На главную

Статьи, публикации, архив номеров  

«     2018     2017  |   2016  |   2015  |   2014  |   2013  |   2012  |   2011  |   2010  |   2009  |   2008  |   »
«     Январь  |   Февраль  |   Март  |   Апрель  |   Май  |   Июнь  |   Июль  |   Август  |   Сентябрь  |   Октябрь  |   Ноябрь  |   Декабрь     »

Технологии

01.04.2015 Совершенствование насосного оборудования энергетических установок

 

Совершенствование насосного оборудования энергетических установок

 

В период восстановления послевоенной экономики, в 1950-е гг., в СССР было принято решение об ускоренном развитии тепловой энергетики на базе сооружения ГРЭС и ТЭЦ как по блочной схеме, так и по схеме с поперечными связями, с использованием оборудования повышенной единичной мощности. Вначале это касалось энергоблоков на докритические параметры мощностью 100, 150 и 200 МВт, для которых потребовалось создание питательных, конденсатных и сетевых насосов на повышенные параметры и температуры. Изготовленное и поставленное на объекты энергетики насосное оборудование по своим показателям соответствовало лучшим зарубежным образцам того времени и позволило успешно решить поставленную перед энергетиками задачу по строительству и вводу в эксплуатацию энергоблоков.

 

В середине 1960-х гг. потребовались разработка и создание уникального оборудования для энергоблоков на сверхкритические параметры мощностью 250, 300, 500, 800 и 1 200 МВт.

Сегодня у большинства государств, особенно у тех, которые не обладают энергоресурсами, возникла необходимость перехода на жесткий режим энергосбережения.

В связи с этим в Европейском союзе правовой базой стал основополагающий документ Европарламента 2005/32/ЕС «Директива по определению требований, предъявляемых к проектированию изделий, потребляющих электроэнергию», в соответствии с которым энергопотребление к 2020 г. должно быть уменьшено на 40 %.

Актуальность решения проблемы энергосбережения очевидна, так как энергия, потребляемая при работе действующего насосного парка, составляет весьма существенную долю в энергетическом балансе и оценивается в среднем до 22 % всей вырабатываемой электроэнергии.

 

 

С целью исполнения этих требований Европейская ассоциация производителей насосов (Europump) в 2005 г. приступила к разработке программы энергосбережения для насосного оборудования, в которой предусматривается экономия 40 %.

Анализ возможных путей снижения энергопотребления насосного оборудования показывает, что за счет повышения эффективности самого насоса можно сэкономить до 3 % энергии, за счет совершенствования подбора насоса для данной конкретной системы – до 4 %, при усовершенствовании монтажа, наладки и обслуживания – 3 %. Посредством оптимизации всей насосной системы 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 со сложностью процесса, разнообразием условий и масштабами выполнение данной работы возможно лишь совместными усилиями производителей и потребителей.

Учитывая, что в генерирующих установках наиболее энергоемкую и ответственную группу объектов насосных систем составляют питательные насосы, представляется рациональным рассмотреть перспективы экономии электроэнергии, потребляемой именно этой группой насосов.

Как известно, основные параметры питательных насосов центробежного типа с приводом от электродвигателя определены ГОСТ 22337-77 [1]. До введения указанного стандарта в действие поставка питательных насосов осуществлялась по отдельным, согласованным с заказчиком техническим условиям на параметры, необходимые для питания котлоагрегатов энергетических блоков.

С начала производства и по мере накопления научно-технического и производственного опыта, совершенствования технологии, создания новых материалов и конструктивных решений питательные насосы постоянно совершенствовались как в части экономичности, так и по показателям качества и надежности.

Фактическая экономичность питательных насосов, выпускаемых в настоящее время АО «Сумский завод «Насосэнергомаш», находится на современном техническом уровне (см. табл.). В таблице представлено сравнение данных с показателями ГОСТ 22337-77, а также расчет уменьшения фактических энергозатрат на привод насосов. Из приведенной таблицы видно, что достигнутая экономия связана только с усовершенствованием проточной части насосов.

 

Таблица

Типы насосов и их экономические характеристики


Типы насосов

Экономичность насоса, %

Экономия потребляемой насосом мощности, кВт

Количество насосов, установленных на ТЭЦ и ГРЭС России, шт.

Годовая экономия электроэнергии от модернизации всех насосов, млн кВт•ч

По ГОСТ 22337-77 или ТУ

По состоянию на 01.01.2014 г.

12 ПД-8,
ПД 650-160
(ПД 650-160-2)

78


86

30

270

38,88

ПЭ 270-150
(ПЭ 240-160)

76


80

72

1 100

285,12

ПЭ 380-185-2, ПЭ 380-185-5
(ПЭ 380-185-6)

78


80

61

300

87,84

ПЭ 380-200-2, ПЭ 380-200-5
(ПЭ 380-200-6)

78


80

68

300

97,92

ПЭ 500-180-2, ПЭ 500-180-4
(ПЭ 500-180-6)

78


81,5

134

240

115,776

ПЭ 580-185-2, ПЭ 580-185-3, ПЭ 580-185-5
(ПЭ 580-185-6)

81


83

87

450

140,94

ПЭ 580-200-2, ПЭ 580-195, ПЭ 580-195-5
(ПЭ 580-195-6)

81


83

92

450

149,04

ПЭ 600-300, ПЭ 60-300-2,
ПЭ 600-300-3
(ПЭ 600-300-4, ПЭ 600-300-5)

77


80

238

90

4,284

ПЭ 720-185-2, ПЭ 720-185-3
(ПЭ 720-185-6)

82


84

105

100

37,8

 

Примечания:

1. В скобках указаны марки насосов на замену насосов, установленных на электростанциях.

2. Годовой фонд работы энергоблока принят равным 7 200 ч. В случае, когда в блоке установлено 3 питательных насоса (2 рабочих + 1 резервный), годовой фонд работы каждого насоса принят равным 4 800 ч, если 2 насоса (рабочий + резервный), то 3 600 ч.

3. Годовой фонд работы насоса типа ПЭ 600-300 (200 ч) определяется его функциональным назначением (пускорезервный насос) и высокой надежностью работы основного турбопитательного насоса по состоянию на сегодняшний день.

4. Количество насосов, находящихся в эксплуатации на энергетических установках Российской Федерации, указано на основании информации заводов – изготовителей насосного оборудования (не исключена возможность уточнения данных).

 

Многолетний опыт эксплуатации питательных насосов показал, что к основным направлениям экономии электроэнергии, потребляемой питательными насосами, помимо совершенствования конструктивных схем насосов, можно отнести следующие:

1. Уточнение необходимых параметров насосного агрегата для каждого конкретного объекта. Опыт строительства энергетических объектов блочного типа показывает, что при их эксплуатации часто сталкиваются с завышенным напором питательных насосов. Так, на Сургутской ГРЭС-1 [2] на блоках мощностью 210 МВт установлены питательные насосы ПЭ 720-185-2 с номинальными параметрами: подача – 720 м3/ч, напор – 2 030 м. На основании проведенного анализа было выяснено, что для обеспечения необходимого напора питательной воды котла в насосе необходимо оптимизировать количество ступеней с дополнительной доработкой рабочих колес. При этом напор насоса был снижен на 155 м – до 1 875 м. Основываясь на результатах, которые последовали за этим испытанием, оказывается возможным дальнейшее снижение напора до 1 830 м. При этом обеспечиваются следующие режимы:

• подача – 720–730 м3/ч, мощность блока – 210 МВт, перепад на РПК – 18 кгс/см2;

• подача – 764–769 м3/ч, мощность блока – 215 МВт, перепад на РПК – 9 кгс/см2.

Годовая экономия электроэнергии на одном насосе с напором 1 875 м составила около 1,7 млн кВт•ч.

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.

2. Использование механических торцовых уплотнений вала взамен щелевых (лабиринтных).

По данным проведенного анализа [3], попадание холодного конденсата в напорный патрубок насоса при использовании щелевых уплотнений приводит к необходимости дальнейшего подогрева конденсата в цикле регенерации высокого давления (в ПВД). Исключение такого подогрева повышает экономичность теплового цикла блока, что оценивается в ~3,5 % мощности питательного насоса.

3. Учет особенностей эксплуатации насосов в технологической системе электростанций.

На энергоблоках ГРЭС мощностью 300 МВт и на теплофикационных энергоблоках с турбинами Т-250/300-240 Уральского турбомоторного завода для питания котлоагрегатов установлен питательный узел, стоящий из:

• основного питательного турбонасоса 100 % производительности ПТН-1100-350 (ОСПТ 1150) с приводом от паровой турбины. Номинальная частота вращения ротора насоса (n) – 5 150 об/мин;

• пускорезервного питательного электронасоса 50 % производительности типа ПЭ 600-300-2 (3). Номинальная частота вращения ротора насоса (n) – 6 300 об/мин;

• трех бустерных насосов ПД 650-160 с приводом от электродвигателя с частотой вращения (n) 2 970 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 насос (два в резерве).

Питательная группа обеспечивает питание как однокорпусного котлоагрегата (моноблок), так и двухкорпусного котлоагрегата (дубль-блок), состоящего из двух параллельных секций.

В системе Мосэнерго установлено 19 теплофикационных блоков Т-250/300-240, практика эксплуатации которых свидетельствует, что:

• в работе постоянно находятся два бустерных насоса независимо от того, какой питательный насос (основной или пускорезервный) задействован;

• при работе на ПТН подача питательной во-

ды колеблется от 1 030 м3/ч (максимальный режим блока, n ~4 800 об/мин) до 530 м3/ч (минимальный режим блока, n ~3 400 об/мин).

 

 

Анализ характеристик бустерного насоса ПД 650-160 показывает, что диапазон подач колеблется от 130 м3/ч с напором 180 м до 1 100 м3/ч с напором 105 м. Как известно, энергоблоки значительную часть времени работают в недогрузочном режиме с подачами питательного насоса от 800 до 530 м3/ч, с включенным насосом типа ПТН. Бескавитационная работа основного насоса может быть обеспечена включением в работу только одного бустерного насоса ПД 650-160. 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 тыс. до 1 млн кВт•ч.

Для подтверждения возможности такого функционирования питательной группы требуется только экспериментальная проверка на действующих станциях с участием всех заинтересованных организаций.

Заслуживает внимания вопрос о модернизации проточных частей на существующем парке насосов с применением малоизносных незадираемых сплавов (МНС), что позволит увеличить межремонтный период насосов в 1,5–2 раза, а также повысить их надежность и экономичность. По приводимым данным [2], среднегодовое снижение экономичности насосов ПЭ 720-185-2 с использованием МНС составило 0,29 %.

В дополнение 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 вибраций подшипниковых узлов в 2–3 раза, а также за счет применения новых конструкционных материалов для изготовления корпусных деталей [4].

На сегодняшний день питательные насосы в таком исполнении обеспечивают продолжительность работы блока между капитальными ремонтами до 6 лет.

 

 

Выводы

1. Применение усовершенствованных проточных частей в питательных насосах, установленных только на блоках мощностью 150–200 МВт, в масштабах крупного государства может обеспечить снижение энергопотребления от 0,2 до 0,5 млрд кВт•ч.

2. Решение данной задачи на достаточно большом количестве предприятий-потребителей требует координации и совместных усилий энергетиков и предприятий – изготовителей насосной продукции.

 

Андрей РУДЕНКО,
директор НТЦ – генеральный конструктор АО «Сумский завод «Насосэнергомаш»,
Анатолий ИЛЬЧЕНКО,
главный конструктор проекта ОАО «ВНИИАЭН»,
Сергей ТРИШКИН,
директор программы ООО «УК «Группа ГМС»

Литература

1. ГОСТ 22337-77. Насосы центробежные питательные. Основные параметры.

2. Тишанинов И. А., Елин В. К. Опыт реконструкции и эксплуатации питательного насоса ПЭ 720-185-2 с уплотнительными кольцами из модифицированного чугуна КЭЧ 130´15 // Электрические станции. – 1994. – № 2.

3. Анализ экономичности лабиринтовых концевых уплотнений высокооборотных питательных насосов. – Челябинск: ВОФВТИ, 1965.

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

 

АО «Сумский завод «Насосэнергомаш» (Группа ГМС)

Привокзальная пл., 1,

г. Сумы, 40011, Украина

Тел.: +38 (0542) 70-00-44

Факс: +38 (0542) 70-00-45

E-mail: info@nempump.com

www.grouphms.ru, www.nempump.com
ИНН 098077520391

 

Контакты

Беларусь: 220121, г. Минск
а/я 72
Тел.: +375 (17) 385-94-44,
385-96-66

Факс: +375 (17) 392-33-33
Gsm: +375 (29) 385-96-66 (Vel)

Е-mail: energopress@energetika.by
E-mail отдела рекламы:
reklama@energetika.by

© ОДО Энергопресс, 2003—2009. Все права защищены.
Мониторинг состояния сайта
Создание сайта Атлант Телеком