МУ 34-70-008-82 Методические указания по испытанию питательных электронасосов и турбонасосов

1.3.1. Методические указания составлены с использованием применявшейся до настоящего времени системы единиц измерения, поскольку на энергопредприятиях некоторое время еще будут использоваться приборы и измерительная аппаратура, отградуированные в этих единицах. Приведенные примеры рассчитаны также в старых единицах измерения.

Для возможности в дальнейшем использовать представленные в Методических указаниях таблицы для обработки результатов испытаний в новых единицах измерения (в системе единиц СИ) в приложении 1 приведены применяемые при расчетах формулы, составленные для системы единиц СИ; приведены, конечно, только те формулы, в которых при переводе в систему единиц СИ изменяются числовые коэффициенты или меняется структура формулы.

1.3.2. При проведении расчетов параметров насоса в процессе обработки результатов испытаний для определения напора насоса (м вод.ст.) по измеренному давлению (кгс/см) должен использоваться удельный вес воды (кгс/м), т.е. . При определении же по массовой подаче насоса (т/ч) объемной подачи (м/ч) должна применяться плотность воды (кг/м), т.е. .

Поскольку в применяющейся в методических указаниях системе единиц удельный вес численно равен плотности и различается только размерностью (кгс/м и кг/м), здесь сделано (не влияющее на численный результат расчетов) допущение: во всех случаях в расчетных таблицах используется только удельный вес .

1.3.3. Измеряемое при проведении испытания давление (воды, пара) при обработке результатов в составлении характеристик принимается абсолютным.

1.3.4. Поскольку методика обработки результатов испытаний дается в виде таблиц, в которых указаны наименования параметров, обозначения и единицы измерения, оказалось излишним представлять в Методических указаниях сводную таблицу принятых обозначений. Следует лишь оговорить, что значения, полученные в опытах, - опытные значения - обозначаются в таблицах без индекса "оп", а в обозначениях приведенных величин добавляется индекс "пр".

Давление, температура и удельный вес для предвключенного насоса (для турбонасосов энергоблоков 500, 800 и 1200 МВт) отличается от обозначений этих величин для главного насоса индексом "штрих".

2.1.1. Для центробежного питательного насоса, работающего при постоянной частоте вращения, основной характеристикой, которая должна быть получена в результате испытаний, является напорная характеристика, т.е. зависимость развиваемого насосом напора от объемной подачи (рис.1, а ). Эта характеристика для данного насоса является универсальной, так как не зависит от удельного веса перекачиваемой воды. Она служит основой для всех последующих расчетов с целью получения основных зависимостей в практически удобных для инженерных целей координатах и при принятых за номинальные условиях. Для электронасосов такими условиями являются постоянные давление и температура воды на входе в насос.

2.1.2. Энергетической характеристикой насосного агрегата является зависимость мощности электродвигателя от подачи (см. рис.1, б ); мощность на валу насоса определяется как ( - КПД электродвигателя). Данные для построения зависимости (рис.1, з ) принимаются по соответствующему каталогу на электродвигатели.

2.1.3. Эффективность работы собственно питательного насоса характеризуется КПД насоса - отношением полезной мощности насоса к мощности на валу насоса . Полезная мощность насоса равна

.

КПД насоса (рис.1, в ) равен

,

КПД насосного агрегата (рис.1, в )

.

2.1.4. Характерной для экономичности работы насоса величиной является протечка воды через гидропяту , несущественно зависающая от подачи насоса (рис.1, г ). Зная величину , можно получить характеристику собственно проточной части насоса:

.

КПД проточной части (рис.1, в ) характеризует работу собственно проточной части насоса (состояние рабочих и направляющих лопаток, промежуточных - межступенных-уплотнений).

2.1.5. Удобным для расчета и нормирования является удельный расход электроэнергии на 1 т перекачиваемой насосом воды, кВт·ч/т (рис.1, д ):

.

2.1.6. Режим питательного насоса характеризуется также повышением температуры и энтальпии воды в насосе (рис.1, е ). Повышение энтальпии воды в насосе имеет значение для теплового баланса турбоустановки, поскольку обуславливает увеличение энтальпии воды перед ПВД и соответственно уменьшение расхода пара на ПВД.

2.1.7. Расход конденсата на уплотнения насоса и количество отводимого конденсата в конденсатор и бак низких точек практически не зависят от режима насоса и не влияют на его экономичность. Однако наличие этих данных позволяет проанализировать совершенство работы концевых уплотнений насоса и произвести, в случае необходимости, наладку их работы.

Обозначения и единицы измерения получаемых в результате испытаний и характеризующих режим насоса величин приведены в табл.1-4.

Таблица 1

Объем измерений при испытании питательного электронасоса (см. рис.2)

2.2.1. Схема испытаний с указанием необходимых для получения требуемых характеристик точек измерения приведена на рис.2, а в табл.1 перечислены также рекомендуемые для измерения приборы.

Указания по организации измерений расхода воды содержатся в [1].

Используемые для испытания манометры должны быть предварительно проверены на прессе и иметь паспорта проверки, позволяющие внести поправки к полученным в результате испытаний показаниям приборов. Применяемые термопары и термометры сопротивлений должны иметь свидетельства о проверке. Особенно тщательно должны быть подобраны термометры сопротивлений при измерении температуры воды на входе в насос и выходе из него; если представляется возможным, для измерения этих температур следует применять лабораторные ртутные термометры с ценой деления 0,1 °С.

Правила установки измерительных приборов и введения к измеренным значениям всех необходимых поправок см. [2-4].

2.2.2. В организации точного измерения расхода питательной воды при испытании электронасосов на электростанциях с поперечными связями возникают определенные сложности. Если для блочных схем турбинных установок расход воды, измеряемый диафрагмой после ПВД, является действительной полезной подачей испытываемого насоса, то при параллельной работе питательных электронасосов на общую питательную магистраль перед ПВД отдельных турбоагрегатов расход воды, измеряемый диафрагмой после ПВД, уже не является подачей испытываемого насоса.

В этом случае приходится использовать устанавливаемые после каждого насоса расходомерные устройства, от которых подается импульс на включение и отключение клапана автоматической рециркуляции насоса. Обычно эти расходомерные устройства не удовлетворяют требованиям норм [1], поскольку непосредственно за насосом отсутствуют прямолинейные участки трубопроводов, что приводит к неизбежной погрешности в определении расхода воды. Тем не менее, использовать их для испытаний электронасосов возможно, если испытания проводятся на электронасосе в процессе эксплуатации и носят сравнительный характер, а результаты испытаний сравниваются с данными некоторого исходного испытания, например, нового насоса после монтажа или насоса, прошедшего ремонт.

В некоторых случаях схема питательных трубопроводов и размещения арматуры позволяет организовать тарировку расходомерных устройств после насосов с помощью расходомерного устройства, установленного, согласно действующим нормам, после ПВД; если схема трубопроводов не позволяет выделить один насос на одну группу ПВД - одну измерительную диафрагму, тарировку индикаторных диафрагм можно провести сразу для двух работающих параллельно электронасосов, поддерживая равенство подач обоих насосов в каждом тарировочном опыте.

Целесообразно провести четыре-пять таких опытов продолжительностью около 30 мин каждый, обеспечив не менее 15-20 записей показаний тарируемых расходомерных устройств и выбранной тарировочной диафрагмы после ПВД. В этом случае полученный тарировочный коэффициент (поправка к индикаторным диафрагмам) принимается одинаковым для обеих тарируемых диафрагм. Такой прием допустим, конечно, в случае идентичности установки тарируемых расходомеров (участки трубопроводов до и после диафрагм).

2.2.3. При организации измерения расхода конденсата, отводимого из уплотнений насоса в конденсатор через сифонное устройство, перепад давлений, измеряемый дифманометром, должен выбираться небольшим - около 100 мм рт.ст., чтобы не создавать большого дополнительного подпора в линии слива конденсата в конденсатор. При этом вторичный прибор (дифманометр) должен устанавливаться на 1,5-2 м ниже диафрагмы.

Поскольку слив воды из последнего отсека концевых уплотнений в бак низких точек (БНТ) происходит самотеком, измерить это количество воды с помощью диафрагмы практически невозможно. Поэтому значение протечки либо принимается по расчету, либо вообще не учитывается, что вносит некоторую погрешность в определение расхода воды через гидропяту, однако сколь-либо заметного влияния на КПД проточной части насоса не оказывает.

2.2.4. При организации других измерений можно воспользоваться рекомендациями [4].

2.3.1. Программа испытания предусматривает проведение 10-12 опытов при работе питательного электронасоса на котел в диапазоне изменения подачи насоса от максимальной, соответствующей номинальной нагрузке энергоблока, до минимальной, соответствующей минимальной загрузке энергоблока. Для электронасосов, работающих параллельно на общую питательную магистраль, максимальная подача определяется по регламентированной техническими условиями на поставку или эксплуатационными инструкциями максимально допустимой нагрузке электродвигателя.

Для повышения достоверности результатов испытания проводятся две серии опытов (по 5-6 опытов каждая) со снижением подачи от максимальной до минимальной и обратно с повышением подачи до исходного максимального значения.

2.3.2. При устойчивом режиме работы испытываемого электронасоса (стабильность нагрузки энергоблока) длительность каждого опыта принимается 30-40 мин после очередного изменения режима и достижения установившегося состояния.

2.3.3. Показания приборов регистрируются с периодичностью: расход питательной воды, мощность электродвигателя - 2 мин, остальные параметры - 5 мин.

Если имеют место значительные колебания давления на выходе из насоса, регистрацию этого параметра также следует производить с периодичностью 2 мин.

2.3.4. Изменение режима работающего в блоке электронасоса по программе испытания производится соответствующим изменением нагрузки энергоблока. Избыточный напор насоса по сравнению со значением, определяемым характеристикой пароводяного тракта энергоблока, снимается дросселированием в РПК.

2.3.5. При испытании питательного электронасоса, работающего на общий коллектор (электростанция с поперечными связями), регулирование подачи насоса производится изменением количества работающих насосов (включение дополнительных насосов) и дросселированием воды напорной задвижкой с отключением на время проведения испытаний соответствующей системы блокировки задвижки.

2.3.6. В питательных насосах для энергоблоков на давление 130 кгс/см предусматривается отвод воды после первой ступени для различных нужд электростанций (например, на впрыск в промежуточный пароперегреватель и др.).

Определение характеристик насоса при режимах с отводом воды за счет расширения программы испытания нецелесообразно, поскольку изменения характеристик насоса столь незначительны, что экспериментальным путем оценить это изменение с достаточной достоверностью невозможно. С большей точностью характеристики насоса при режиме с отводом воды могут быть определены расчетным путем с использованием полученных из испытания характеристик насоса.

Изменение давления на выходе из насоса при отводе воды после первой ступени в количестве при сохранении заданной подачи определяется следующим образом (см. рис.1, и ): по характеристике находится изменение давления при увеличении подачи от до значения . Снижение давления, вызванное увеличением подачи только первой ступени, составит ( - число ступеней насоса). Это значение откладывается вниз от точки на характеристике при подаче ; найденная таким образом точка определит точку напорной характеристики при режиме с отводом воды после первой ступени.

Изменение мощности насосного агрегата определяется аналогично. По зависимости определяется изменение мощности при увеличении подачи от заданной полезной подачи до значения . Увеличение мощности откладывается вверх от исходной точки по основной характеристике при заданной полезной подаче и эта мощность будет отвечать режиму насоса при полезной подаче и отводе воды после первой ступени в количестве .

По этой методике могут быть построены характеристики для необходимых количеств воды, отводимой после первой ступени насоса.

2.3.7. При проведении испытаний необходимо поддерживать стабильность режима насоса по подаче питательной воды в течение каждого опыта; давление в деаэраторе поддерживается одинаковым во всех опытах.

2.3.8. Испытание электронасосов должно проводиться при номинальной частоте в сети. При отклонении частоты от номинальной 50 Гц к значениям напора, объемной подачи и мощности должны быть внесены поправочные коэффициенты (см. табл.2).

2.3.9. Перед проведением испытаний необходимо надежно перекрыть вентили, установленные на дренажных линиях трубопроводов питательной воды, убедиться в отсутствии перетечек питательной воды через резервный питательный насос, через линию рециркуляции и других перетечек, обеспечив этими мероприятиями достоверность измерения полезной подачи насоса.

2.4.1. Первичные записи показаний приборов в интервале выбранных отрезков времени - опыта, характеризующихся стабильностью режима, усредняются, затем к ним вводятся все необходимые поправки [4]. Расходы воды и конденсата рассчитываются в соответствии с [1].

К усредненным показаниям манометров вводятся поправки на высоту присоединения прибора и паспортная поправка, полученная в результате проверки манометра на прессе до и после испытания.

Электродвижущая сила, зафиксированная по термопарам, по соответствующим таблицам и с учетом температуры холодного спая переводится в градусы Цельсия, если термопары тарировались, то дополнительно вводится поправка по паспорту тарировки. По показаниям ваттметров с помощью расчетных коэффициентов подсчитывается мощность электродвигателя.

2.4.2. Методика расчета характеристик электронасоса по усредненным данным с введением поправок приведена в табл.2. В таблицу вписываются полученные в процессе испытания данные и проводятся по приведенным в таблице формулам расчеты для получения характеристик насоса и насосного агрегата в целом.

2.4.3. В условиях испытания давление температура воды на входе в насос могут отличаться от опыта к опыту по эксплуатационным условиям. Поэтому основные характеристики насосного агрегата и , требуют приведения к определенным обычно принимаемым постоянным условиям на входе в насос. Это связано с тем, что непосредственно зависит от и, кроме того, удельный вес воды на выходе из насоса при различной температуре воды на входе также будет различным. Методика приведения дается в разд.2.5. Остальные характеристики практически не зависят или зависят весьма незначительно от состояния воды на входе в насос и рассчитываются по данным, полученным из испытания, как это видно из табл.2.

3.1.1. Характеристики питательного насоса

Основной характеристикой питательного насоса, как было сказано в разд.2.1, является зависимость развиваемого насосом напора Н от полезной объемной подачи . Однако в связи с тем, что необходимый, отвечающий характеристике пароводяного тракта энергоблока напор насоса устанавливается за счет изменения частоты вращения, зависимость представляет собой серию напорных характеристик, каждая из которых соответствует определенной частоте вращения (рис.3, а ).

3.1.2. Характеристики турбопривода

В результате измерений по турбоприводу должны быть получены данные, позволяющие определить мощность на валу турбопривода , равную мощности на валу насоса , а также прочие данные, характеризующие работу турбопривода.

Внутренняя мощность (кВт) турбопривода определяется как

,

где - расход пара через проточную часть турбопривода, т/ч;

- располагаемый перепад тепла в турбоприводе от состояния перед соплами, ккал/кг;

- внутренний КПД турбопривода от состояния перед соплами.

Следует отметить, что расход пара через проточную часть турбины отличается от измеренного расхода пара на турбопривод на значение утечки пара через переднее уплотнение .

Входящие в эту основную формулу величины определяют также и основные характеристики турбопривода. По величине определяется мощность на валу насоса:

,

где - механические потери турбопривода, кВт.

Зависимость расхода пара на турбопривод от расхода питательной воды (подачи насоса) при работе турбонасоса по характеристике пароводяного тракта энергоблока с минимальным и постоянным перепадом давлений в РПК изображается плавной кривой (рис.3, з ).

Зависимость неоднозначна для различных характеристик пароводяного тракта энергоблока и может проходить выше или ниже в зависимости от гидравлического сопротивления пароводяного тракта энергоблока. Кривые давления пара перед стопорным клапаном и в выхлопном патрубке, , определяющие располагаемый перепад тепла на турбопривод, строятся в зависимости от основной характеристики турбонасоса и представляют собой прямые линии, выходящие из начала координат (см. рис.3, и ). Этот график строится с допущением, что расход питательной воды практически равен расходу пара на главную турбину; давление же в точках отвода пара из главной турбины и подвода отработавшего пара изменяется, как известно, прямо пропорционально расходу пара через турбину. Это допущение несущественно для получения зависимости графика рис.3, и .

Важной величиной для определения мощности турбопривода является давление пара перед соплами , которое прямо пропорционально расходу пара на турбопривод и изображается прямой линией, выходящей из начала координат (рис.3, к ).

Следует заметить, что давление пара перед соплами зависит не только от расхода пара, но и от его температуры. При том же расходе пара давление перед соплами

,

где - номинальная температура пара;

- абсолютная температура пара, соответствующая измеренному значению .

Однако в опытах со стабильной температурой пара после промперагрева (перед ЦСД главной турбины) влиянием изменения температуры пара перед турбоприводом на давление перед соплами, как показывает практика испытаний турбонасосов этого типа, можно пренебречь и непосредственно использовать полученную из испытания зависимость рис.3, к .

Особенностью турбопривода с противодавлением является практическое постоянство располагаемого перепада тепла от состояния перед стопорным клапаном. Также мало меняется располагаемый перепад тепла от состояния перед соплами, поскольку по мере снижения нагрузки энергоблока регулирующий клапан турбопривода перемещается незначительно в дросселирование пара в нем меняется в узких пределах. Такое положение предопределяет установленное проведенными испытаниями практическое постоянство внутреннего относительного КПД турбопривода по состоянию перед соплами (см. рис.3, л ).

Полученные зависимости по результатам измерений по турбоприводу позволяют определить необходимую для характеристики насоса мощность на валу насоса.

Некоторый интерес представляет также зависимость однозначно изображаемая практически прямой линией (см. рис.3, м ) для данной характеристики пароводяного тракта. Она строится по результатам испытаний и рассчитанной величине .

Рис.4. Принципиальная схема расположения точек измерений при испытании питательного турбонасоса - турбопривод с противодавлением:

1 - из отбора главной турбины; 2 - в отбор главной турбины; 3 - в сальниковый подогреватель главной турбины; 4 - в коллектор уплотнений главной турбины; 5 - от предвключенных насосов; 6 - котлоагрегат; 7 - в деаэратор; 8 - от конденсатных насосов; 9 - в конденсатор; 10 - слив в бак низких точек; ПВД - группа подогревателей высокого давления; СК - стопорный клапан; РК - регулирующий клапан; - точки измерений (см. табл.5)

Таблица 5

Объем измерений при испытании питательного турбонасоса - турбопривода с противодавлением (см. рис.4)

Рис.5. Схема заднего уплотнения питательного турбонасоса:

1 - на вход насоса (после предвключенного насоса); 2 - в деаэратор; 3 - подвод конденсата; 4 - отвод в конденсатор

Организация измерений расхода, температуры и давления должна соответствовать существующим нормам в правилам [1+4]. При этом следует учитывать указания по организации измерения расхода конденсата, отводимого от концевых уплотнений в конденсатор, изложенные в п.2.2.3.

На схеме рис.4 показано минимальное необходимое для составления основных характеристик количество точек измерения. При необходимости более детального исследования количество точек измерения может быть увеличено, например, за счет измерений для определения потери давления на тракте от камеры отбора главной турбины до стопорного клапана турбопривода, давления после стопорного клапана и др.

Следует заметить, что потерю давления в паропроводе от камеры отбора главной турбины до турбопривода рекомендуется давать в функции параметра ( - расход пара на турбопривод; - удельный объем отбираемого пара); в этом случае зависимость представляется прямой линией, идущей в начало координат.

3.3.1. Для получения представительных данных при испытании турбонасоса должно быть проведено 10-12 опытов продолжительностью около 1 ч каждый. Поскольку существует определенная связь между нагрузкой энергоблока (расходом пара на главную турбину) и параметрами пара до и после турбопривода, испытание турбонасоса должно проводиться при изменении нагрузки энергоблока и при работе турбоустановки по нормальной схеме с полностью включенной системой регенерации.

Опыты целесообразно проводить как при разгружении энергоблока (5-6 опытов), так и в процессе нагружения блока (5-6 опытов) в диапазоне номинальной нагрузки энергоблока и минимальной нагрузки при работе на турбонасосе. Параметры пара перед главной турбиной должны поддерживаться близкими к номинальным (см. также п.2.3.9).

3.3.2. Для получения действительной зависимости испытание должно проводиться при работе турбонасоса по фактической характеристике пароводяного тракта энергоблока с минимальным и постоянным перепадом давления в РПК, что надлежит контролировать в процессе проведения опытов.

При отклонении перепада в РПК в опытах от минимального постоянного значения в зависимость должны вноситься соответствующие поправки (см. разд.3.7).

3.3.3. Регистрация показаний приборов ведется через следующие интервалы времени: расход питательной воды, пара на турбопривод - через 2 мин; остальные измерения - через 5 мин.

3.3.4. Как указывалось в разд.2.3.6, проведение опытов при отводе воды из промежуточной ступени на впрыски нецелесообразно. В случае необходимости характеристики насоса корректируются так же, как указано в разд.2.3.6.

Рис.6. Схема теплового процесса в диаграмме турбопривода с противодавлением

Обработка результатов для получения характеристик насоса в условиях опытов при работе турбонасоса по фактической характеристике пароводяного тракта энергоблока ведется в соответствии с указаниями в расчетной табл.7 и специальных пояснений не требует. Эта таблица аналогична табл.2 для расчета характеристик электронасоса и отличается только расчетом расхода воды на гидропяту в связи с различием схем концевых уплотнений.

Таблица 7

Обработка результатов испытаний для получения характеристик насоса (ТП с противодавлением)

3.5.1. Используя формулы, приведенные в разд.3.1.1, связывающие величины , и с частотой вращения , получим расчетные данные для построения сетки напорных характеристик для различной частоты вращения и одинаковых условий на входе в насос.

В табл.8 дается последовательность проведения пересчета параметров на иные частоты вращения, исходы из данных, полученных из испытания (см. табл.7)

Таблица 8

Приведение характеристик насоса к различной частоте вращения и одинаковым условиям на входе в насос (ТП с противодавлением)

3.5.2. Некоторое усложнение пересчета связано с определением приведенного удельного веса воды на выходе из насоса , который при принятом для расчетов постоянном удельном весе воды на входе в насос будет меняться (удельный вес воды на выходе из насоса зависит от меняющихся при различных частотах вращения температуры и давления воды).

Поскольку давление воды на выходе из насоса, необходимое для определения удельного веса воды на выходе при иной частоте вращения на первом этапе расчетов (по табл.7) неизвестно, оценка давления производится упрощенным способом; для определения принимается опытное давление на выходе из насоса, пересчитанное пропорционально второй степени отношения частоты вращения (п.14, табл.8). Учитывая незначительное влияние давления на удельный вес воды, такое допущение не вносит сколь-либо существенный ошибки  в определение приведенного удельного веса .

3.5.3. В связи с тем, что влияние на давления и температуры воды при изменении частоты вращения прямо противоположно (при повышении давления растет, а при повышении температуры уменьшается и наоборот), целесообразно произвести оценку возможности приведения всех показателей к единой усредненной величине . Для этого следует рассчитать для максимальной и минимальной для испытываемого турбонасоса частоты вращения при максимальной и минимальной в серии проведенных опытов подачах насоса и определить четыре граничных значения . При различии в значениях этих величин менее 1% можно без существенной для практических результатов погрешности принять для расчетов при приведении усредненное значение из полученных таким образом значений , что значительно упростит расчет приведенных к  различной частоте вращения характеристик насоса.

3.7.1. Графики, относящиеся к насосу (3, a , б , г-ж ), строятся на основании данных, полученных после приведения опытных данных к различным частотам вращения (см. табл.8).

На графике 3, б наносится также приведенная к номинальному давлению пара перед стопорным клапаном главной турбины и минимальному перепаду давления в РПК характеристика пароводяного тракта - см. табл.9. Рабочие точки с этой характеристики переносятся также на график 3, г по снятым с графика 3, б значениям и .

При построении графика 3, в принимается значение КПД, определенное в опытах, и откладывается при значениях подачи , полученных в результате пересчета подачи из опыта на различную частоту вращения.

3.7.2. Графики для турбопривода (рис.3, з-м ) строятся по опытным данным (табл.6) для режима работы турбонасоса по фактической характеристике пароводяного тракта энергоблока.

Однако при построении графика рис.3, з - , - если испытание проводилось при отклонении характеристики пароводяного тракта энергоблока от приведенного ее значения , табл.9, полученные в опытах значения расхода пара на турбопривод должны быть скорректированы следующим образом:

,

где - давление по приведенной характеристике пароводяного тракта при подаче насоса ;

- приведенное давление на входе в насос;

- давление на выходе из насоса в условиях опыта;

- давление на входе в насос в условиях опыта.

Скорректированный расход пара на турбопривод откладывается при заданной подаче насоса . По таким образом скорректированным точкам проводится кривая , отвечающая приведенной характеристики пароводяного тракта энергоблока.

В числовом примере 89,9 т/ч (табл.6, п.17) при 294 кгс/см (табл.9, п.9). 298 кгс/см и 22 кгс/см (табл.8, п.8 и примечание 1) расход пара на турбопривод при работе по приведенной характеристике пароводяного тракта составит:

т/ч.

Это скорректированное значение и должно быть нанесено на графике рис.3, з при расходе питательной воды в условиях этого опыта 875,4 т/ч (табл.1, п.7).

3.7.3. Полученные из испытания характеристики насоса и турбопривода позволяют расчетным путем получить зависимость для любой характеристики пароводяного тракта энергоблока, отличающейся от той, при которой проводилось испытание. Расчет ведется для выбранного ряда значений расхода питательной воды . Для каждого из выбранных значений и , равного давлению по заданной характеристике пароводяного тракта энергоблока, по зависимости , рис.3, б , находится отвечающая этим условиям частота вращения . По величинам и по графику - рис.3, г - определяется необходимая мощность турбопривода . Затем с использованием диаграммы аналогично расчету по табл.6 решается обратная задача: по величине определяется расход пара . Расчет ведется методом последовательного приближения, поскольку давление пара перед соплами зависит от искомой величины . Окончательная величина определяется после согласования величин , и .

4.1.1. Характеристики насосной группы

Насосная группа имеет характеристики, аналогичные рассмотренным в разд.3.1.1 (см. рис.3, а-ж ). Объемная подача и массовая подача соответствуют подаче главного насоса, а развиваемый напор и потребляемая мощность - суммарным показателям главного и предвключенного насосов (см. рис.3, а , б и г ). Так же суммируются нагревы воды в насосах и повышение энтальпии (см. рис.3, е , ж ). КПД насосного агрегата (см. рис.3, в ) определяется как средневзвешенное значение КПД главного и предвключенного насосов соответственно потребляемой мощности. Характеристика по гидропяте (cм. рис.3, д ), естественно, относится к главному насосу.

В результате соответствующей обработки результатов измерений могут быть получены все указанные характеристики.

4.1.2. Характеристики турбопривода

Характеристики турбопривода аналогичны показанным на рис.3, з-м . Однако на графике рис.З, и , на котором представлена зависимость от расхода питательной воды давления пара перед стопорным клапаном турбопривода и давления отработавшего пара , последнее принимается по данным завода, так как оно определяется не режимом главной турбины, а характеристикой конденсатора турбопривода. Расчетное давление в конденсаторе обычно представляется в зависимости от расхода пара в конденсатор . Поскольку величина в каждом опыте, характеризуемом расходом питательной воды , измеряется и известна на графике рис.3, и расчетное давление в конденсаторе может быть нанесено в зависимости от . В отсутствие расчетных данных завода противодавление принимается постоянным.

В отличие от турбопривода с противодавлением для конденсационного турбопривода внутренний относительный КПД по состоянию перед соплами определяется не по процессу в диаграмме , а из энергетического баланса турбопривода по формуле

,

где - внутренняя мощность турбопривода, кВт;

- поправка к мощности на отклонение давления в конденсаторе в условиях опыта от расчетного, кВт;

- расход пара в конденсатор, т/ч;

- располагаемый перепад тепла от состояния перед соплами до расчетного противодавления, ккал/кг.

При приведении мощности на валу турбопривода к постоянному давлению в конденсаторе зависимость будет представлена кривой с наклоном к началу координат.

Полученная в результате испытания зависимость расхода пара на турбопривод от расхода питательной воды отвечает фактической характеристике пароводяного тракта энергоблока, имевшей место при проведении испытаний. При иной характеристике пароводяного тракта зависимость будет другой.

Для характеристики справедливо замечание о влиянии температуры пара на величину (см. разд.3.1.2).

4.2.1. Схема расположения и перечень точек измерения при испытании турбонасоса для получения указанных в разд.4.1 зависимостей и характеристик турбонасосного агрегата показана на рис.7 и в табл.10.

4.2.2. При организации измерений расхода, температуры и давления следует руководствоваться действующими нормами и правилами [1-4], а также указаниями п.2.2.3.

4.2.3. Как указывалось выше, определить мощность на валу насоса для рассматриваемого типа турбопривода можно только термодинамическим способом, для чего надлежит с высокой степенью точности измерить разность температур воды на входе в насос и выходе из него (на схеме рис.7 точки 31). Для этой цели используется дифференциальная схема измерения ЭДС термопарами или платиновыми термометрами сопротивления с помощью универсального высокоточного вольтметра Щ-68003 или другого прибора такого же класса.

Точность измерения разности температур должна составлять 0,05-0,1 °С; в этом случае при нагреве воды в насосе на 5-6 °С мощность насоса и соответственно его КПД определяется с погрешностью в 1-2%. Поскольку устройства для точного измерения разности температур промышленностью пока не выпускаются, при испытании турбонасосов этого типа использовались устройства, изготовленные специализированными организациями, проводившими испытания энергетического оборудования (например, ПО "Союзтехэнерго" и его предприятия - "Южтехэнерго", "Уралтехэнерго" и "Донтехэнерго").

Для обеспечения максимально возможной точности измерения разности температур датчики ЭДС должны помещаться в однотипные гильзы, установленные на входе в насос и выходе из него и хорошо изолированные от влияния окружающей среды.

На входе в насос измерение должно производиться до ввода потока воды от гидропяты, чтобы была обеспечена однородность поля температур в основном потоке питательной воды по всему сечению трубопровода. Датчики ЭДС (термопары, термометры сопротивления) должны быть тщательно протарированы, определены поправки, которые должны учитываться при обработке результатов испытаний.

4.2.4. Как видно из схемы рис.7, разность температур измеряется только на главном питательном насосе; повышение температуры воды в предвключенном насосе слишком незначительно, чтобы его можно было измерить достаточно точно. Поэтому мощность предвключенного насоса, составляющая менее 10% общей мощности турбонасоса, определяется из расчетных данных завода.

4.2.5. На схеме рис.7 показано минимально необходимое для составления основных характеристик количество точек измерения. При необходимости более детального исследования число точек измерения может быть увеличено, например, за счет измерения расхода конденсата на концевые уплотнения предвключенного насоса и др. (см. также разд.3.2).

4.3.1. Программа испытаний предусматривает проведение 12-14 опытов продолжительностью около 1 ч каждый. Испытание должно проводиться при изменении нагрузки энергоблока от максимальной до минимальной и обратно с таким расчетом, чтобы при снижении и при повышении нагрузки было проведено по 6-7 опытов. Энергоблок должен работать по нормальной эксплуатационной схеме с включенной системой регенерации. Параметры пара перед главной турбиной должны поддерживаться близкими к номинальным. См. также п.2.3.9.

4.3.2. Поскольку на энергоблоках с конденсационными турбоприводами питательных насосов установлено по два турбонасоса, при проведении опытов необходимо соответствующим изменением частоты вращения поддерживать равные нагрузки на обоих турбонасосах (испытываемом и втором турбонасосе энергоблока, работающем параллельно), что будет отвечать нормальным расчетным условиям работы турбонасосов на общий пароводяной тракт энергоблока.

Неравенство нагрузок турбонасосов приведет к искажению режима испытываемого турбонасосного агрегата. Так, например, при большей нагрузке испытываемого турбонасоса при заданной нагрузке энергоблока (давлении в камере отбора пара на турбоприводы) открытие регулирующего клапана будет больше, нежели при нормальном режиме с равными нагрузками турбонасосов, что скажется на величине располагаемого перепада тепла и приведет к некоторому уменьшению расхода пара. При незначительном отклонении нагрузок турбонасосов это искажение, однако, будет несущественным.

4.3.3. Для того, чтобы получаемая из испытания зависимость отвечала нормальной характеристике пароводяного тракта, во время проведения опытов следует поддерживать минимальный принятый в эксплуатации перепад давлений на РПК и номинальное давление пара перед СК главной турбины.

Регистрация показаний приборов должна вестись через следующие промежутки времени: расход питательной воды, расход пара на турбопривод, давление воды на выходе из главного насоса, разность температур воды на входе в главный насос и выходе на него, частота вращения - через 2 мин, остальные измерения - через 5 мин.

4.3.4. Режимы турбонасоса с отводом воды из промежуточной ступени целесообразно оценивать расчетным путем (см. п.2.3.6).

4.4.1. Расчет характеристик главного и пpeдвключенного насосов

Порядок расчета показан в табл.11, куда вносятся обработанные результаты измерений и по которой ведется расчет остальных показателей по приведенным в ней формулам. Порядок расчета основных напорных характеристик главного насоса идентичен расчету разд.3.

Таблица 11

Обработка результатов испытаний для получения характеристик главного и предвключенного насосов

Характеристики предвключенного насоса рассчитываются аналогично. Для ПН в связи с малым различием удельных весов воды на входе в насос и выходе из него и в расчете можно принимать средний удельный вес воды на входе и на выходе .

4.4.2. Расчет мощности и КПД главного питательного насоса (табл.12)

Таблица 12

Расчет мощности и КПД главного питательного и предвключенного насосов

Мощность главного насоса в условиях опытов определяется по повышению энтальпии воды, протекающей через насос, по формуле (вывод формулы приведен в приложении 2):

,

где - полезная подача насоса, т/ч;

- энтальпия воды на выходе из насоса, ккал/кг;

- энтальпия воды на входе в насос до смешения с потоком воды после гидропяты, ккал/кг;

- протечка воды через I-й отсек уплотнения, т/ч;

- энтальпия воды на выходе из гидропяты.

Учитывая, что с высокой степенью точности специальным устройством измеряется разность температур воды на выходе из насоса и на входе в него, должен быть выбран следующий порядок определения энтальпий воды.

По термодинамическим таблицам для и определяется энтальпия воды на выходе из насоса . На основании точно измеренной разности температур определяется температура воды на входе в насос до ввода потока из гидропяты, и по данным и по таблицам находится энтальпия .

Мощность главного насоса, определенная указанным выше способом, является внутренней мощностью и не учитывает потерь в подшипниках и уплотнениях насоса , которые зависят от частоты вращения и принимаются по расчетным данным завода.

Мощность на валу главного насоса равна:

.

КПД главного насоса определяется как отношение полезной мощности насоса к мощности на валу насоса .

4.4.3. Расчет мощности предвключенного насоса (табл.12)

В связи с незначительным повышением энтальпии в предвключенном насосе определение мощности термодинамическим способом практически невозможно; поэтому мощность предвключенного насоса рассчитывают, принимая КПД насоса по расчетным данным завода. Если фактический КПД предвключенного насоса и отличается от расчетного, то сколь-либо значительной погрешности в определение мощности насосной группы в целом и соответственно мощности турбопривода это внести не может, так как мощность предвключенного насоса составляет менее 10% мощности главного насоса.

Для определения мощности предвключенного насоса в условиях опытов используется расчетная зависимость КПД предвключенного наcoca от объемной подачи при данной принятой в расчете частоте вращения .

Мощность на валу предвключенного насоса подсчитывается по фактическим опытным значениям полезной подачи насоса и напора насоса по известной формуле

.

КПД насоса для условий опыта определяется, исходя из следующих положений. КПД центробежных насосов для подобных режимов при различной частоте вращения равны. Подобные режимы характеризуются подачей, прямо пропорциональной частоте вращения, и напором, прямо пропорциональным квадрату частоты вращения, т.е.

и .

Исходя из этого, имея расчетную кривую КПД при , КПД предвключенного наноса в условиях опыта можно найти по расчетной кривой при значении подачи

.

Повышение энтальпии (ккал/кг) воды в предвключенном насосе определяется по формуле

(ккал/кг).

4.4.4. Данные по насосной группе в целом

Как указывалось выше, для турбонасоса рассматриваемого типа целесообразно характеристики насосов составлять по насосной группе в целом, включающей главный питательный насос и предвключенный насос с редуктором. В табл.13 сведены данные по насосной группе в целом в условиях опытов, полученные на основании измерений и расчетов параметров каждого насоса в отдельности (см. табл.11 в 12).

Таблица 13

Обработка результатов испытаний для получения характеристик насосной группы (главный насос и предвключенный насос с редуктором)

При определении суммарного напора , развиваемого насосной группой, были учтены потери напора в соединительной трубе между ПН и ГН, которые, как правило, весьма незначительны и практически не влияют на характеристику насоса. Если эти потери не превышают 5-6 м вод.ст. при номинальной подаче, то ими при определении можно пренебречь.

При значительных потерях давления фактический напор насосной группы должен быть уменьшен на значение потерь в соединительном трубопроводе. На значении КПД насосной группы эти потери напора практически не скажутся, так как снижение напора, согласно принятой методике определения КПД главного насоса, изменит лишь полезную мощность предвключенного насоса, доля которой в полезной мощности всей насосной группы составляет всего 5-10%.

Рис.8. Схема теплового процесса в диаграмме конденсационного турбопривода

Согласно этой таблице, на основании полученного термодинамическим способом значения мощности на валу насоса (на валу турбопривода) определяется характеризующий экономичность турбопривода внутренний КПД по состоянию пара перед стопорным клапаном и перед соплами, соответствующий номинальному давлению в конденсаторе . Однако измеренный расход пара на турбопривод отвечает давлению в конденсаторе в условиях опытов. Поэтому производится расчет приведенного расхода пара на турбопривод для принятого за номинальное давление в конденсаторе по указанной в табл.15 (п.21) формуле. Поскольку расход пара и давление перед соплами , а следовательно, и располагаемый перепад тепла связаны один с другим, расчет приходится вести методом последовательного приближения; практически оказывается достаточным одно уточнение расхода пара. Методика расчета иллюстрируется численным примером в табл.15.

На энергоблоках, в составе которых имеются два турбонасоса с конденсационными турбоприводами, последние могут иметь дополнительно обводные (перегрузочные) клапаны, открывающиеся при выходе из строя одного из турбонасосов для сохранения энергоблока в работе. В случае необходимости получения характеристик турбопривода в зоне нагрузок с открытыми обводными клапанами данные, полученное из опытов с открытыми обводными клапанами, обрабатываются так же, как указано в табл.15; методика обработки результатов остается прежней, поскольку КПД турбопривода подсчитывается исходя из мощности насосной группы, определяемой по повышению энтальпии воды в насосе, т.е. независимо от изменившегося в результате открытия обводного клапана процесса расширения пара в турбоприводе. Необходимо учитывать, что с момента начала открытия обводного клапана внутренний КПД турбопривода падает; при значительном открытии обводного клапана, когда расход пара через обводимые ступени сильно сокращается, КПД устанавливается на практически постоянном, но более низком, нежели до открытия перегрузочного клапана, уровне. Давление в камере перегрузки, которое в данном случае должно также измеряться, с начала открытия обводного клапана растет более резко.

Влияние открытия обводного клапана находит отражение на соответствующих графиках характеристики турбопривода. Снижение КПД турбопривода после открытия обводного клапана может увеличить крутизну кривых зависимостей и в диапазоне работы с открытым обводным клапаном.

4.8.1. На основании получаемых в результате испытаний данных (см. табл.14) строятся графики (см. рис.3, а , б , г-ж ) относящиеся к насосной группе.

График рис.3, в - - строится следующим образом: значения КПД насосной группы, полученные в опытах (см. табл.13), откладываются при значениях подач, соответствующих для данной частоты вращения.

4.8.2. Графики характеристики турбопривода (см. рис.3, и , к ) строятся по данным табл.15 в условиях испытания. Для построения же графиков рис.3, з , л , м используется значение расхода пара на турбопривод, приведенное к номинальному давлению в конденсаторе . Если в условиях испытания характеристика тракта энергоблока отличалась от рассчитанной при минимальном перепаде давления в РПК и номинальном давлении перед стопорным клапаном главной турбины, полученные значения приведенного к номинальному противодавлению расхода пара на турбопривод должны быть скорректированы, как указано в п.3.7.2, и зависимость должна строиться по скорректированным таким образом точкам.

Следует учесть, что на основании полученных в результате испытаний зависимостей может быть расчетным путем определена зависимость для любой характеристики пароводяного тракта энергоблока аналогично изложенному в разд.3.7.3 с использованием методики и формул табл.15. При этом одним из условий этой зависимости будет принятое за номинальное давление в конденсаторе турбопривода , которое и надлежит закладывать в расчет.