Глава двадцать вторая
ПАРОСТРУЙНЫЕ ЭЖЕКТОРЫ
Пароструйные эжекторы применяются в турбоустановках в основном для отсоса воздуха из конденсаторов и других аппаратов. Кроме того, эжекторы простейшей конструкции находят применение в качестве вспомогательных и временно действующих устройств для заполнения водой, путем откачки воздуха трубопроводов, насосов циркуляционной системы, если насосы расположены выше уровня воды, и т. п.
Эжекторная группа турбины состоит из одного или двух главных эжекторов и одного или двух пусковых (вспомогательных) эжекторов.
§ 87. Пусковые эжекторы
Пусковые эжекторы применяются для ускорения образования вакуума перед пуском турбины и на это время включаются в работу параллельно с главными эжекторами (см. ниже). Отдельные пусковые эжекторы применяются также для заполнения водой трубопроводов и насосов циркуляционной системы охлаждения конденсатора, если насосы расположены выше уровня воды.
ЛМЗ выпускает в настоящее время пусковые эжекторы типа ЭП-1-600-3. Разрез эжектора этого типа изображен на фиг. 106. Эжектор состоит из всасывающей камеры 3, к которой присоединяется воздухопровод из конденсатора. Сверху в камеру вставлено сопло 2, через которое подводится пар. Непосредственно под соплом расположен диффузор 4 с уширенной конической входной частью. Вытекающая из сопла при сверхкритической скорости струя пара захватывает окружающую паровоздушную смесь из конденсатора, сжимает ее в диффузоре до давлении, несколько превышающего атмосферное, и выбрасывает через выпускную трубу 6 в атмосферу.
Подведенный к эжектору свежий пар дросселируется игольчатым вентилем до расчетною давления 12 кГ/см2 перед соплом. Расход пара на эжектор составляет приблизительно 600 кг/час. Технические данные эжектора приведены в приложении 10.
Пусковой эжектор, служащий для отсоса воздуха из конденсатора, устанавливается в одном блоке с основными эжекторами, как показано на фиг. 107 и 108. Для наблюдения за работой пускового эжектора служит манометр, указывающий давление пара перед соплом и присоединенный к корпусу дроссельного игольчатого клапана со стороны низкого давления. Кроме того, к камере всасывания присоединяется вакуумметр. Оба прибора монтируются на отдельном щитке, закрепленном на корпусе основного эжектора.
Применение пусковых одноступенчатых эжекторов для постоянного отсоса воздуха из конденсатора неэкономично, так как теплота их рабочего пара теряется, а кроме того, система теряет чистый конденсат, необходимый для питания паровых котлов.
Выпускаемый ЛМЗ вспомогательный эжектор типа ЭП-1-150-1 применяется для отсоса воздуха из охладителя пара, отводимого из лабиринтовых уплотнений турбин с противодавлением (см. §111).
§ 88. Главные эжекторы
Главные эжекторы применяются в качестве постоянно действующих при нормальной работе турбины аппаратов для отсоса воздуха из конденсатора. Они работают значительно экономичнее пусковых эжекторов благодаря тому, что имеют две или три ступени сжатия с промежуточным охлаждением в поверхностных охладителях. Для турбин типов ВТ-25-4, ВПТ-25-3, ВК-25-1 и АП-25-2 применяются главные двухступенчатые эжекторы типа ЭП-2-400-3, а для турбин типов ВК-50-1 и ВК-100-2 применяются трехступенчатые эжекторы типа ЭП-3-600-4.
Разрез двухступенчатого эжектора типа ЭП-2-400-3 и его установка совместно с пусковым эжектором показаны на фиг. 107.
Эжектор состоит из сварного корпуса 10, разделенного вертикальной перегородкой на две охладительные камеры, вверху к корпусу приболчена всасывающая камера 1 с одним большим патрубком для присоединения воздухопровода из конденсатора. В раздельные отсеки камеры сверху вставлены сопло 2 первой ступени сжатия и сопло 5 второй ступени, к которым одновременно подводится пар через игольчатый дроссельный клапан 26. В камере по осям сопел закреплены диффузоры первой и второй ступеней 4 и 6. С нижней стороны к корпусу привернуты трубная доска 14 с развальцованными в ней двумя пучками П-образных латунных трубок поверхностных холодильников и водяная камера 18. Пучки трубок охладителей первой и второй ступеней расположены в отдельных камерах корпуса.
Эжектор имеет две ступени сжатия паровоздушной смеси, включенные последовательно. Поступающая из конденсатора во всасывающую камеру 1 паровоздушная смесь (направление отмечено стрелкой) сжимается в диффузоре 4 струей пара из сопла 2 первой ступени сжатия до некоторого промежуточного давления между давлением в конденсаторе и атмосферным давлением. Из диффузора смесь рабочего пара эжектора и паровоздушной смеси из конденсатора направляется в нижнюю часть поверхностного охладителя. Паровоздушная смесь направляется перегородками и поднимается в верхнюю часть охладители, причем пар конденсируется па его трубках. Остаток паровоздушной смеси проходит во всасывающую камеру эжектора второй ступени благодаря существующему там пониженному давлению.
Вторая ступень эжектора работает аналогично первой ступени и снабжена независимым поверхностным охладителем 12. Паровоздушная смесь сжимается во второй ступени до давления, незначительно превышающего атмосферное. Смесь рабочего пара и остатков смеси из первой ступени поступает в поверхностный охладитель второй ступени эжектора, в котором пар конденсируется. Остаток смеси выпускается через выпускной патрубок и отверстие 29 измерительного устройства в атмосферу.
В качестве охлаждающей среды для поверхностных холодильников эжекторов применяется основной конденсат турбины, подаваемый конденсатным насосом. Таким образом, скрытая теплота рабочего пара эжектора не теряется, а передается питательной воде и возвращается в паровой котел.
В поверхностном охладителе первой ступени эжектора, кроме конденсации пара, происходит также охлаждение воздуха, в результате чего расход пара на сжатие воздуха до атмосферного давления во второй ступени эжектора уменьшается.
Подвод охлаждающего конденсата производится в водяную камеру эжектора снизу со стороны охладителя первой ступени. Благодаря перегородкам в водяной камере охлаждающий конденсат сперва проходит через трубный пучок первой ступени, а затем через трубный пучок второй ступени эжектора и отводится в систему регенерации из водяной камеры на стороне второй ступени.
Слив конденсата рабочего пара из камер охладителей производится через отверстия в нижнем фланце корпуса. Конденсат из камеры охладителя второй ступени по наружному трубопроводу 17 с краником дренируется в камеру охладителя первой ступени, а конденсат из камеры охладителя первой ступени сливается в конденсатор через трубопровод 22 с краником.
Сливной трубопровод к сборнику конденсата должен быть проложен по наикратчайшему пути и без каких-либо петель, чтобы обеспечить свободный слив в конденсатор.
Для предотвращения парообразования в сливном трубопроводе из эжектора, отметка присоединения этого трубопровода к сборнику конденсата конденсатора должна находиться на 500—600 мм ниже наинизшего уровня воды в сборнике (фиг. 109). Охладитель второй ступени имеет дополнительный слив 21(фиг. 107) в открытую воронку 36 через гидравлический затвор высотой около 250 мм. При нормальной нагрузке эжектора высота гидравлического затвора достаточна, чтобы уравновесить давление паровоздушной смеси в охладителе второй ступени. При увеличении расхода воздуха давление в камере охладителя поднимается и в воронку из эжектора будут регулярно происходить броски воды и воздуха. Если повышенный расход воздуха явится нормальным для данной вакуумной системы, то следует увеличить высоту затвора, чтобы устранить потерю конденсата через воронку. Устройство дополнительного слива через затвор необходимо для контроля плотности трубной системы и исправной работы дренажного устройства. Появление непрерывного слива через гидравлический затвор в воронку является признаком появления неплотности в трубной системе или нарушения слива через дренажную систему.
На фиг. 108 показан трехступенчатый эжектор типа ЭП-3-600-4 в разрезе и его установка совместно с пусковым эжектором. Эжектор имеет три ступени сжатия и соответственно три охладителя паровоздушной смеси. Конструкция эжектора, осуществленного в одном общем корпусе, разделенном на три камеры, отличается от вышеописанного эжектора типа ЭП-2-400-3 центральным расположением сопел и диффузоров, по обе стороны которых симметрично размещены трубные пучки 19, 20 и 21 охладителей. Подвод 28 и отвод 29 охлаждающей воды осуществлены с нижней стороны водяной камеры 27. Охлаждающий конденсат (турбины) после трубных пучков охладителя первой ступени поступает в параллельно включенные трубные системы охладителей второй и третьем ступеней, из которых сливается через один общий отвод.
Дренаж конденсата рабочего пара выполнен по каскадной схеме. Конденсат из камеры охладителя третьей ступени через отверстие во фланце корпуса по наружному трубопроводу 32 с краником сливается в камеру второй ступени, а из камеры второй ступени по трубопроводу 34 с краником — в камеру первой ступени.
Из камеры первой ступени конденсат сливается в конденсатор по трубопроводу 35. Заглубление точки присоединения дренажного трубопровода к сборнику конденсата выдерживается так же, как было указано выше, на 500-600 мм ниже наинизшего уровня конденсата (фиг. 109).
Эжектор имеет дополнительный слив 33 из третьей ступени в открытую воронку 44 через гидравлический затвор высотой около 250 мм, назначен не которого описано выше (в применении к эжектору типа ЭН-2-400-3).
Для того чтобы обеспечить устойчивую работу эжекторов при значительных колебаниях давления вара в котлах, эжекторы рассчитываются на давление пара, меньшее чем нормальное давление в котлах.
Для дросселирования свежего пара перед эжекторами устанавливаются игольчатые дроссельные клапаны (см. фиг. 15).
Основные технические данные эжекторов приведены в приложении 10.
Основные эжекторы снабжаются комплектом измерительных приборов для контроля их работы (фиг. 110), который смонтировав на выпускном патрубке 1, прикрепленном к камере охладителя последней ступени. Комплект приборов состоит из:
- пружинного манометра 21, показывающего давление пара перед соплами эжектора; манометр присоединен к корпусу регулирующего дроссельного игольчатого клапана со стороны низкого давления; по показанию манометра и известной площади горла сопел рассчитывается расход пара на эжектор;
- вакуумметра 22, присоединенного к всасывающей камере первой ступени эжектора;
- углового ртутного термометра 18, установленного в выпускном патрубке эжектора и измеряющего температуру воздуха, выходящего из эжектора;
- набора из семи переставных мерных шайб 14 для измерения расхода воздуха. Шайбы закреплены на поворотном диске 15 при выходе из эжектора;
- ртутного манометра 16 со шкалой 0— 60 мм, измеряющего перепад давления на мерной шайбе (избыточное давление в выпускном патрубке эжектора над атмосферным давлением).
Ртутный манометр показан на фиг. 110 в разрезе. Стеклянная трубка манометра уплотнена сверху и снизу при помощи набивки из асбестового шнура. В верхней пробке 24 имеется сквозное отверстие для соединения верхней камеры прибора с атмосферой. На случай выброса из стеклянной трубки ртуть из верхней камеры может быть слита через отверстие, закрытое винтом 26 с асбестовой подмоткой.
Для заполнения прибора требуется около 125 г ртути (9 см3), которая заливается в нижнюю камеру манометра через отверстие, закрытое пробкой 25 с прокладкой из резины с парусиной. Уровень ртути после заливки должен стоять в трубке на 15 мм выше уступа манометра, как показано на фиг. 110. Пространство нижней камеры над ртутью и резиновая трубка 4, надеваемая на краник 3, должны быть заполнены водой, причем для надлежащего заполнения во время этой операции конец трубки следует держать на уровне расположения крана. После заполнения водой надлежит нулевую отметку подвижной шкалы 17 манометра установить вровень с верхом ртутного мениска и закрепить шкалу винтами.
Поворот диска 15 с мерными шайбами для измерения расхода воздуха фиксируется защелкой 7, заходящей в специальные вырезы на периферии диска, после чего диск закрепляется в нужном положении прижимной гайкой с ручкой 10.
Набор шайб имеет целью повысить точность подсчета расхода воздуха, определяемого по показаниям ртутного манометра 16.
Шайбы имеют следующие проходные диаметры:
Во время нормальной работы над выходным отверстием выхлопного патрубка эжектора устанавливают свободное отверстие № 1 (дет. 20, фиг. 110) поворотного диска /5 без шайбы. Перед производством замера по ртутному манометру 16 (удостоверившись, что краник 3 закрыт) над выходным отверстием патрубка устанавливают шайбу № 2 поворотного диска. После закрепления диска открывают краник 3 и производят отсчет. Если давление (перепад на мерной шайбе) менее 30—40 мм рт. ст., то, перекрывая каждый раз краник 3 во избежание выброса ртути из манометра при резком броске давления, подбирают последовательным подключением в порядке номеров шайбу, обеспечивающую указанный выше перепад. Предельный высший перепад составляет 70 мм рт. ст.
Расход сухого воздуха через эжектор определяется по специальным номограммам (см. приложение 11). С этой целью при установившемся режиме работы турбоустановки измеряют по ртутному манометру давление паровоздушной смеси, причем фиксируют номер мерной шайбы, температуру паровоздушной смеси на выходе из эжектора и барометрическое давление.
При производстве замеров все отверстия, соединяющие холодильник последней ступени эжектора с атмосферой и вентиль на дополнительном сливе в открытую воронку, должны быть закрыты, причем последний вентиль должен быть вновь открыт по окончании замеров.
По показаниям приборов судят не только о работе эжектора, но и о плотности вакуумной системы, нарушение которой приводит к увеличению расхода воздуха по сравнению с расходом при нормальных условиях.
Для измерения температуры основного конденсата турбины на входе и выходе из холодильников на водяной камере установлены два угловых ртутных термометра.
§ 89. Указания по обслуживанию
Работа эжекторов зависит в значительной степени от плотности между отдельными полостями корпуса и отсеками водяной камеры, разделенных внутренними перегородками с паронитовыми прокладками по краям. Так как контроль внутренних прокладок затруднен, то надлежит с особым вниманием отнестись к вырезке и замене прокладок. Прокладки следует по возможности выполнять из одного листа постоянной толщины, не имеющего изломов и трещин: в крайнем случае, при отсутствии больших листов допускается стыкование листов по типу «ласточкина хвоста», однако стык допускается лишь в широкой части прокладки вне полосы под перегородкой. Отверстия в прокладках должны вырубаться острым инструментом. По ширине прокладки на фланцах должны доходить до болтов. Внутренние полосы прокладок под перегородками должны выступать наружу за край перегородки по 3— 5 мм на сторону.
Все резьбовые соединения дренажных трубопроводов выполняются с применением пеньковой или льняной намотки и сурика либо белил на натуральной олифе. Диффузор пускового эжектора ставится на сурике или белилах.
На фиг. 111 показаны формы и расположение прокладок в эжекторах.
Замена дефектных латунных охлаждающих трубок производится таким же образом, как замена трубок в подогревателях низкого давления (см. фиг. 160). После ремонта эжектора необходимо обязательно производить гидравлическое испытание его водяной и паровоздушной систем, а также испытание дренажной системы.
Перед соплами следует поддерживать минимальное расчетное давление пара, указанное на фирменном щитке. В качестве временной меры для улучшения вакуума при повышенном засосе воздуха в вакуумную систему допускается повышение давления пара перед соплами. Производительность и расход пара прямо пропорциональны давлению свежего пара. Предел повышения давления определяется опытным путем по углублению вакуума. Однако необходимо учитывать, что с увеличением расхода пара растут потери в установке.
При пуске турбины или при небольших нагрузках количество основного конденсата, подаваемого конденсатным насосом в деаэратор, недостаточно для конденсации рабочего пара в холодильниках эжекторов. Поэтому к линии основного конденсата после эжекторов приключен рециркуляционный трубопровод, через который главный конденсат отводится при пуске и малых нагрузках обратно в конденсатор, где охлаждается и вновь поступает в холодильники эжекторов.
При наладке эжектора должно быть отрегулировано открытие вентилей на дренажных трубопроводах между отдельными ступенями сжатия. Регулировка открытия перепускного вентиля 19 (фиг. 109) на дренаже между третьей и второй ступенями эжектора типа ЭП-3-600-4 и вентиля 8 между второй и первой ступенями эжектора типа ЭП-2-400-3 производится путем наблюдения за дополнительным сливом 10 или 21 в открытую воронку из камеры охладителя последней ступени. Перепускной вентиль открывается на величину, при которой прекращается слив в открытую воровку.
Регулировка вентиля 18 (фиг. 109) между камерами охладителя второй и первой ступеней эжектора типа ЭП-3-600-4 производится при установившемся режиме работы конденсационной системы. Вентиль 18 постепенно прикрывается до положения, при котором еще не наступает изменения в давлении, создаваемом эжектором.
Вентили на сливных трубопроводах в конденсатор 7 и 17 и на дополнительном сливе 9 и 20 через гидравлический затвор в открытую воронку при нормальной работе должны быть полностью открыты. Вентили 7 и 17 закрываются при остановке эжектора, а вентили 9 и 20 — по мере надобности.
