Выбор правильного насоса для электростанций
Газотурбинные электростанции с комбинированным циклом (ПГУ) создают сложные проблемы для насосов и сопутствующего оборудования, такого как клапаны и уплотнения.&NBSP ;
Высокие рабочие температуры и давления характерны для многих приложений, работающих на парогазовых установках. Также ожидается, что парогазовые установки будут справляться с быстрыми изменениями нагрузки и должны часто запускаться и останавливаться. В результате насосы должны быть спроектированы и выбраны для работы в жестких переходных режимах.
ИЗОБРАЖЕНИЕ 1: Насос с кольцевой секцией диффузора (изображения предоставлены Флоусерв )&NBSP ;
Типичная установка с комбинированным циклом может иметь от 50 до 100 насосов. Эти типы насосов обычно включают в себя:
многоступенчатые, межопорные, секционные насосы (ВВ4)
вертикальные, мокрые, одноступенчатые насосы (ВС1 )
вертикальные, герметичные, многоступенчатые насосы (ВС6 )
горизонтальные одноступенчатые насосы с осевым разъемом (ВВ1 , ББ2 )
насосы общего назначения с односторонним всасыванием (ОН1 )
насосы высокого давления и температуры прямого всасывания (ОН2)
дренажные насосы (ВС4 , ВС5 )
жидкостно-кольцевые вакуумные насосы&NBSP ;
ИЗОБРАЖЕНИЕ 2: Бочковой насос с двойным корпусом
Главные питательные насосы
Главный питательный насос предназначен для подачи питательной воды из барабана низкого давления (НД) на входы экономайзеров секций среднего (ПД) и высокого давления (ВД) котла-утилизатора (КУ).&NBSP ;
Многоступенчатые, встроенные диффузорные насосы с кольцевой секцией чаще всего используются для этой цели в установках с комбинированным циклом.
Иногда клиенты указывают для этих приложений конструкцию с двойным корпусом. &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ; &NBSP ;&NBSP ;
Питательная вода для котлов химически очищается до высокой степени чистоты, что делает ее более агрессивной, чем необработанная вода. В результате компоненты для работы с жидкостью (например, кожухи ступеней, диффузоры и рабочие колеса), которые воспринимают высокие скорости жидкости, должны быть изготовлены из 12-процентного хрома (CA6NMN), чтобы избежать эрозионно-коррозионного повреждения.
ИЗОБРАЖЕНИЕ 3 (слева): Конденсатный насос с рабочим колесом первой ступени одинарного всасывания.
ИЗОБРАЖЕНИЕ 4 (справа): конденсатный насос двойного всасывания первой ступениВ результате получается надежная, пластичная деталь с максимальной твердостью поверхности, которая представляет собой идеальное сочетание характеристик детали. междугородний — это процесс сварки, при котором металлический порошок металлургически связывается с основным материалом. Благодаря контролируемому и локализованному подводу тепла этот процесс может применяться к различным основным металлам без деформации или необходимости термообработки после сварки.
Производительность всасывания, хотя и важна для всех насосов, представляет собой проблему для высокомощных насосов в подпитке котлов.&NBSP ;
Доступный чистый положительный напор на всасывании (НПШа ) ограничен физической высотой всасывающего резервуара, но для достижения оптимальной производительности и длительного срока службы необходимо поддерживать определенные предельные соотношения НПШа и NPSHr (NPSHr ). Рабочее колесо первой ступени выбирается с особой тщательностью и часто имеет увеличенное всасывающее отверстие или, в некоторых случаях, конструкцию с двойным всасыванием.
Насосы имеют промежуточное всасывающее соединение для подачи потока в секцию ПД котла-утилизатора. Питающие насосы котлов подвержены внезапным колебаниям нагрузки и работе в различных условиях эксплуатации. В результате типичным подшипниковым узлом являются радиальные подшипники скольжения и упорные подшипники с самоустанавливающимися подушками в устройствах мощностью более 4000 лошадиных сил (л.с.).&NBSP ;
Питающие насосы могут иметь прямой привод или привод с регулируемой скоростью с использованием гидравлических муфт или частотно-регулируемых приводов (ЧРП ).
Наиболее распространенной конфигурацией является 2 x 100 процентов на КУ .
Насосы для откачки конденсата&NBSP ;
Насосы для отвода конденсата используются для перекачки конденсата из горячего колодца конденсатора на вход экономайзера низкого давления котла-утилизатора. Наиболее распространенными конфигурациями являются 2 насоса производительностью 100 % или 3 насоса производительностью 50 % на конденсатор (не на КУ ).
Конструкция рабочего колеса первой ступени имеет решающее значение, поскольку конденсатные насосы должны работать с низким кавитационным запасом. Конденсатор работает при абсолютном вакууме примерно 0,65 фунта на квадратный дюйм (пси
) бар (0,045 бар абс.). Конденсат находится вблизи точки испарения с типичной температурой от 35°C до 40°C (от 95°F до 105°F). Это означает, что НПШа
на уровне жидкости в горячем колодце конденсатора равен нулю. В результате, герметичный вертикальный многоступенчатый насос обычно выбирается для&NBSP
;
это приложение.&NBSP
;
Для надежной работы конструкция рабочего колеса первой ступени должна включать:
удельная скорость всасывания (НСС ) ниже 12 000 для обеспечения стабильности потока в широком диапазоне операций
окружная скорость на входе рабочего колеса (скорость на входе) ниже 70 футов в секунду (фут/с)
устойчивый к кавитации материал, такой как 12-процентный хром&NBSP ;
Из-за высокого давления в этом критическом приложении рекомендуется использовать механическое уплотнение картриджного типа для герметизации насосов для жидкости. Соответствующие системы уплотнения насоса должны предотвращать попадание воздуха в насос, когда он находится в режиме ожидания под вакуумом. Планы API 13 и 32 позволяют это сделать.
Насосы охлаждающей воды конденсатора (против часовой стрелки )
Все тепловые электростанции выбрасывают большое количество тепла в окружающую среду, и парогазовая установка не является исключением. Типичная установка с комбинированным циклом с тепловым КПД 57 процентов будет выделять 43 процента тепла, поступающего с топливом. Около 9 процентов выйдет из дымовой трубы котла-утилизатора. Остальное удаляется охлаждающей водой, прокачиваемой через конденсатор.
Конденсаторы традиционно охлаждались водой с использованием либо прямоточных, либо закрытых (градирни) систем. Потребность в охлаждающей воде типичной парогазовой установки, использующей градирню, можно оценить примерно в 250 галлонов в минуту на мегаватт (МВт). В результате для установки с комбинированным циклом мощностью 750 МВт потребуется расход охлаждающей воды около 187 500 галлонов в минуту, который обычно распределяется между двумя насосами.&NBSP ;
Экологические требования во многих регионах больше не допускают прямоточное охлаждение из рек или озер. Даже обычные градирни с мокрым охлаждением могут быть проблемой, поскольку по-прежнему требуется забор воды для компенсации продувки, а также испарения и дрейфа из градирни. В результате конденсаторы с воздушным охлаждением становятся все более распространенными. Их первоначальные капитальные затраты намного выше, а тепловая эффективность установки может быть снижена на 3-4 процента в местах с высокой температурой окружающей среды.&NBSP ;
Наиболее частым выбором для этого применения является вертикальный одноступенчатый насос с полуоткрытым рабочим колесом.&NBSP ;
Однако, в зависимости от конкретных предпочтений конечного пользователя, могут использоваться одноступенчатые насосы двойного всасывания с горизонтальным разделением или насосы с бетонной улиткой.
ИЗОБРАЖЕНИЕ 5-7: Типы насосов охлаждающей воды конденсатора (против часовой стрелки )
Типы насосов против часовой стрелки
Независимо от типа конструкции эти критические элементы должны быть проверены для обеспечения оптимальной и надежной работы во всех режимах работы:
Обеспечьте достаточное погружение от низкого уровня воды, чтобы подавить завихрение, и обеспечьте достаточный НПШа для предотвращения кавитации при максимальном расходе или условиях биения.
Оцените варианты материалов для всех критических компонентов, особенно при работе с солоноватой или морской водой. Варианты материалов варьируются от углеродистой стали с покрытием до супердуплекса. При работе с морской водой или другими растворами с высоким содержанием хлоридов следует использовать сплав из нержавеющей стали с эквивалентным числом сопротивления точечной коррозии (ПРЕН ) более 40. (ПРЕН — это показатель относительной стойкости нержавеющей стали к точечной коррозии в среде, содержащей хлориды.) Значительное влияние оказывают хром (Кр ), молибден (Мо ) и азот (N). Формула ПРЕН , которая количественно определяет их соответствующий вклад, показана в уравнении 1: ПРЕН = 1 × %Кр + 3,3 × %Мо + 16 × %N
Более высокие значения ПРЕН указывают на большую коррозионную стойкость. &NBSP ;
При оценке материалов первая стоимость, хотя и важная, не должна быть единственным фактором. Следует учитывать общую стоимость жизненного цикла оборудования.
На производительность и надежность этих высокопроизводительных насосов против часовой стрелки большое влияние оказывает конструкция всасывающих конструкций, в которых они установлены. Стабильные условия работы насоса требуют равномерного распределения потока, приближающегося к всасывающему патрубку насоса. Стандарт Института гидравлики ANSI /ПРИВЕТ 9.8-2019 «Ротодинамические насосы для проектирования всасывания насоса» содержит рекомендации по конструкции всасывания насоса. Одним из наиболее проверенных методов прогнозирования производительности установки является ее дублирование с помощью испытания модели в физическом масштабе.&NBSP ;
&NBSP ;Насосы и системы (насосы и системы .ком )