Основные направления развития гидромашиностроения на Калужском турбинном заводе (стр. 2 из 2)

Преимуществом перед другими поставщиками у КТЗ является то, что поставщиком приводных турбин является наше предприятие и заказчику выгодно иметь поставщиков, которые осуществляют поставку всего турбонасосного агрегата. Предложения ОАО «КТЗ» по модернизации крупных питательных насосов носят гибкий характер и зависят от финансовых возможностей заказчика и условий работы насоса в блоке.

Рассматриваются 3 схемы модернизации.

Разборка проточной части, ревизия деталей, составление мероприятий по ремонту и модернизации, обеспечивающих продолжение длительной эксплуатации насоса после ремонта. При этом затраты заказчика минимальны.

Вариант, предусматривающий реконструкцию насоса с заменой проточной части, обеспечивающий наивысший для данной конструкции уровень экономичности и надежности, установку торцовых уплотнений, быструю замену внутреннего корпуса с проточной частью. Внедряются в конструкцию насоса все технические решения, имеющие положительный опыт эксплуатации.

В данном варианте проводится модернизация питательного насоса с установкой пред- включенной осевихревой ступени, применением подшипников и упорного устройства, работающих на перекачиваемой жидкости. Предусматривается реконструкция всей конденсатно- питательной схемы энергоблока с применением безбустерной схемы.

Попытка реализации безбустерной схемы была предпринята АО «Пролетарский завод» на блоке 800 МВт Пермской ГРЭС в 1993 году. С этой целью был проведен комплекс работ по расчету и конструкторской проработке первой ступени питательного насоса. Разработана новая первая ступень, включающая рабочее колесо, водорез, кольцо уплотнения и втулку.

Определялись напорные и кавитационные характеристики насоса на режимах полной нагрузки и недогрузки при работе в безбустерном варианте схемы энергоблока.

Для улучшения кавитационных качеств новая 1-я ступень ПН была спроектирована с увеличенной площадью входного участка. Были изменены элементы подвода к рабочему колесу 1-й ступени: входной патрубок, подводящая спираль и водорез.

Проведенные испытания показали, что разработанный вариант 1-й ступени насоса имеет повышенный напор и лучшие кавитационные качества. Так, на номинальном режиме критический кавитационный запас составил Аккр = 56 м (в штатном варианте АНкр = 93 м). Как показывают

расчеты, этого кавитационного запаса для нормальной работы схемы блока недостаточно.

После испытаний на рабочем колесе 1 ступени были обнаружены кавитационные разрушения лопастей. Зона разрушения имела эллиптическую форму 20 на 30 мм с максимальным разрушением в центре практически на всю толщину лопасти (5 мм).

Таким образом, полученный кавитационный запас не является достаточным для исключения местных кавитационных явлений в проточной части первой ступени. Это явилось основной причиной полученных разрушений на входных участках лопастей рабочего колеса.

Опыт эксплуатации конденсатных насосов с установкой осевихревой ступени (ОВС) на входе в насос показывает, что применение ОВС является наиболее перспективным способом улучшения кавитационных качеств, снижения шума, вибрации и низкочастотных пульсаций давления и подачи [5].

ОВС состоит из осевого колеса (шнека) и размещенной на его периферии неподвижной винтовой решетки, ход нарезки лопастей которой противоположен ходу лопастей шнека (рис. 5). Предварительная конструкторская проработка позволила сделать вывод о возможности модернизации ПН с установкой ОВС и новой первой центробежной ступени. ОВС по сравнению со шнеком имеет больший напор, лучшие кавитационные качества и работает с более низким уровнем вибрации и пульсаций. Эти качества проявляются наиболее значительно при малых подачах. В отличие от шнека, при работе которого на нерасчетных режимах наблюдаются мощные обратные токи, вызывающие пульсации давления, в осевихревой ступени, имеющей неподвижную винтовую решетку, они отсутствуют.

Рис. 5. Схема осевихревой ступени:

1 - осевое колесо; 2 - неподвижная решетка; 3 - центробежное колесо

В настоящее время предвключенная осевихревая ступень нашла широкое применение на Калужском турбинном заводе [5]. ОВС устанавливают в конденсатных, нефтяных и других насосах с повышенными требованиями к эксплуатационным характеристикам. Это позволило улучшить кавитационные характеристики, снизить пульсацию давления и подачи, уменьшить вибрацию. Осевихревая ступень имеет по сравнению со шнеком преимущества - более высокие кавитационные качества и коэффициент напора, низкие уровни пульсации и вибрации. Эти свойства ОВС определяют перспективность ее применения и возможность использовать как отдельный насос. Экспериментальные энергетические и кавитационные характеристики, полученные при испытаниях в Калужском филиале МГТУ им. Н.Э. Баумана, подтвердили выполненные расчеты [3]. Кавитационный запас на входе в ступень на срыве при испытаниях на расчетном режиме составил Дйср = 1,85 м. Кавитационный коэффициент быстроходности для данного режима составил С = 3455. Работа насоса при определении кавитационной характеристики оставалась стабильной, без низкочастотных пульсаций давления и подачи. Проведенный расчет кавитационного запаса для натурных размеров ступени показал, что при срыве напора кавитационный запас составит Дйср = 8,95 м. Расчеты и модельные испытания показали, что реализация проекта ОАО «КТЗ» с установкой предвключенной ступени и новой первой ступени питательного насоса даст возможность получить критический кавитационный запас на входе Дйкр = 10 + 15 м. Допускаемый кавитационный запас составит Дйкр = 20 + 25 м, что позволит реализовать безбустерную схему на блоках 300-1200 МВт.

ОАО «КТЗ» имеет перспективную программу производства питательных, конденсатных и вспомогательных насосов различных параметров и назначения для тепловых электростанций и атомной энергетики. Используя научный и производственный потенциал, Калужский турбинный завод предлагает новые разработки с улучшенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающие: снижение допускаемого кавитационного запаса за счет установки осевихревой ступени; повышение надежности и безопасности за счет применения подшипников на водяной смазке; применение полностью герметичных насосов с муфтой на постоянных магнитах; снижение вибрации и пульсаций давления за счет улучшенной гидродинамики и высокоэффективной балансировке в вакуумной камере и современной технологии изготовления основных элементов проточной части насосов.

Наше предприятие обладает широкими возможностями по проведению НИОКР, исследовательскими стендами, технологической и производственной базой для создания конкурентно способной базы гидромашиностроения. Имеются широкие возможности у предприятия для проведения ремонта, модернизации и разработки насосного оборудования для тепловых и атомных электростанций. Улучшение эксплуатационных характеристик питательных, конденсатных и других насосов может производиться за счет применения новых проточных частей, подшипников на водяной смазке, новых материалов пар трения. Изготовление элементов конструкций на предприятии производится с высокой точностью и чистотой обработки поверхности. Это позволяет создавать новое насосное оборудование, отвечающее современным требованиям по надежности и экономичности.

Список литературы

Кучеров Ю.Н., Волков Э.П. Стратегические направления и приоритеты развития электроэнергетики// Эффективное оборудование и новые технологии в российскую тепловую энергетику: Сб. докладов/Под общ. ред. Г.Г. Ольховского. - 2-е изд., доп. - М. : АООТ «ВТИ», 2001.

Анкудинов А.А., Васин В.А., Ермилов Л.Н., Пайчадзе Б.Б. Опыт ОАО КТЗ в разработке и эксплуатации насосов для тепловых электростанций// Труды 10 Международной научно-технической конференции. 10-13 сентября 2003, Сумы, Украина.

Кирюхин В.И., Циммерман С.Д., Семенов Ю.М., Анкудинов А.А., Васин В.А.. Модернизация питательных насосов энергоблоков 150-1200 МВт на ОАО КТЗ// Электрические станции. - 2003. - № 6.

Патент РФ 2220330 Направляющий аппарат центробежного насоса/ А.А. Анкудинов, В.А. Васин, Ю.М. Семенов, С.Д. Циммерман.

Патент РФ 2014509 Осевихревой насос/Б.Н. Зотов, А.А. Анкудинов.