в. Для разных нагрузок энергоблока.
Для большего удобства этот график может быть дополнен вспомогательным графиком, показывающим для данной характеристики циркуляционного тракта зависимость угла поворота лопастей рабочих колес циркуляционных насосов от подачи насосов. Этот график позволяет эксплуатационному персоналу непосредственно определить основной регулировочный параметр насоса - угол поворота лопасти - для обеспечения необходимого согласно графику (см. рис. 15.2) оптимального расхода охлаждающей воды.
15.3.4. В рассмотренном выше примере было принято, что характеристики двух циркуляционных насосов и гидравлические характеристики циркуляционных трактов двух половин конденсатора полностью идентичны. Если же характеристики насосов и циркуляционных трактов, относящиеся к разным половинам конденсаторов, неодинаковы, то расчет затраты мощности на электродвигатели насосов ведется раздельно, для каждого по своей характеристике (см. рис. 15.3), а затем затраты мощности на электродвигатели двух насосов складываются.
15.3.5. Как видно из рис. 15.2, при низких температурах охлаждающей воды и малых электрических нагрузках энергоблока расход воды через конденсатор из соображений обеспечения максимальной экономичности энергоблока должен быть существенно снижен (за счет уменьшения угла поворота лопастей, перехода на более низкую частоту вращения электродвигателя). Так, например, при нагрузке энергоблока 160 МВт и температуре воды 5 °C оптимальный расход охлаждающей воды составляет всего 25000 м3/ч. Этому расходу воды соответствует пониженная примерно до 1,3 м/с скорость воды в трубках. При малых скоростях воды трубки быстро загрязняются, главным образом из-за отложений содержащихся в воде взвешенных веществ, вследствие чего снижение расхода охлаждающей воды до расчетного оптимального значения может привести к отрицательному эффекту. Интенсивность отложений в трубках при снижении скорости воды зависит от ее качества и может быть различной на каждой конкретной электростанции и изменяться во времени.
Поскольку оценить влияние этого обстоятельства расчетным путем, не представляется возможным, допустимый нижний предел уменьшения расхода охлаждающей воды должен устанавливаться и корректироваться с учетом изменения качества воды на основе данных эксплуатационного опыта на каждой электростанции.
15.3.6. Изложенная в разд. 15.2 и 15.3 методика определения оптимального расхода охлаждающей воды конденсаторов энергоблоков относится к случаю блочной системы водоснабжения, т.е. к наиболее простому случаю; для решения такой задачи обычно оказывается достаточными уже выпущенные по данному типу оборудования нормативные материалы, за исключением гидравлической характеристики системы водоснабжения, которая, как правило, индивидуальна для каждой электростанции, эта характеристика, а также и другие, если они отсутствуют, должны быть сняты для фактических условий работы оборудования на данной электростанции силами служб наладки электростанции или РЭУ (ПЭО).
Используя в качестве примера форму табл. 15.1 и графики на рис. 15.1-15.3, построенные применительно к энергоблоку 300 МВт, можно силами электростанции или РЭУ рассчитать, и построить для блочных схем водоснабжения график оптимальных расходов охлаждающей воды через конденсаторы.
15.3.7. Если в качестве водоохладителей в блоке применены градирни, задача определения оптимального расхода охлаждающей воды становится более сложной, поскольку температура поступающей в конденсатор воды зависит в этом случае от гидравлического режима градирни и метеорологических условий, вследствие чего она не может быть однозначно задана.
Задача значительно усложняется также в случае центральной береговой насосной с подачей воды к конденсаторам турбин по общим магистральным водоводам, особенно для ТЭЦ с разнотипными турбоагрегатами, которые к тому же могут эксплуатироваться с переменными в течение суток паровыми нагрузками конденсатора. При этой схеме циркуляционного водоснабжения изменение расхода охлаждающей воды кроме поворота лопастей дополнительно достигается изменением количества насосов, работающих параллельно на общий магистральный водовод. Решение этой задачи выходит за рамки настоящих Методических указаний.
Приложение 1