автореферат диссертации по энергетике, 05.14.10, диссертация на тему:Самозапуск насосных агрегатов в системах охлаждения ТЭС и АЭС

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ шош В.В.КУЙБЫШЕВА

РГб од

На правах рукописи

2 б ДПР 1993

НОВОАЕРЕЖКИН Борис Ростиславович

УДК 628.12

САМОЗАПУСК НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ В СИСТЕМАХ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЗС И АЗС

05.t4.10 • Гнлровлектростоицим н пмроанергете'ксвпе установки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических неук

МОСКВА 1993

Работа выполнена на кафедре использования водной внергаи Московского инженерно-строительного института им.В.В,Куйбышева

Научный'руководитель: доктор технических наук, профессор В .Я. Карелин

Научный консультант: кандидат технических наук Б.Б. Поспелов

Офвцв»л»вые опвов«вты«

доктор технических наук, профессор К.П. ВяшвекюД кандидат технических паук B.C. Эрдр*н5

Ведущая оргаввжацва: ВНИПИ Экупцхм

Защита сосгикгаг < ЯР » c^i-fi^ 1993 г.

я « /jZ чаи» ка шетш евцрамвцтаяап Совет Д.053.11.04 gpi Московском нюкенсрио-стрсктелыпйм кнештуте нмВ.В. KyStieasess во адресу: Москва, Спартаковская ул., 2, худ, 212

С диссертацией магою швюшпЫ в бабавотсяг МИСИ ям. В.В. Куйбишева

Просим Вас принять участие в ащюе в шнрдщц» onus а 2-я 8кэо«мцрах,скрешювых печать», по адресу : 129357, Мосгоа, Яросдеаскос шоссе, 26, МИСИ мк.В.В.Куиббявгяа. Совет гадствтута.

Автореферат paaoouui с > г, N

Учстш секретарь спсрашцмюшого сомп,

Н-НЛРШЕНЕВСКИЙ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

/Актуальность темы. Технический прогресс в тепловой и атомной энергетике сопровождается укрупнением энергоблоков. В связи с этим возрастает значение отрицательных последствий снижения мощности и остановок энергоблоков, вызванных авариями в технологичзскмх системах ТЗС и АЭС и, в частности, о системах технического водоснабжения. Один день простоя блока АЭС мощностью 1 млн. кВт приводит к убытсам в размере стоимости 24 ООО ООО кВт часов без учета снижения производства потребителей электроэнергии.

В проектах ТЭС и АЭС обычно отсутствует раздел - переходные процессы в системах охлаждения конденсаторов, а именно эти процессы чаще всего являются причиной аварий, т.к. именно во время переходных процессов параметры гидравлической системы значительно отличаются от номинальных значений: возможен разрыв сплошности потока, гидроудары, работа насосов при очень низких напорах VI о ломпажных режимах. Наиболее опасным из переходных процессов в системах охлаждения конденсаторов является самозапуск насосных агрегатов после кратковременного случайного перерыва питания. На одной из действующих АЭС самозапуск насосного агрегата вызвал разрыв стенок конденсатора и простой энергоблока в течение 15 суток.

Ужесточение требований к защите окружающей среды, увеличение единичной мощности блоков, использование в качестве охладителей воды градирен V или брызгал ьных бассейнов обусловливает увеличение длины напорных и сливных трубопроводов и каналов, что, в свою очередь, приводит к усложнению переходных процессов. Увеличение маневренности энергоблоков при высоких требованиях к надежности их работы вызывает необходимость учета переходных процессов а системах технического водоснабжения ЗС на стадии проектирования.

Рассматриваемые системы отличаются составом и высотным расположением сооружений от систем мелиорации, водоснабжения и канализации. Широко применяемые математические модели и программы расчета переходных процессов а ГЭС, ГАЭС, на сосны» станциях водопроводных и ирригационных каналов не учитывают сложных процессов, происходящих в конденсаторах турбин. Поэтому невозможно воспользоваться имеющимися программами расчета и результатами многочисленных исследований переходных процессов в этих системах. Отдельные исследования, выполненные для ряда энергетических объектов, не имели системного подхода. Таким образом, проблемы снижения динамических нагрузок на элементы разнообразных систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЗС во время переходных процессов, особенно при самозапусках насосов, м создание программ расчета самозапуска насоса в системах охлаждения конденсаторов турбин являются весьма актуальными.

Целью работы является повышение надежности работы энергоблоков ТЭС и АЭС путем снижения динамических нагрузок на элементы систем охлаждения конденсаторов турбин при самозапусках циркуляционных насосов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: -провести анализ процесса самозапуска циркуляционных насосов и его последствий в системах с различными компоновками, _

•проанализировать методы исследования переходных процессов в подобных гидравлических системах,

-разработать математические модели систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС для расчета переходных процессов на ЭВМ,

-создать алгоритм решения уравнений математической модели и программу расчетов,

-провести проверку работы программы путем сравнения результатов моделирования и натурных экспериментов,

-исследовать, самозапуск различных циркуляционных насосоа в системах с помощью математического моделирования,

•разработать рекомендации для проектировщиков и эксплуатационного персонала по снижению динамических нагрузок на элементы систем при самозапусках циркуляционных насосов различных систем охлаждение) конденсаторов турбин ТЭС и АЭС.

Методика исследований. Исследование гидромеханических переходных процессов, в системах охлаждения ТЭС и АЗС при самозапуске насосных агрегатов проводился методами математического моделирования с помощью ЭВМ в сопоставлении с результатами натурных испытаний.

Научная новизна работы заключается:

- в разработке математических моделей отдельных эламентоз и взей системы охлаждения,

- в создании алгоритма решении уравнений математической модели отдельных элементов системы, •

- в выявлении особенностей процесса самозапуска насосоа в различных компоновках систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЗС,

По материалам диссертационной работы соискателем получено Б авторских свидетельств.

Личный вклад автора заключается о разработка им математических моделей, алгоритмов и программ' расчзта переходных процессов в системах охлаждения конденсаторов турбин ТЭС и АЭС, проведении расчетов на ЭВМ, выявлении зависимостей параметров процесса и разработке рекомендаций по снижению дииамичэских нагрузок.

Достоверность результатов исследований подтверждается сходимостью результатов расчетов переходных процессов сданными экспериментальных исследований на ряде действующих объектов, повторением расчетов с разным шагом расчета по времени.

Практическая ценность работы заключается' о следующем:

- создано математическое обеспечение, позволяющео проводить оптимизацию переходных процессов в различных хомпоноаках систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС,

- проведены широкие исследования самозапуска циркуляционных насосоа систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС, позволившие аыязить закономерности изменения параметров систем при самозапускв насосов и наметить мероприятия по снижению динамических нагрузок.

- разработаны рекомендации для проектировщиков и оксплуатационного персонала по снижению динамических нагрузок на элементы различных компоновок систем охлаждения конденсаторов турбин.

Внедрение результатов исследований по диссертации и разработанных рекомендаций осуществлено на Калининской, Запорожской, Хмельницкой, Ровенской АЭС, Пермской, Нижневартовской, Сургутской ГРЭС, а также в проектах ТЭС Виндьячал и Майтон (Индия), Нанкин, Инкоу и Шаньтоу (Китай) и о проекте АЭС нового поколения (АЭС-НП-1000).

Материалы диссертации используются при проведении НИР и учебном, процессе в МИСИ им. В.В.Куйбышова.

Апробация работы: Основные положения работы представлены на международн а симпозиумах в г. Ленинграде, г. Нарве, г.Валеисия (Испания) о 1S91 г.

По результатам исследований опубликовано восемь печатных работ.

Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 242 страниц, в том числе: 163 стр. машинописного текста, 73 рисунка, 3 стр.таблиц, 7 стр. приложений и 22 стр. списка литературы из 157 наименований.

На аашнту ймносятст:

• математическая модель конденсатора пара турбин ТЗС, леясаще« в основе программы расчета переходных процессов с образованном разрывоз сплошности потока а различных компоновках систем охлаэдения конденсаторов турбин, позволяющей прогодитъ оптимизацию самозапуска циркуляционных иасосоа на стадии проектирования или на действующих объектах,

- результаты исследовании самозапуска насосных агрегатов в различных системах охлаждения конденсаторов турбич,

• рэаомондэции по снижению динамических нагрузок на элементы различных систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС при са^озапуске и циркуляционных насосов позволяющие принимать ратания на ранних стадия» проектирования.

СОДЕРЖАНИЙ РАЗОТЫ ^^

Во введении дано обоснованна актуальности выбранной темы, указаны цель и еадачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы.

В рдряб^ гляяд проведчн анализ процесса самозапуска насосов о системах охлаждения конденезтороз ТЭС и АЭС. Для сокращения простоев турбинных блокоэ, предотвращения перегрева кондзнсатороз и выбросов пара а атмосферу но ТЭС и АЗС обычно предусматривается самозапуск циркуляционных нзсосоэ системы охлаждения еемденезгороз при кратковременных перерывах в питании электродвигателя. Элоктричосхая цепь не рззбирается в течение времени Тс, и при восстановлении питания агрегат набирает номинальную частоту вращения. Значение Тс назначается элзктриками а пределах 3-9 и даже 15 с без учета процессов, происходящих о гидравлической система.

Условия работы насосного агрегата и изменение параметров системы при атом значительно отл»»чаются от такозых при обычном пуске насоса. Начальные условия при самозапуско насоса зависят от парамэтроа мгновенного режима работы системы о рдомзнт восстзнозлэния электропитания. Этот рэяим, о спою очередь, определяется характером процесса сстаноаки. зависящим от компоновки системы, в частности Еысотного расположения е® отдельных элвментоа, отношения геометрического напора к полное/, инерцией ооды и вращающихся масс насосного агрегата и, наконец, оэдерккой о восстановлении питания.

При отключении двигателя о г насоса по система дзмжотся еолнз снижения давления, В связи с большой длиной проточного тракта и изначально низкого давления а конденсаторе о последнем ео;мохмо образованна разрыаэ сплошности потока, Сямогапуск насосного агрегата вызывает ускоренное деижэние жидкости по системе, повышение давления со осой ео точках. Начинается заполнение и захлопывание разрыва а приемной, а затем и а слненоЯ камерах конденсатора, сопровождающееся гидроударом. Это явление, котсроз прияодило в ряда случаев к разрушению стенок конденсатора, отрицательно влияет на герметичность трубной части.

Как показал опыт эксплуатации Калининской АЭС. при самозапуско насосав о блочных системах охлаждения кемдэнсатсроз наблюдались гидравлические удары, сопровождающиеся повреадзииями конщзмеэтюроэ. ' Величина ударного давления зависит от многих факторов, например, от продолжительности перерыва питания, «'г.ссы воздуха в конденсаторе, длин отводящего и подводящего водооодов, частоты вращения на которую проводится самозалуск агрегата.

Самозапуск насоса возможен только при условии удовлетворения всех ограничений электрического, механического, а в рассматриваемых системах и гидравлического характера.

В результате проведанного анализа поставлены задачи и выбрана методика исследований.

Во второй главе проведен анализ методов расчета переходных процессов я крупных гидравлических системах с насосами. Переходные процессы в таких системах в основном связаны с пусками, остановками и самозапусками насосных установок. При этом в элементах систем проходят сложные гидравлические, электрические и механические процессы.

Указывается, что наиболее важным явлением переходных процессов в крупны* гидравлических системах является неустановившееся движение жидкости, сопровождающееся иногда гидроударом.

Отмечается, что впервые анализ явления гидравлического удара был проведен Н.Е.Жуковским, рассмотревшим ставший классическим случай мгновенного изменения расхода жидкости в трубопроводе. В дальнейшем исследования в области нестационарных гидравлических явлений в трубопроводах проводились; К.П.Вишневским, В.С.Дикаревским, Н.А.Картвелишвили. Г. И.Кривченко, Б.Ф. Лямзевым, Г.И.Мелконяном, М.А.Мостковым, Л.Ф.Мошниным, Д.Н.Смирновым, А.А.Суриным, И.А.ЧарныМ, Виссарионовым и др. В МИСИ им. В.В.Куйбышева под руководством В.Я. Карелина большая работа была проведена H.H. Аршеневским. Б.Б. Поспеловым, В.В. Берлиным и др. исследователями. Среди отдельных работ, посвященных работе насосов в нестационарных режимах следует отметить исследования B.C. Эрдрайха.

Из зарубежных исследователей следует отметить Л.Алиеви, В.Ангуса, Л.Берже-рона, М. Фанелли. Д.Фокса, Д.Евангелисти, Х.Христова, Д.Пармякяна, О.Шнидера, В.Стритера.

Описываются два альтернативных взгляда на неустановившееся движение жидкости: без учета упругости воды и стенок трубопровода и как упругой среды в эластичных трубах. Приводятся дифференциальные уравнения неустановившегося движения жидкости. Отмечается, что их аналитическое решение возможно при условии

пренебрежения нелинейными членами

VÊh

в уравнении неразрывности, о

дх g дх

уравнении количества движения1 и трением ААУЗ.. Численные решения применялись

d 2g

A.А.Атаоиным, В.В.Тарасевичем и Л.И.Муравьевой. Отмечается, что значительно более распространенным методом для расчетов неустановившегося движения жидкости как в СССР, так и за рубежом является метод характеристик. Приводится вариант конечно-разностного представления уравнений. Рассматривается вопрос влияния нерастворен-ного в воде воздуха, а также выделение растворенного воздуха на скорость распространения упругих волн. Отмечается, что оно подробно рассмотрено в работах Буниатина, Пирсола, Фокса, а также исследовалось в работах Л.Ф.Мошнина, А-Г-Джваршейшвили,

B.С.Дикаревского, В.О.Токмаджака, В.М.Алышеаа, Н.Г.Зубковой, В.Стритера, Д.Эвинга, Уайля, М.Б.Карплюса. Кроме того, Б.Л.Буниатяном показано, что при малом воздухосо-держании основные уравнения гидравлического удара в трубопроводах сохраняют свою силу с той лишь разницей, что скорость распространения упругих волн становится переменной величиной.

Приводятся результаты исследований переходных процессов в системах технического водоснабжения, проведанных А.Де Врисом, который писал, что математическое моделирование переходных процессов без учета нерастворенного в воде воздуха приводило к получению давлений, значительно превышающих реально наблюдаемые в системах технического водоснабжения ТЗС, а скорости упругих волн, измерен, oie во время натурных испытаний, были значительно ниже скорости в чистой воде. Также в выходящем из водовыпуска потоке наблюдалось значительное количество пузырьков воздуха. А.Де Врис делает предположение, что воздух выделяется из води при ее нагревании в конденсаторе и увлекается потоком из сливной камеры в отводящий канал.

Рассматриваются методы учета снижения скорости распространения упругих волн в жидкости за счет содержания пузырьков и растворенного воздуха.

Так Д.А.Фоксом предложена линейная интерполяция по направлению оси х для нахождения значений скоростей и напоров в узлах прямоуюльной сетки на плоскости для учета изменения скорости распространения упругих волн.

Отмечается, что метод характеристик, реализованный с помощью конечно-разностных схем в программах на ЭВМ, позволяет легко учитывать потери на трение в ходе нестационарных процессов.

Отмечается существование различных моделей образования кавитационных разрывов сплошности: выделение пузырьков воздуха; образование паро-газовой каверны, занимающей сразу все сечение трубопровода, безнапорное течение жидкости со свободной поверхностью, описываемое дифференциальными уравнениями в частных производных нестационарных течений в открытых каналах.

Затрагиваются вопросы описания граничных и начальных условий для дифференциальных уравнений неустановившегося течения воды на участках трубопроводов.

В заключение а главе рассматриваются вопросы описания механических и электрических процессов, проходящих при переходных процессах в крупных гидравлических системах.

В третьей главе рассмотрена общепринятая классификация систем охлаждения конденсаторов ТЭС и АЭС с точки зрения особенностей переходных процессов и самозапуска циркуляционных насосов и приведены примеры исследованных систем. Проведем анализ значительного количества разнообразных компоновок систем, охватывающих практически весь спектр их возможных вариантов. Системы подразделяются

По кратности использования охлаждающей воды

• прямоточные. предусматривающие однократное использование воды

• оборотные, предусматривающие многократное использование воды и применяемые в тех случаях, когда расходы воды в источнике недостаточны для организации прямоточного водоснабжения, а также при расположении электростанции на большом расстоянии или на значительной высоте по отношению к источнику водоснабжения, когда применение прямоточной системы требует неоправданных капитальных и эксплуатационных затрат

- комбинированные, сочетающие элементы прямоточной и оборотной систем и позволяющие в зависимости от температур и расходов воды в источнике осуществлять водоснабжение электростанций как по прямоточной, так и по оборотной схеме.

По схеме соединения насосов, конденсаторов и охладителей:

■ блочные, а которых каждый насос по индивидуальному напорному трубопроводу подает воду в один из потоков конденсатора турбины и далее в охладитель.

- централ ные, предусматривающие параллельную работу нескольких насосов на один или несколько магистральных трубопроводов, от которых вода подается в конденсаторы турбин

В четвертой главе дается описание разработанной автором математической модели системы охлаждения конденсаторов турбин и её отдельных элементов. Определяется принципиальный подход к математическому моделированию переходных процессов в системах технического водоснабжения ТЭС и АЭС с помощью представления систем охлаждения в виде объединения разнообразных устройств, в которых время распространения упругих волн и возмущений в воде считается бесконечно малым и которые соединены между собой трубопроводами с упругими стенками, несущими упругую жидкость - воду В разработанной автором математической модели имеются новые элементы конденсаторы и градирни.

Для описания нестационарных течений воды э трубопроводах с постоянными по длине поперечными сечениями произвольной формы используются дифференциальные

уравнения неустановившегося движения жидкости в характеристической форма,

* — .о О)

бь „ ау^у\ у\

о а <й

вт

действующих вдоль линий характеристик на плоскости & I а! т V » О

Приводятся зависимости, используемые для расчета скорости рзспрострапэнла упругих волн в трубопроводе в зависимости от содержания пузырьке» норе створенного воздуха в соде и коэффициента гидравлических потерь Да реи.

В главе рассматриваются математические модели различных гидравлически* устройств, определяющие граничные условия для уравнений 1 и 2.

Разработанная математическая модель конденсатора (рис. 1) позволяет с высокой точностью моделировать физические процессы, проходящие в нем. Учитывается переменное заполнение камер конденсатора, изменение сопротивления трубной части при неполном наполнении

камер конденсатора. ^ с,,«, коедввевтораТэс инерционный напор

воды в затопленном слое трубок конденсатора. Модель принимает во внимание переток воздуха между камерами конденсатора, позволяет оценить влияние впуска-выпуска и защемления воздуха о сливной камере конденсатора, выброса сады через клапан выпуска воздуха.

Работа конденсатора описывается системой уравнений. Скорость изменения уровня вода в приемной камере равно

а я, ^ '

в сливной камере

О)

(4»

где Р„ Я, • площади приемной и сливной камер о плане; О., О» О.. О. - расходы напорного и сливного водоводое, перетоке между камерами и выбросе воды через клапан выпуска воздуха.

Расход о трубках конденсатора разделяется на две составляющих, одна из которых соответствует расходу части воды, изливающейся с воздушное пространство у потолка конденсатора и рассчитывается без учета инерции жидкости.

В случае, если отметка поверхности воды в приемной камере 2, ниже отметим

р -Я ^ р -р

верхнего слоя трубок 2«' и _!—!<0, то О,,-^(рис. 1), где

РО

И »СЛИ 2, а Г,, ТО

Расход воды, изливающаяся под уровень поверхности з сливной камера, О«,, рассчйть!339теп с учзтом инзрциа воды о трубках.

о^тто <с>

гдз V, - сгорооть соды а затопленных трубил;

И, • высота затопленного слоя трубок; Яя«тах(гп!п(^

Расход О,, определяется из даффзрэнциальиого уравнзиия

сЧ

а прсиззоднза сдарогп? твчзнпя г затопленном слоэ трубок по прзмони

¥ • •171

а затопленном слоэ трубок по прзмони

{т 1

где { • ковффицизнт сопротивления трубок конденсатора, 2^ф2

У^ат инерции соды о затопленных трубка» позволяет снять проблемы устойчиеос-П1ч>>слз»жогорэшомиясбь^юоои1)ы* дифференциал ьиыу.урапнониЙ113меиония уровня поды о камерэл конденсатора. Е^з учэта инерции сода о губках происходила потеря устойчивости при роэюад ехзчюхдпвлэнип при гахлопывании кзвитационного разрыва а сливной ка?лврэ кондонсатора.

Давления создуха в хамэрях спрздэлякдсп из урааиэнип Мендвлеоза-Клайп'ерона

РУГМЖ /-1,2 О)

||

где Р„ Р, - давления зоздуха; V,, V, - объемы ооздушных пространств; М„ М, • массы воздуха а приемной и сливной каморах соответственно; П • постоянная Больцмана; р - молокулярная масса ооздуха; Т - абсолютная температура воздуха ('К).

Изменения массы воздуха п призмной камере описывается дифференциальным уравнением

(Ю)

Л

где <3_ - массовый расход перетока воздуха из приемной а сливную камеру.

Если тах(г„^) * то » О а если тах(£,,л^) < г^ то

О*» - - тпх(г„^)

где р - плотность воздуха;

р, - шах (Р„Яу 02)

Г* I

Изменение массы воздуха в сливной камере

% . -(0т *GJ.Qm, (13)

где С„, в.. • массовые расходы воздуха клапана выпуска воздуха и »жектора соответственно.

Математическая модель конденсатора позволяет вносить в нее изменения и дополнения. На ее основе легко могут быть разработаны математические модели для других типов конденсаторов.

В пятой главе рассматривается алгоритм решения уравнений математической модели. Для получения численного решения уравнений неустановившегося течения (1) они приближаются разностным выражением

* * (Н, - до ♦ <"„ - О ♦ ■ О <14!

Для обыкновенных дифференциальных уравнений (вращения насосного агрег ат$, наполнения конденсатора, изменения массы воздуха в камерах конденсатора и т.п.) применяется разностное приближение

Для всей системы выбирается единый шаг расчета по времени ЛГ В связи с тем, что скорость распространения упругих волн С зависит от насыщения воды пузырьками нерастворенного воздуха и его давления, линии характеристик не являются прямыми и могут не проходить через узел сетки на плоскости х • Т В работе использовался метод линейной интерполяции для определения значений скорости и пьезометрического напора в моменты времени кратные шагу интегрирования М

Для определения напора насоса и его гидравлического момента используются модифицированные зависимости, предложенные Сыогером. где зависимости \А/,(в) и М/„(в) задаются в табличной форме.

Процесс самозапуска насосного агрегата может сопровождаться гидравлическим ударом в момент закрытия кавитационной каверны в сливной камере конденсатора При этом в конденсаторе возникают значительные перепады давления и зачастую приходится кратковременно уменьшать шаг интегрирования дифференциальных уравнений по времени для поддержания необходимой точности решения

В шестой главе даётся сравнение результатов математического моделирования процессов пуска, остановки и самозапуска циркуляционных насосов систем охлаждения конденсаторов турбин с натурными экспериментами

Натурные исследования переходных процессов проводились на Сургутской ГРЭС2 на нитке насоса А блока N 1 при остановленном блоке ТЭС. Механизм поворота лопастей рабочего колеса позволял проводить поворот только на остановленном насосе. Угол установки лопастей, определенный косвенным путем, ориентировочно равнялся

9 » • 2\

На береговой насосной станции осциллографироеались час ота вращения агрегата п и давления в напорном патрубке насоса Р.. Это место является' наиболее характерным для оценки гидравлического режима работы насоса В главном корпусе осциллографировались давления в подводящем Р.-* и сливном Р„" трубопроводах, на потолке сливной Р„ и приемной Р, камер конденсатора. При этом на сливной камере дополнительно стояли датчик давления в нижней части Р„ и датчик уровня воды ДИ.

Результаты натурного эксперимента и математического моделирования приведены на рис. 2.

* л, л

Рио. 2. Первключзнио нясоса о высшей частоты вращеиигяг ira mratsyra»

Сравнение математического моделированием зкспертгетом показало хорошее совпадение и позволило в ряде случаев уточнить мэтематдаеекуда модель.

В седьмой главе приводятся результаты исследования иэ математических моделях самозапуска циркуляционных насосов в прямоточныхетоборотимисистемах. Исследова-оо влияние на характер процесса длины напорных и сптнък трубопроводов и их соотношения, колебания уровня нижнего бьефа и геометрического напора, nina и угла установки лопастей насоса, типа, расположения конденсатора, наличия в нем воздуха, а также предложенных устройств и мероприятий по оптимизации процесса.

1. Самозапуск циркуляционных насосов в прямоточных и оборотных (с водохранилищами-охладителями) системах охлаждения вследствие значительной длины трубопрозодоо и высокого расположения конденсатора, могут вызывать разрыв сплошности потока о нем и гидрсудзры при его захлопывании, опасные для прочности конденсатора и трубопроводов. Насос при атом r/ожот работать а обратном турбинном и псмпажиом режимах. При проектировании таких систем требуется проводить специальный оптимизационный расчет самозапуска насосоз.

2. Разработанные при участии автора устройства м мероприятия (клапан выпуска воздуха, труба впуска создузэ, сзмозапусхнасоса на низшую частоту вращения, ограничение времени самозапуска) обеспечивают оптимальные условия работы всех злемзнтоз системы сх/шздсмия конденсаторов энергоблоков в переходных и стационарных режимах.

3. Самозапуск мзсосоз второго подъема оборотных систем охлаждения с испарительными градирнями и брызгаяьиыми бассейнами не является обязательным. Однако, при кратковременных перерывах питания его желательно проводить, т.к. он позполпат в системах с градирнями исключить вращение насоса в обратном направлении при сливе воды и в обоих системах пуск насоса на свободный от воды трубопровод. Самозапуск насоса " брызгальными бассейнами не представляет опасности при любом перерыве питания, в системах с градирнями при перерывах питания меньших, чем сремя до реверса частоты вращения двигателя.

4. В прямоточных системах охлаждения конденсаторов, выполненж -х по центральной схеме переходные процессы вследствие значительной длины трубопроводов могут вызывать гидроудары, опасные для прочности конденсаторов, трубопроводов и арматуры, работу насосов в обратных турбинных и помпажных режимах и длительное

вращение насоса е обратном направлении.

б. Самозапуск насосоа в одноподъемных системах охлаждения конденсаторов ЗС с градирнями вследствие значительной длины трубопроводов может вызывать гидроудары, опасные для прочности конденсаторов и трубопроводов. Насос может работать в обратном турбинном и затем резко переходить в помпа«-ный режим. При проектировании таких систем требуется проводить специальный расчет переходных процессов и оообенио самозапуска насосов.

6. На ЭС с центробежными Циркуляционными насосами при неудачном маневрировании затворами давление о конденсаторе может превысить допустимое на пусках, остановках и, особенно, при сзмозапусках насосов. При рекомендованном порядке маневрирований затворами и установке на кондэж&торе клапанов впуска-выпуска воздуха конструкции МИСИ им,В.В. Куйбышева о системе при ссск екдах переходных процессов давление будет находиться о пределах допустимого.

Р восьмой главд привадятся рекомендации для проектировщиков и эксплуатационного персонала ТЭС и АЗС по технологии проведения самозапуска насосоа и разработанные мероприятия, предлагаемые для снижения

Рез. б, Сагаедмэзто йзазямляизего вбешиэтного дввдвмм в квидепаатерэ от угла рсаззрстз п-жныЫ) (л), еушмфм»3 ддикы вздоаадзз кра еее-юеишжя 1»/ч»в,»2/'3 (С), аятт отвздащвге есдавзди Ц„„»£ав и гра вар®{шза' пт.1М1«1оМ)||<>« (Б)

домаыичзекма шгруздж ма ела-иэнты системы.

Для предотвращай:.® работы насоса с обратном турбимжж разимо при внезапном откяючэ-нни и помпа ж; ом при повторном включении насоса, предотвращения образования разрыва сплошности потока в копдансаторо в, главный образом, для предотвращения гидроудара при ого захлопывании рзкомэцдуэтся:

1. Предусматривать с момент отключения двигателя впуск воздуха в конденсатор, защемлэ-нив его и выпуск с помощью клапана на потолке сливной камеры конденсатора, оборудованного злектро или гидроприводе»« и системой автоматики;

2. Для защемления воздуха вертикальный патрубок клапана заглубить под потолок конденсатора. Это заглубление обеспечит демпфирование гидравлического удара воздушной прослойкой, образующейся под потолком конденсатора при открывании

Рис. 4, Изменен ио абсолютного давления а конденсаторе в процессе самозапуска при пера-риса питание 1о, 2 с, 4 с, О с, 16 с.

клапана.

3. Для автоматического снижения вакуума и предотвращения разрыва сплошности потока у потолка конденсатора, а также для снижения давления на стенки конденсатора при самозапусхе несоса при отказе клапача на сливном трубопроводе ниже пьезометрической линии следует установить трубу впуска воздуха, работающую как впуск воздуха и уразнитвльный резервуар.

4. Слмозапусх несоса сдоухсхоростным двигателем проводить на низшую частоту вращения.'

5. Предельнее врзмя перерыса питания при самозапускях нассссз следует определять расчетом о учетом противоударных мероприятий: установки на сливной камера конденсатора клапане впуска-выпуска воздуха конструкции МИСИ им.В.В.Куйбы-шэвэ, трубы спуска создуха, пуска на низшую частоту вращения.

6. 3 системах охлаждения конденсаторов с подключением всасывающих трубопроводов баз разрыва струи мепосредсвенио к насосу (второй вариант системы охлаждения АЗС НП-10ОО), □ системах с брызгальными бассейнами слодует предусматривать мероприятия по прэдотпращзнию работы насоса п обратном турбинном режиме при отключении и помпахном режиме при повторном оключемии электродвигателя.

7. Самозапуск наем ооз о сдког.а^ьс^ых системах охлаязденкя конденсаторов SC с градирнями бслздствиз значительной длины трубопроводоз может вызывать гадроудары, опасные для прочности конденсаторов и трубопроводов. Насос может работать о обратном т/рбинном и затем ресхо уходить в помпажный режим. При проьхтиропании таю« смстом требуется преподать спэциальнь'й расчет переходных процосссо и особенно самозЕпускз кзсосоо.

8. В система): охлаждения с центробежными насосами следует оптимизировать программу манззриротния эатеорсм, т.к. при неудачном маневрировании затворами давление о кОндонсатОрз мо:кет превысить лопувпшое .на пусках, остановках и, особопио, njm сгмозаяускзхиасоеоз.

.•"•ймяйчёнйе;

V бййгрйа- ехлаедйнйй- ä:öi!ü5Hcairpö3 TSC и' дЭб валяются сложными гидра Ьличзскмми системами, самойзпуск и АВР ¡raecica в которых вследствие значительной длины трубопроводов и высокого расположения конденсатора могут вызывать разрыз сплошности' потока в нем и пщроудеры при его захлопывании, спасныэ для прочности конденсатора и трубопроводов. Насос при этом может работать в обратном турбинном и помпэжнем режимах. При проектировании таких систем требуется проводить специальный оптимизационный расчет переходных процессоз и особенно самозапуска касоссп.

2. Проведаны расчеты самозапускз циркуляционных насосоз для прямоточной и оборотных систем охлаждения конденсаторов турбин с водохранилищами охладителями, градирнями и брызгальными бассейнами, спроектированными по блочной и центральной схемам соединения насосоо, конденсаторов и охладителей, подачей воды о один или доз подъема; получены сснозиыа параметры систем о процессе самозапусха и разработаны рекомендации по снижению динамических нагрузок на их элементы.

3. Вследствие рззнообразгя компоновок систем охлаждения конденсаторов турбин получение обобщенных зависимостей параметров процесса является затруднительным. Представляется целесообразным при проектировании ЭС использование общих рекомендаций по снижению динамических нагрузок и проведение расчзтов. переходных процессов в конкретной системе.

4. Разработанные при участии автора устройства и мероприятия (клапан выпуска воздуха, труба впуска воздуха, самозапуск насоса на низшую частоту вращения, ограничение времени самозапуска) обеспечивают оптимальные условия работы всех

элементов системы охлаждение конденсаторов энергоблоков 8 переходных и стационарных режимах

5. Расчетная и экспериментальная проверка есзх рекомендуй ьш мероприятий и устройств показала высокую эффективность и надазкность их работы. Большинство рекомендаций было экспериментально проверено и внедрено на ТЭС о блохами 200, 300, 800 МВт и АЭС с блоками 500 и 1000 МВт.

6. Созданные математические модели скстом охлаждения еомдвнсатораз позволяют проводить при необходимости различные уточнятся расчеты переходных процессов в любых компоновках систем охлаждения конденсаторов турбин эластростан-ций.

7. В прямоточных системах охлаждения конденсаторов, выполненных по центральной схеме, переходные процессы еследстша значительной длины трубопроводов могут вызывать гидроудары, опасные дли прочности конденсаторов и трубопроводов, работу насосов е обратных турбинных и помпашшх режимах и длительное вращение насоса-е обратном направлении.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. А.с. N1504363 (СССР), Способ пуска насосе системы охлаждения конденсаторов, Авт. изобр.: Карелин В.Я., Оепаноа О.Ш., Носодарежкии 6.Р. и др. Опубл. бюл. N32, 1989 г.

2. А.с. N 1515869 (СССР), Система охлаждения конденсатора,

Авт. изобр.: Карелин В.Я., Села нос О.Ш., Нооодерехшин Б.Р. и др. Опубл. бюл. N 38, 1989 г,

3. Ас. N 1571305 (СССР), Система охлаждения конденсатора, Авт. мзобр.: бороаьш В.Н., Ноаодережкин Б.Р., Дьяконов М.В. и др. Опубл. бюл. N 22,1690 г.

4. А.с. N 1643795 (СССР), Способ пуска насосной »/стеноз«» системы охлаждения конденсатора. Авт. изобр.: Боровых В.Н., Оепаноа О.Ш., Ноаодэрежкин Б.Р. и др. Опубл. бюл. N 15, 1991 г.

5. А.с. N 1655278 (СССР), Напорный ведовед системы подач« охлаждающей жидкости, Авт.изобр.: Боровых В.Н., Дьяконов М.В., Ноеодврежкин 6.Р. и др. Опубл. бюл. К 22, 1991 г.

6. Karelin V.Y.,Novoderezkin B.R. et al, Hydraulic transients In Pumping Station • Main Conduit - Cooling Tower Systems. 7-th Cooling, Tower and Spraying Pond Slmposium IAHR-AIRH, Leningrad, USSR, May 29 • June 2, 1990.

7. Karelin V.Y., Novoderezhkln RA, Novoderezhkln B.R., Mathematical model« and algorithmes laying In ths basis of a computer program simulating transient processes In water cooling systems of thermal power stations, Proc. of Inemattonal meeting on Hydraullo Transients with Water Column Separation (5th Round Table of the IAHR Group), Valencia, Spain, 4-8 September 1691, pp. 237-240.

6. Новодережкин PA,Захаров ВА.Нооодарехосин Б.Р. Исследование запуски насосного агрегата в блочной схеме охлаждения конденсаторов турбин. В кн.: "Атомные электростанции?, фп. 13, 1092г. -—, .

Подписано в печать 23,03.1993 Объеи_ т .л, т.

Типография ШСИ им.