Нагнетательные машины электрических станций

Виды и классификация нагнетателей

Нагнетателями называются машины, служащие для перемещения жидкости и газов и повышения их потенциальной и кинетической энергии.

Известно, что большинство современных технологических процессов связано с перемещением потоков жидких и газообразных сред, и поэтому нагнетатели имеют очень широкое применение во всех отраслях промышленности, сельском и коммунальном хозяйствах.

В зависимости от вида перемещаемого рабочего тела нагнетательные машины подразделяются на две большие группы: насосы — машины, подающие жидкости; вентиляторы и компрессоры — машины, подающие воздух и технические газы.

Вентилятор — машина, перемещающая газовую среду при степени повышения давления е_р < 1,15 (степень повышения давления е_р — отношение давления газовой среды на выходе из машины к давлению ее на входе).

Компрессор — машина, сжимающая газ с е_р" 1,15 и имеющая искусственное (обычно водяное) охлаждение полостей, в которых происходит сжатие газов.

Согласно ГОСТ 17 398–72 насосы подразделяются на две основные группы: насосы динамические и насосы объемные.

В динамических насосах и нагнетателях передача энергии жидкости или газу происходит путем работы массовых сил потока в полости, постоянно соединенной с входом и выходом нагнетателя.

В объемных нагнетателях повышение энергии рабочего тела (жидкости или газа) достигается силовым воздействием твердых тел, например, поршней в поршневых машинах в рабочем пространстве цилиндра, периодически соединяемым при помощи клапанов с входом и выходом нагнетателя.

Классификация нагнетателей производится также по конструктивным признакам, давлению, развиваемому машиной, назначению в технологическом процессе.

На рис. 10.1 представлена классификация нагнетателей по принципу действия и конструктивным признакам.

Рис. 10.1. Классификация нагнетателей

На рис. 10.2 приведена схема динамического центробежного нагнетателя.

Рис. 10.2. Схема центробежного нагнетателя (насоса)

Рабочее колесо, снабженное изогнутыми лопатками У, вращается двигателем, расположенным в корпусе 2. Рабочее тело (жидкость, газ), входящее в центральную полость колеса через патрубок 2, заполняет весь корпус и криволинейные каналы колеса между лопатками У. При вращении рабочего колеса под действием центробежных сил масса рабочего тела, находящегося в этих каналах, повышает энергию потока и выбрасывается потоком в спиральный канал, охватывающий рабочее колесо. Далее поток поступает в напорный патрубок 4 и трубопровод 5.

Процесс всасывания и подачи в таких нагнетателях происходит непрерывно и равномерно (при постоянной скорости вращения рабочего колеса).

Схема простейшего объемного нагнетателя-насоса дана на рис. 10.3. Цилиндр 1 и клапанная коробка 2 плотно соединены в единый блок. В коробке размещены всасывающий 3 и напорный 4 клапаны. Поршень 5, двигаясь возвратно-поступательно, производит всасывание и подачу.

Ускорение поршня, двигающегося синусоидально, вызывает появление инерционных сил, влияющих на прочность ходовой системы нагнетателя и вызывающих разрывы сплошности потока. Это ограничивают допустимую скорость вращения кривошипного вала. Поэтому применяются объемные нагнетатели роторного типа, допускающие прямое соединение с высокоскоростными двигателями.

Рис. 10.3. Схема поршневого нагнетателя (насоса).

На рис. 10.4 дано представление о пластинчатом роторном нагнетателе. Массивный ротор 1 с радиальными прорезями помещен эксцентрично в корпус 2. В прорези вставлены прямоугольные стальные пластинки 3, свободно отжимаемые до упора в корпус центробежными силами. При вращении ротора двигателем рабочее тело будет всасываться через патрубок 4 и подаваться через полости переменного сечения 5 и б в напорный патрубок 7. Нагнетатель реверсивен: при изменении направления вращения ротора нагнетатель меняет направление потока рабочего тела.

Рис. 10.4. Схема роторного нагнетателя (насоса).

Для перемещения жидкостей и газов на электрических станциях и промышленных установках находят применение струйные нагнетатели (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Схема устройства струйного насоса.

Поток рабочей жидкости выходит с высокой скоростью через суживающееся сопло 1 в камеру 2, где устанавливается низкое давление. Под влиянием разности давлений на поверхности жидкости и в камере происходит подъем жидкости по трубе 3 и смешение ее с рабочей жидкостью, выбрасываемой из сопла. Смесь жидкостей — рабочей и поднимаемой по трубе 3 — транспортируется через диффузор 4 и напорную трубу 5 на высоту //.

Наибольшее распространение в промышленности и энергетике получили динамические лопастные насосы. Создаваемый ими напор может превышать 35 МПа, а подача — 100 000 м³ /ч в одном агрегате.

В теплоэнергетических установках для питания котлов, подачи конденсата в системе регенеративного подогрева питательной воды, циркуляционной воды в конденсаторы турбин, сетевой воды в системах теплофикации применяются центробежные насосы.

Центробежные и струйные насосы применяются на ТЭС в системах гидрозолоудаления.

Струйные насосы используются для удаления воздуха из конденсаторов паровых турбин и в абонентских теплофикационных вводах в качестве смесителей прямой и обратной воды.

Из объемных насосов в теплоэнергетике применяют поршневые насосы для питания паровых котлов малой паропроизводительности и в качестве дозаторов реагентов для поддержания требуемого качества питательной и котловой воды крупных котлов. Роторные насосы употребляются на электростанциях в системах смазки и регулирования турбин.

Для получения сжатого воздуха в качестве энергоносителя используются в основном поршневые компрессоры.

В теплоэнергетике для обеспечения энергетического цикла (котел-турбина-генератор) используют более 20 различных видов насосов.

Насосное оборудование теплоэлектростанций среди вспомогательного оборудования по установленной мощности занимает первое место.

По назначению, характеру работы, роду перекачиваемой жидкости и параметрам на ТЭС используются центробежные и осевые насосы различной конструкции. Это центробежные насосы низкого, среднего и высокого давления; одноступенчатые насосы с односторонним и двусторонним всасыванием, многоступенчатые насосы для чистой воды, насосы для масла, мазута и пр.

Если в качестве основного признака принять назначение насоса, то возможно деление на следующие группы:

I. Насосы, тесно связанные с работой основного эксплуатационного оборудования теплоэлектростанции и являющиеся особо ответственными механизмами, т. е. отвечающие основным и вспомогательным циклам работы станции:

) Насосы основных (непрерывных) циклов работы.

• 1. Цикл циркуляции воды.
• а) Циркуляционные для охлаждения пара в конденсаторах.
• б) Рециркуляционные для охлаждения циркуляционной воды (через пруды, холодильники, градирни и т. п.).
• 2. Цикл питательной воды.
• а) Конденсатные низкого давления.
• б) Конденсатные среднего давления.
• в) Конденсатные добавочные (конденсат греющего пара).
• г) Воздушные, мокровоздушные, эжекторные.
• д) Питательные, промежуточного подогрева.
• е) Питательные котлов.
• 3. Цикл теплопередачи.
• а) Сетевые.
• б) Бойлерные.
• 4. Цикл регулирования.
• а) Нагнетательные для питания сервомоторов регуляторов паровых турбин.
• 5. Цикл охлаждения основного оборудования.
• а) Охлаждение колосниковых балок котлов.
• б) Охлаждение подшипников турбин (основные и пусковые).
• в) Охлаждение трансформаторов.
• 2) Насосы вспомогательных циклов работы.
• 1. Цикл подготовки питательной воды.
• а) Подача сырой воды в испарители.
• б) Рециркуляционные (для охлаждения пара в испарителе).
• в) Подача конденсата из испарителя в конденсатный бак или аккумулятор.
• 2. Цикл подготовки топлива и удаление продуктов горения.
• а) Подача жидкого топлива (нефти и мазута) к бакам хранения и питания.
• б) Удаление золы гидравлическим способом.

И. Насосы, не связанные с основным эксплуатационным оборудованием станции, т. е. насосы, предназначенные для технических целей, и насосы разного назначения:

• 1) Насосы для технических целей.
• 1. Дренажные (грязевые) для откачки из колодцев.
• 2. Масляное хозяйство (очистка масла и пр.).
• 3. Откачка грязевых осадков из испарителей.
• 4. Для прострелки трубок конденсаторов или бойлеров (при их очистке).
• 2) Насосы разного назначения.
• 1. Пожарные.
• 2. Хозяйственные.
• 3. Разные.

К наиболее важным насосам, непосредственно влияющим на надежность и экономичность работы электростанции, относятся питательные, конденсатные, циркуляционные, сетевые и багерныс.

В наиболее трудных условиях работают питательные, конденсатные и багерные насосы вследствие особенностей рабочего процесса на тепловых электростанциях и требований, предъявляемых к их надежности и экономичности. Особо ответственна работа питательных насосов, которые на современных мощных электростанциях приравниваются к основному тепломеханическому оборудованию наряду с паровыми турбинами и котлами.