Повышение надежности турбоустановок ТЭС и АЭС с подогревателями смешивающего типа в системе регенерации

При разработке конструкций смешивающих теплообменных аппаратов, применяемых в системе регенерации низкого давления для турбоустановок мощностью от 200 до 1200 МВт ТЭС и АЭС, особое внимание уделяется защите проточных частей турбины от попадания капельной влаги.

Многолетний опыт работ ОАО «НПО ЦКТИ» по исследованию, разработке и внедрению подогревателей низкого давления (ПНС) показал, что их установка в вакуумной зоне конденсатного тракта, а также в зоне относительно малого избыточного давления обеспечивает максимальную экономичность и надежность работы систем регенерации турбоустановки. Однако, незначительная разность рабочих давлений в корпусе ПНС и греющего пара из отборов паровых турбин, свойственная типовым вариантам подключения подогревателей, требует разработки дополнительных организационно-технических мероприятий по предупреждению попадания воды в турбину. Для стационарных режимов работы предусматривается две ступени защиты от повышения уровня в аппарате, обеспечивающие надежное удаление воды через систему аварийного перелива или путем остановки конденсатных насосов. В случаях аварийного сброса нагрузки турбоустановки процесс увеличения уровня в ПНС идет существенно быстрее, вплоть до вскипания всего объема конденсата.

Рассмотрены возможные условия образования и попадания капельной влаги в проточную часть турбины. Проведен анализ известных натурных и лабораторных исследований работы ПНС в наиболее неблагоприятных режимах эксплуатации (в частности, при сбросе нагрузки турбоустановки).

Приведено описание процесса вскипания воды в смешивающих ПНД при сбросе нагрузки турбины. Предложен вариант методики оценки времени набухания уровня воды в смешивающих ПНД. Представленные теоретические обоснования позволяют оценить время образования и роста пузырьков в деаэрированной воде. Исследуемый физический процесс характерен для условий работы смешивающих подогревателей системы регенерации низкого давления турбоустановок и представляет интерес для обоснования времени быстродействия системы защиты турбины от попадания влаги в турбину с обратным потоком пара.

1. Готовский 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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 с.

7. 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.

8. Синцова Т. Г. Расчетное обоснование безопасной работы турбины при обратном потоке пара из смешивающего подогревателя / Т. Г. Синцова, Н. Н. Трифонов, Ю. Г. Сухоруков, Е. К. Николаенкова // Национальный конгресс по энергетике: сб. материалов докладов. - Казань. 2014;: 409 - 414.

9. Куперштох А. Л. Фазовые переходы жидкость - пар в сильных электрических полях / А. Л. Куперштох, Н. В. Гаврилов, Е. В. Ерманюк // Современная наука: исследования, идеи, результаты, технологии. «НПВК Триакон». - Днепропетровск 2013; - 1(12): 389 - 395.