Материал: Проект теплоэлектроцентрали мощностью 280 МВт с турбоустановками ПТ-140/165-130/15

Вывод к разделу 3

В данном разделе произведён расчёт второго- десятого рабочего колеса и спирального отвода питательного насоса ПН-580-185. В результате которого были определены: основные геометрические характеристики рабочего колеса, объемный, гидравлический и полный КПД насоса, а также спрофилирован спиральный отвод.

По итогам расчета получены следующие данные:

.        Объемный КПД насоса: ηo=0,965.

.        Полный КПД насоса: η=0,805.

.        Мощность насоса: N= 3984,5 кВт.

.        Диаметр вала насоса: d0=128 см.

.        Диаметр входа на рабочие лопатки: D1= 225 см.

.        Диаметр выхода из рабочей лопатки: D2= 402 см.

.        Количество лопаток: z= 7.

4. Внедрение частотно-регулируемого привода (чрп) для питательного насоса энергоблока с турбиной пт-140/165-130/15

В последние годы почти все тепловые электростанции (ТЭС) с энергоблоками единичной мощности 100-310 МВт вовлекаются в регулирование суточных и сезонных графиков нагрузки. Разгрузка газо-мазутных энергоблоков достигает 70-75%, а угольных - 50%. В этих условиях, для обеспечения эффективной работы и высокого КПД энергоблоков, важнейшей задачей является снижение энергопотребления на собственные нужды ТЭС.

Дутьевые вентиляторы и дымососы, питательные, бустерные, конденсационные, насосы - основные потребители электроэнергии на собственные нужды. Для энергоблоков мощностью 100-300 МВт, работающих на газе, на долю упомянутых механизмов приходится в среднем 6,1-4,2%, для работающих на угле эта величина составляет 7,8-5,6%.

Существуют различные способы управления производительностью насосов: дросселирование нагрузки, снижение единичной мощности агрегатов и увеличение их количества и т.д. Наиболее эффективным способом является регулирование скорости вращения.

Применение ЧРП на насосах обеспечивает интегральное снижение потребляемой мощности на 25-40% и позволяет увеличить мощность энергоблока в среднем на 1-2% за счет исключения в водяных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов выработки электроэнергии. Поэтому для механизмов собственных нужд ТЭС непосредственно участвующих в процессе производства электроэнергии (прежде всего дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные насосы и т.п.), должны учитываться совокупно как фактор увеличения мощности энергоблока, так и фактор энepгo- и ресурсосбережения.

В состав ЧРП входят стандартный или специальный асинхронный или синхронный электродвигатель, транзисторный или тиристорный преобразователь частоты, согласующий трансформатор либо реактор, пускорегулирующая и коммутационная аппаратура. Иногда для решения проблемы электромагнитной совместимости с сетью в состав комплексной поставки ЧРП могут входить фильтро-компенсирующие устройства.

Рассмотрим экономической эффективности от применения ЧРП на питательном насосе (ПЭН-580-185) энергоблока 140 МВт Саратовской ГРЭС. Его основными характеристиками являются: Подача: Q=580 м3/ч = 0,161 м3/с. Напор: H=2030/10 = 203 м. в. ст. Обороты: n=2985 об./мин. Полный КПД насоса: η=0,80. Номинальная мощность двигателя насоса 4000 кВт. Из расчета произведенного в первой части работы: Dпв.mах = 754,7 т/ч.

Сравним два способа регулирования: дросселированние и применение чрп.

.1 Дроссельное регулирование

При данном способе регулирование осуществляется дросселем, расположенным на напорной линии насоса.

По мере закрытия дросселя происходит увеличение сопротивления и соответствующее уменьшение подачи. Каждому положению дросселя соответствует новая характеристика сети.

В нашем случае, чтобы два параллельно установленных насоса обеспечивали подачу 755 м3/ч (первый режим работы блока 1) принята следующая схема:

Один насос работает с полностью открытой дроссельной заслонкой, при этом перекачивает 580 м3/ч воды. Используя характеристику насоса ПЭ-580-185, изображенную на рисунках 4.1 и 4.2 определим мощность и кпд насоса в рабочей точке.

Рисунок 4.1 - Характеристика насоса ПЭ - 580 - 185 (ГОСТ-22337-77)

Рисунок 4.2 - Характеристика насоса ПЭ - 580 - 185 (ГОСТ-22337-77)

Потребляемая мощность равна:

.

КПД первого насоса составит:

.

Тогда второй насос должен обеспечить подачу м3/ч воды.

При этом потребляемая мощность равна:

.

КПД второго насоса составит:

.

Тогда суммарная мощность равна  

.

Подобным образом просчитаем характеристики двух насосов, работающих параллельно, для десяти расчетных режимов работы блока 1. Результаты занесем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Рабочие параметры насосной установки при различных режимах.

№ реж.     , м3/ч, м3/ч, м3/ч, кВт, кВт, кВт,

Как видно из таблицы такой способ регулирования режимов работы насосов простой, но неэкономичный, так как величина кпд второго зарегулированного насоса () достигает в лучшем случае 51% для первого режима.

.2 Регулирование с применением частотно-регулируемого привода (ЧРП)

Этот способ основан на изменении частоты вращения насоса. При изменении частоты вращения , об/мин. напорные характеристики насоса представляют собой конгруэнтные кривые и рабочая точка, перемещаясь по характеристике сети, дает различные значения подачи .

При таком режиме регулирования кпд насосной установки незначительно отличается от оптимальной величины.

Для двух одинаковых насосов, работающих с различной частотой вращения и перекачивающих жидкость той же плотности, применимы законы подобия: [11]

 , , .

Эти уравнения позволяют пересчитать подачу, напор и мощность при новой частоте:

; (4.1)

; (4.2)

. (4.3)

Таким образом получаются характеристики насосов в зависимости от частоты вращения. Тогда необходимо подобрать частоту вращения обоих насосов так, чтобы они вместе обеспечивали требуемую подачу воды. При этом создаваемый напор насосами должен быть не меньше требуемого.

Предварительно зададимся значениями частот вращения:

 (номинальный режим работы насоса);

;

;

.

Для частот ,  и  произведем пересчет ,  и  по формулам 4.1 - 4.3. А также произведем расчет коэффициента быстроходности () по формуле: [12]

, (4.4)

Этот коэффициент служит критерием подобия центробежных насосов. Он вычисляется для определения оптимального режима работы насоса (, где  ).

Результаты расчетов занесем в таблицы 4.2 и 4.3.

Таблица 4.2 - Характеристики насосов с ЧРП (калиброчочные)