4.3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ПОДОГРЕВА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ
Однокорпусные подогреватели ПВ-2300 высокого давления, (ПВД) блоков 300 и 500 МВт (рис. 4.20) выполнены в корпусах одинаковых размеров (внутренний диаметр 3200 мм, высота 11 050 мм) и имеют приблизительно равную площадь поверхности нагрева (около 2000 м2). В корпусе каждого ПВД размещены встроенный предвключенный охладитель дренажа (ОД), зона конденсации или собственно подогреватель (СП) и встроенный пароохладитель (ПО). Пароохладители включены по параллельной схеме Рикара—Некольского. Подогреватели рассчитаны на расход питательной воды 1637 т/ч, при этом скорость воды в трубах охладителя дренажа 2 м/с, в собственно подогревателе 1,84— 1,67 м/с и пароохладителе 1—2,2 м/с [1.1].
Двухкорпусные подогреватели (ПВ-1600) питательной воды высокого давления ПВД № 1 и ПВД № 3 блоков 800 МВт (рис. 4.21) с площадью поверхности нагрева (в каждом корпусе) 1600 м2 выполнены в корпусах внутренним диаметром 2800 мм, высотой 10 500 мм, а двухкорпусный ПВД №2 (ПВ-2000) с площадью поверхности нагрева около 2000 м2—в корпусе диаметром 3000 мм той же высоты. В отличие от ПВД блоков 300 и 500 МВт здесь все ПВД имеют встроенные последовательные пароохладители, а ПВД № 1 имеет и концевой пароохладитель (схема Виолен).
Таблица 4.4. Расчетные характеристики ПВД блоков 500, 800 МВт при полной нагрузке
Примечание. Конечный недогрев воды в ПВД с параллельными пароохладителями принимается условно равным недогреву в собственно подогревателе.
Каждый корпус ПВД рассчитан на расход питательной воды 1230 т/ч, прячем скорости воды в охладителе дренажа 1,8 м/с, собственно подогревателе 1,4 м/с и в пароохладителе 1,8 м/с.
Поверхности нагрева однокорпусных и двухкорпусных ПВД выполнены в виде одноплоскостных змеевиков из труб 032X5 мм. Пар в пароохладителе ц конденсат в охладителе дренажа движутся перпендикулярно плоскости навивки змеевика и с помощью перепускных коробов совершают многоходовые движения: в пароохладителях
двухпоточные, в охладителях дренажа однопоточные. Дренаж поступает в охладитель дренажа снизу, т. е. перед входом в него имеется как бы сифон, повышающий надежность и экономичность работы.
В табл. 4.4 приведены расчетные характеристики ПВД блоков 500 и 800 МВт при полной нагрузке.
Для устойчивой работы клапанов регуляторов уровня воды в корпусах ПВД важное значение имеет правильная их профилировка. Методика расчета клапанов ПВД, учитывающая проскоки пара с конденсатом и частичное вскипание конденсата в процессе дросселирования, изложена в [1.1, 1.2]. Обычно профили клапанов ПВД № 7 и ПВД № 8 имеют два основных участка:
участок регулирования, имеющий линейную расходную характеристику и площадь проходного сечения, соответствующую требуемому расчетному расходу;
участок резервирования, включаемый в работу при аварийной перепитое подогревателя.
Первый участок составляет примерно 65 %, второй — 35 % хода клапана.
Защита ПВД от повышения уровня воды и недопустимого повышения давления предотвращает возможность заброса воды в турбину и разрушение корпусов ПВД при разрыве трубной системы. Защита реагирует на уровень воды в ПВД и имеет два предела срабатывания. При подъеме уровня в любом из трех ПВД выше первого предела защита воздействует на впускной клапан, который отключает ПВД и направляет воду в обвод ПВД по линии холодного питания. Одновременно закрываются задвижки подачи пара к ПВД. Если уровень в ПВД продолжает повышаться, то при достижении второго предельного значения защита действует на останов питательных насосов, что приводит к останову блока. Поскольку последующий разворот блока связан со значительными потерями топлива и конденсата, важно обеспечить надежное (безотказное) срабатывание защиты при достижении первого предельного уровня в ПВД.
Основным элементом указанной защиты является арматура ТКЗ — впускной и обратный клапаны. Впускной клапан отключает ПВД от питательных насосов, обратный клапан — от котла. Впускной клапан приводится в действие гидроприводом. В качестве силовой жидкости гидропривода применяется либо питательная вода, либо конденсат от напора конденсатных насосов. На рис. 4.22 приведены два варианта этой защиты: первый вариант (рис. 4.22, а) прошел эксплуатационную проверку до 1969 г., второй (рис. 4.22,б) — после 1969 г.
Как показывает опыт, при разрыве коллектора трубной системы паровое пространство ПВД заполняется за 8—10 с. Поэтому важнейшим показателем качества и надежности работы защиты ПВД является ее быстродействие.
Рис. 4.22. Схемы защиты ПВД от повышения уровня конденсата:
а — до 1969 г.; б — после 1969 г.; 1 — впускной клапан; 2— обратный клапан; 3 — скоростной байпас; 4 — встроенный гидропривод впускного клапана; 5 — вынесенный гидравлический сервопривод; 6, 7 — автоматические клапаны соответственно с гидроприводом или с электроприводом (вариант); 8 — импульсный клапан; 9 — ПВД; 10, 11 — вход и выход питательной воды; 12— вход импульсной жидкости
Надежная и безопасная эксплуатация блоков может быть обеспечена при выполнении защитными устройствами ПВД следующих требований:
время срабатывания защиты от момента достижения уставки срабатывания до момента посадки впускного клапана не должно превышать 5 с;
приводы впускных клапанов должны плотно прижимать тарелки к уплотнительным поверхностям седла и стакана;
гидроприводы защитных устройств должны питаться силовой водой из источников, гарантирующих подачу этой воды в течение всего времени работы питательных насосов;
каждое защитное устройство должно быть оснащено двумя параллельно включенными импульсными клапанами с электропитанием от разных сборок;
схема исполнительной части защиты должна быть достаточно простой без промежуточных элементов (в частности, гидроусилителей).
Время срабатывания защиты зависит от диаметра поршня гидропривода, давления конденсата, пропускной способности линии, подводящей конденсат к сервомотору, быстродействия импульсных клапанов, устанавливаемых на этих линиях.
Надежность ПВД зависит также от качества работы регуляторов уровня. В тепловых схемах отечественных блоков принята каскадная схема слива дренажей ПВД. Уровень в ПВД поддерживается регулирующими клапанами, устанавливаемыми за каждым подогревателем. Как показывает опыт, каскадная схема отвода конденсата греющего пара создает условия для повышения давления в корпусах первого и второго (по ходу воды) ПВД до давления в следующем, более высоком отборе. В частности, после отключения защитой ПВД по воде пар из подогревателей, питаемых отбором более высокого давления, через линию отвода конденсата может перетекать в ПВД с меньшим расчетным давлением, что может привести к повышению давления в их корпусах выше допустимого.
Для уменьшения вероятности этого к клапанам регуляторов уровня должно предъявляться требование обеспечения герметичности в закрытом положении. На ряде электростанций находит применение, например, запорно-регулирующий клапан поворотно-торцевого типа (рис. 4.23).
Рис. 4.23. Поворотно-торцевой запорно-регулирующий клапан:
1 — седло; 2- золотник; 3 — корпус; 4 — шток; 5 — пружина
Рис. 4.24. Мембранный модуль конструкции ВТИ:
1 — основная мембрана; 2— прокалывающий элемент; 3 — вспомогательная мембрана; 4 — пирамидальный нож; 5 — защемляющие элементы; 6 — межмембранный объем, сообщенный с атмосферой
Вместе с тем реализация указанного требования не исключает возможности недопустимого повышения давления в корпусах первого и второго ПВД. Для их защиты устанавливаются предохранительные клапаны или разрывные мембраны (рис. 4.24). Последние изготовляются из листовой стали 1XI8H9T с толщиной и диаметром, выбираемыми по заданному разрывному давлению [1.2].
При закрытии впускного клапана закрываются и задвижки подачи пара в ПВД. Вместе с тем, учитывая разные длительности закрытия арматуры на воде и паре, а также возможность неплотного закрытия паровых задвижек, после прекращения подачи Воды пар может продолжать поступать в ПВД. Это приводит к разогреву замкнутого объема воды в трубной системе ПВД и повышению давления, что может явиться причиной аварии. Во избежание этого на обводе отключающей задвижки за (по ходу воды) ПВД последовательно устанавливают два обратных клапана, через которые при росте давления в трубной системе выпускается некоторое количество воды.
Наибольшую опасность в отношении заброса воды в турбину представляют ПВД, так как в них перепад давлений воды в трубной системе и греющего пара максимален.
Во избежание этого выполняется система быстродействующих обратных клапанов отборов (КОС) с гидроприводами (последнее время — с мембранно-клапанными гидроприводами). Рабочим телом системы является конденсат с давлением 0,6—0,9 МПа (6—9 кгс/см2), отбираемый за конденсатными насосами первого подъема. Система содержит электрогидравлические импульсные мембранные клапаны, в которых электрический импульс, поступающий от выключателя генератора или стопорных клапанов турбины, преобразуется в гидравлический.
Исполнительная часть системы представляет собой мембранные сервомоторы с пружинами одностороннего действия, которые посредством тяги и рычагов действуют на паровые затворы. Закрытие обратных клапанов с мембранным гидроприводом с момента подачи импульсов происходит за 0,6 с (КОС старой конструкции — за 3—5 с).
В мембранном гидроприводе сервомоторы включаются в работу, когда прекращается подача жидкости, и поэтому их защитная функция осуществляется также и в случае аварийного отключения источника питания.
При останове блока в случае неплотности обратного клапана любого из питательных насосов часть горячей воды, содержащейся в ПВД и питательных трубопроводах за ними, вытесняется обратным ходом и расширяется. Вследствие этого давление во всасывающем коллекторе может превысить допустимое значение. В целях предотвращения этого явления между всасывающими коллекторами питательного и бустерного насосов в последнее время стали устанавливаться мембранные модули (рис. 4.24) конструкции ВТИ [4.9].
Предельная уставка срабатывания мембранных модулей должна составлять 3,2 МПа (32 кгс/см2). При превышении давления в защищаемом всасывающем коллекторе сверх заданного значения основная мембрана принудительно разрушается прокалывающим элементом, с которым вступает во взаимодействие. Разрушение основной мембраны автоматически влечет за собой и разрушение вспомогательной мембраны с полным освобождением проходного сечения устройства.