Теплообменные аппараты ТТАИ
Сочетают в себе преимущества кожухотрубных и пластинчатых теплообменников без их недостатков.
РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России

Новые и модернизированные насосы для тепловой энергетики

С.К. Тришкин, директор программы,
Дирекция НИОКР, АО «Группа ГМС», г. Москва

Насосное оборудование тепловых электростанций - это основной потребитель электроэнергии, расходуемой на их собственные нужды. Доля энергопотребления только основных насосов ТЭС колеблется, в зависимости от режима работы: КЭС - 6-10%; ТЭЦ - 12-16%; ПГУ ТЭЦ - 3-5%.

Анализ возможных путей снижения потребления электроэнергии насосным оборудованием показывает, что за счет повышения эффективности самого насоса можно сэкономить до 3% электроэнергии, расходуемой на собственные нужды станции, а оптимальный подбор насоса для данной конкретной тепловой схемы позволяет увеличить эту экономию до 4% с учетом совершенствования монтажа, наладки и обслуживания.

За счет оптимизации всей насосной группы экономия может составить до 10%, а при условии создания интеллектуальных систем управления и контроля - до 20%. Очевидно, что большая часть экономии электроэнергии насосным оборудованием находится в зоне ответственности потребителя. Однако, в связи с чрезмерной сложностью, разнообразием условий и масштабами необходимых работ, их выполнение возможно лишь совместными усилиями производителей и потребителей насосного оборудования.

Вместе с тем, имеются и другие пути экономии электроэнергии, потребляемой питательными насосами, а именно:

1. Опыт строительства энергетических объектов блочного типа показывает, что при их эксплуатации специалисты часто сталкиваются с завышенным напором питательных насосов. Так, на Сургутской ГРЭС-1 [1] на энергоблоках мощностью 210 МВт установлены питательные насосы ПЭ 720-185-2 с номинальными параметрами подачи 720 м3/ч и напора 2030 м. На основании предварительного анализа необходимых для котла параметров питательной воды в насосе была демонтирована одна ступень, а лопасти 5 рабочих колес были затылованы. При этом напор насоса был снижен на 155 м и составил 1875 м. Основываясь на результатах последующих испытаний, оказалось возможным дальнейшее снижение напора до 1830 м. При этом были обеспечены следующие режимы:

■ подача: 720-730 м3/ч, мощность энергоблока: 210 МВт, перепад на РПК: 18 кгс/см2;

■ подача: 764-769 м3/ч, мощность энергоблока: 215 МВт, перепад на РПК: 9 кгс/см2.

Годовая экономия электроэнергии на одном насосе с напором 1875 м составила около 1,7 млн кВтч. Этот пример свидетельствует о большой эффективности и целесообразности уточнения для каждого конкретного объекта необходимых параметров насосного агрегата. Причем реализация такого мероприятия не требует больших финансовых затрат.

Второй пример: на ТЭЦ-26 и ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» энергоблоки с турбинами ПТ 80-130 работают с отключенными промышленными отборами с расходом пара в «голову» турбины около 400 т/ч, при этом на энергоблоках установлены питательные насосы ПЭ 580-185 с номинальным расходом 580 т/ч. В этом случае питательные насосы работают далеко не в оптимальном режиме и при сниженном КПД.

2. Использование механических торцовых уплотнений вала взамен щелевых (лабиринтных). По полученным данным [2], попадание холодного конденсата в напорный патрубок насоса при использовании щелевых уплотнений приводит к необходимости его подогрева в цикле регенерации высокого давления (в ПВД). Исключение такого подогрева приводит к повышению экономичности теплового цикла блока, что оценивается примерно в 3,5% мощности питательного насоса.

3. Следующий вариант снижения энергопотребления связан с некоторыми особенностями эксплуатации насосных систем. Так, на блоках ГРЭС мощностью 300 МВт и на теплофикационных энергоблоках с турбинами Т-250/300-240 для питания котлоагрегатов установлен питательный узел, который состоит из следующего комплекта насосного оборудования:

■ основного питательного турбонасоса 100% производительности ПТН-1100-350 (ОСПТ-1150) с приводом от паровой турбины; номинальная частота вращения ротора насоса - 5150 об/мин;

■ пускорезервного питательного электронасоса 50% производительности типа ПЭ 600-300-2 [3]; номинальная частота вращения ротора насоса - 6300 об/мин;

■ 3 бустерных насосов ПД 650-160 с приводом от электродвигателя с частотой вращения 2970 об/мин для обеспечения бескавитационной работы как основного, так и пускорезервного насосов (при работе ПТН на номинальной нагрузке блока необходимо включать два бустерных насоса (третий - в резерве), при работе ПЭН - один бустерный (два в резерве)).

В системе ОАО «Мосэнерго» установлено 19 теплофикационных блоков Т-250/300-240, практика эксплуатации которых свидетельствует о следующем:

■ в работе постоянно находятся 2 бустерных насоса, независимо от того, какой питательный насос (основной или пускорезервный) эксплуатируется в данный момент;

■ при работе на ПТН подача питательной воды колеблется от 1030 м3/ч (максимальный режим блока, частота вращения ПТН около 4800 об/мин) до 530 м3/ч (минимальный режим блока, частота вращения ПТН около 3400 об/мин).

Анализ характеристик бустерного насоса показывает, что его диапазон подач колеблется от 130 м3/ч с напором 180 м до 1100 м3/ч с напором 105 м.

Учитывая, что энергоблоки значительную часть времени работают в недогрузочном режиме, с подачами питательного насоса от 800 до 530 м3/ч с включенным ПТН, бескавитационная работа основного насоса может быть обеспечена включением в работу только одного насоса ПД 650-160, и в таком случае потребляемая насосом мощность будет на 150-180 кВт меньше мощности двух бустерных насосов с той же (суммарной) подачей. В годовом исчислении (в зависимости от режимов работы блока) снижение энергопотребления может составить от 600 тысяч до 1 млн кВт.ч.

В дополнение к этому хотелось бы отметить, что надежность работы насосов может быть повышена за счет оптимизации сочетания количества лопастей в рабочих колесах и каналов в направляющих аппаратах (что приводит к снижению уровня вибрации подшипниковых узлов в 2-3 раза), а также за счет применения новых конструкционных материалов для корпусных деталей [3]. На сегодняшний день питательные насосы в таком исполнении обеспечивают продолжительность работы блока между капитальными ремонтами до 8 лет.

Основные параметры питательных насосов центробежного типа с приводом от электродвигателя определены ГОСТ 22337-77 [4]. В настоящее время этот стандарт устарел и необходимо создание новых стандартов, т.к. по мере накопления научно-технического и производственного опыта, развития технологий, создания новых материалов и конструктивных решений питательные насосы постоянно совершенствовались как в части экономичности, так и в части показателей качества и надежности; значительно выросла номенклатура выпускаемых питательных насосов.

С развитием парогазовой технологии электрогенерации и рыночных взаимоотношений в экономике в последнее десятилетие резко возросла доля импортного оборудования в составе вновь вводимых ПГУ-блоков. В этом аспекте необходимо обратить внимание на то, что изготавливаемые в настоящее время российскими производителями насосы по своим основным показателям не уступают импортным изделиям, а по ряду критериев даже превосходят их.

Важным фактором является и то, что большинство ТЭЦ с паросиловыми энергетическими установками укомплектованы отечественным насосным оборудованием, отработавшим более 30-40 лет, которое в настоящий момент физически и морально устарело. Модернизация или замена этого оборудования насосами тех же производителей потребует значительно меньших затрат, чем использование импортного оборудования. На рисунке приведена схема модернизации насосов ПЭ 380, ПЭ 580 и ПЭ 720, позволившая повысить экономичность насосов, снизить виброактивность, увеличить межремонтный срок службы.

Основные выводы:

1. Применение одних только усовершенствованных проточных частей в питательных насосах, установленных на действующих энергетических блоках в Российской Федерации, обеспечивает снижение энергопотребления на собственные нужды станции примерно на 960 млн кВт*ч в год.

2. Решение такой объемной задачи на предприятиях-потребителях требует координации совместных усилий энергетиков и предприятий- изготовителей насосного оборудования. В целях экономии финансовых ресурсов представляется рациональным для решения задач по модернизации активно привлекать отечественных производителей насосного оборудования.

Литература

1. Тишанинов И.А., Елин В.К. Опыт реконструкции и эксплуатации питательного насоса ПЭ 720-185-2 с уплотнительными кольцами из модифицированного чугуна КЭЧ 130Х15. // Электрические станции, 1994, № 2.

2. ВОФВТИ «Анализ экономичности лабиринтовых концевых уплотнений высокооборотных питательных насосов», г. Челябинск, 1965.

3. Руденко А.А., Ильченко А.Я. Бустерные насосы энергоблоков тепловых и атомных электростанций. // Электрические станции, 2011, № 3.

4. ГОСТ 22337-77. «Насосы центробежные питательные. Основные параметры».

С.К. Тришкин, Новые и модернизированные насосы для тепловой энергетики

Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» №11 (183) 2015 г. , www.rosteplo.ru/nt/183

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи: