energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2020-13-4-290-295energsecurity-730Research ArticleИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, РАСЧЕТЫENGINEERING, RESEARCH AND CALCULATIONSЭкспериментальные исследования изменения уровня и нагрева основного конденсата в ПНД смешивающего типаResults of experimental studies of changes in the level and heating of the main condensate in mixing-type LPHСухоруковаЕ. А.SukhorukovaE. A.

Атаманская ул., д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

3/6, Atamanskaya Str., Saint- Petersburg, 191167

ТрифоновН. Н.TrifonovN. N.

Атаманская ул., д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

3/6, Atamanskaya Str., Saint- Petersburg, 191167

КолпаковС. П.KolpakovS. P.

Атаманская ул., д. 3/6, 191167, Санкт-Петербург

3/6, Atamanskaya Str., Saint- Petersburg, 191167

KolpakovSP@ckti.ruОткрытое акционерное общество «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова (ОАО «НПО ЦКТИ»)РоссияJoint Stock Company «I. I. Polzunov Scientific and Development Association on Research and Design of Power Equipment» (JSC «NPO CKTI»)Russian Federation202018022021134290295Copyright © Сухорукова Е.А., Трифонов Н.Н., Колпаков С.П., 20212021Сухорукова Е.А., Трифонов Н.Н., Колпаков С.П.Sukhorukova E.A., Trifonov N.N., Kolpakov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/730

В тепловых схемах отечественных паровых турбин широкое применение нашли подогреватели низкого давления (ПНД) смешивающего типа с безнапорным струйным водораспределением и противоточным движением воды и пара. Выбор противоточного варианта движения сред обеспечивает максимально эффективный теплообмен. Однако, до настоящего времени актуальна техническая проблема обеспечения надежной работы ПНД во всем диапазоне расчетных нагрузок энергоблоков ТЭС и АЭС.

В процессе пусконаладочных работ и эксплуатации ПНД смешивающего типа турбин 800÷1200 МВт ТЭС и АЭС выявилось наличие металлических стуков в зоне обратного клапана, гидроударов в отсеке нагрева. Априорно указанные явления указывали на конструктивные недостатки ПНД или производственные дефекты при их изготовлении. Проведенные НПО ЦКТИ исследования показали, что периодические гидроудары в отсеке нагрева и металлические стуки происходят в следствие неравномерности распределения по окружности основного конденсата и подачи пара. Это приводит к поломке обратного клапана и разрушению перфорированных тарелок и нерасчетному нагреву воды в объеме кольцевой водяной камеры ПНД. Для выяснения причин возникших разрушений, разработки рекомендаций по реконструкции аппаратов и дальнейшего учета при проектировании были проведены две серии экспериментальных исследований на подогревателях смешивающего типа турбоагрегатов 800 МВт ПНСВ-2000-1 и ПНСВ-2000-2, изготовленных на ТКЗ «Красный котельщик». Цель экспериментальных исследований — определение изменения уровня воды в водяной камере и нагрева основного конденсата в элементах отсека нагрева при работе энергоблока в штатном режиме на нагрузках 400÷850 МВт. По результатам исследований уточнена методика расчета ПНД смешивающего типа с учетом выявленной неравномерности нагрева воды в водяной камере, разработаны и внедрены рекомендации по их реконструкции.  

In the thermal circuits of domestic steam turbines, mixing-type low-pressure heaters (LPH) with free-flow jet water distribution and counter-flow of water and steam are widely used. The choice of the counterflow variant of the media movement ensures the most efficient heat transfer. However, the technical problem of ensuring reliable operation of LPH in the entire range of design loads of TPP and NPP power units is still relevant.

During the commissioning and operation of mixing-type LPH in 800÷1200 MW turbines of TPP and NPP, the presence of metal knocks in the zone of the check valve, hydraulic shocks in the heating section were revealed. A priori, these phenomena indicated design flaws in LPH or manufacturing defects in their production. Research carried out by NPO CKTI specialists showed that periodic hydraulic shocks in the heating section and metal knocks occur as a result of uneven distribution around the circumference of the main condensate and steam supply. This leads to a breakdown of the check valve and the destruction of perforated plates and off-design heating of water in the volume of the annular LPH water chamber. To clarify the causes of the damage, develop recommendations for the reconstruction of the apparatus and further account for the design, two series of experimental studies were carried out on mixing-type heaters of 800 MW turbine units PNSV-2000-1 and PNSV-2000-2 manufactured at PJSC Krasny Kotelshchik. The purpose of the experimental studies was to determine the change in the water level in the water chamber and the heating of the main condensate in the elements of the heating compartment during normal operation of the power unit at loads of 400÷850 MW. Based on the results of the research, the method for calculating the mixing-type LPH has been refined, taking into account the revealed non-uniformity of water heating in the water chamber, recommendations for their reconstruction have been developed and implemented. 

ПНД смешивающего типанеравномерность нагрева водыэкспериментальные исследованияметодика расчетарекомендации по реконструкции ПНДmixing-type LPHuneven water heatingexperimental studiescalculation methodrecommendations for the reconstruction of LPHReferencesГотовский М. А. Актуальные проблемы систем регенерации паротурбинных установок. Конструкторские и научные проблемы совершенствования систем регенерации питательной воды и результаты их решения: монография / М. А. Готовский, Ю. Г. Сухоруков. LАР Lambert Academic Publishing 2015;: 239.Gotovsky M. A., Sukhorukov Yu. G. Actual problems of steam turbine plant regeneration systems. Design and scientific problems of improving feedwater regeneration systems and the results of their solution. Lap Lambert Academic Publishing. 2015;: 239.Ермолов В. Ф. Бездеаэраторные тепловые схемы / В. Ф. Ермолов, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков // Машиностроение. Энциклопедия в 40 т. Т. IV-19 Турбинные установки. – М.: Машиностроение 2015;: 165–174.Ermolov V. F. Deaeration-free thermal circuits / V. F. Ermolov, N. N. Trifonov, Yu. G. Sukhorukov // Mechanical Engineering. Encyclopedia in 40 t. T. IV-19 Turbine units. – M.: Mechanical Engineering, 2015;: 165–174.Gotovsky M. A., Ermolov V. F., Mikhailov V. E., Sukhorukov Yu. G., Trifonov N. N. On the prospects of using deaeratorless thermal scheams with direct contact low-pressure ueaters at new Nuclear power plants. Proceedings of ICONE22, July 7–11, 2014, Prague, Czech Republic ICONE22-30487.Gotovsky M. A., Ermolov V. F., Mikhailov V. E., Sukhorukov Yu. G., Trifonov N. N. On the prospects of using deaeratorless thermal scheams with direct contact low-pressure ueaters at new Nuclear power plants. Proceedings of ICONE22, July 7–11, 2014, Prague, Czech Republic ICONE22-30487.Есин С. Б. Разработка и опыт совершенствования схем регенерации и ее оборудования турбин мощностью 100–800 МВт / С. Б. Есин, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков, П. В. Егоров и др. // Надежность и безопасность энергетики 2017; 10(4): 340 – 347.Yesin S. B. Development and experience in improving regeneration schemes and its equipment for turbines with a capacity of 100– 800 MW / S. B. Yesin, N. N. Trifonov, Yu. G. Sukhorukov, P. V. Egorov et al. // Reliability and safety of energy 2017; 10(4): 340–347.Ледуховский Г. В. Исследование технологических процессов атмосферной деаэрации воды / Г. В. Ледуховский, В. Н. Виноградов, С. Д. Горшенин, А. А. Коротков / под общ. ред. Г. В. Ледуховского; ФГБОУВО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина» 2016;: 420.Ledukhovsky G. V. Research of technological processes of atmospheric deaeration of water / G. V. Ledukhovsky, V. N. Vinogradov, S. D. Gorshenin, A. A. Korotkov / under the total. ed. G. V. Ledukhovsky; FGBOUVO "Ivanovo state. energetic. un-t them. IN AND. Lenin." 2016;: 420.Есин С. Б. Исследование бездеаэраторной тепловой схемы и ее оборудования при переменных режимах работы энергоблока / С. Б. Есин, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков, П. В. Егоров // 2 Всероссийская спец. науч.- практическая конференция молодых специалистов «Современные технологии в энергетике»: – М. 2018;: 107–112.Yesin S. B. Investigation of a deaeration-free thermal circuit and its equipment under variable operating conditions of a power unit / S. B. Yesin, N. N. Trifonov, Yu. G. Sukhorukov, P. V. Egorov // 2 All-Russian special. scientific and practical conference of young specialists (with international participation) "Modern technologies in the energy sector": Sat. reports. – M. 2018;: 107–112.Пат. 2568027 Российская Федерация, МПК F 22 D 1/32. Смешивающий подогреватель системы регенерации паровых турбин/ Ермолов В. Ф., Трофимова О. Б., Сухоруков Ю. Г., Юдина Н. Г., Сухорукова Е. А., Мухин В. В., Большаков Е. А.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество «Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И. И. Ползунова». – № 2014148329/06; заявлено 01.12.14; Бюл. 2015; (31): 4.Pat. 2568027 Russian Federation, IPC F 22 D 1/32. Mixing heater of a steam turbine regeneration system / Ermolov V. F., Trofimova O. B., Sukhorukov Yu. G., Yudina N. G., Sukhorukova E. A., Mukhin V. V., Bolshakov E. A.; applicant and patent holder Joint Stock Company “I. I. Polzunov Scientific and Development Association on Research and Design of Power Equipment” – No. 2014148329/06; stated on 12/01/14; publ. 11/10/15, Bull. 2015; (31): 4.Сухорукова Е. А. Повышение надежности турбоустановок ТЭС и АЭС, в системе регенерации которых используются подогреватели смешивающего типа / Е. А. Сухорукова, Т. Г. Синцова, Е. К. Николаенкова, С. П. Колпаков // Надежность и безопасность энергетики 2020; 13(1): 35–40.Sukhorukova E. A. Improving the reliability of turbine units of TPPs and NPPs in the regeneration system of which mixing heaters are used / E. A. Sukhorukova, Т. G. Sincova, E. K. Nikolaenkova, S. P. Kolpakov // Reliability and safety of energy 2020; 13(1): 35–40.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.