§ 8. Регулироване уровня конденсата в сборнике конденсатора
Положение уровня в сборнике конденсатора характеризует баланс между количествами конденсирующегося пара и откачиваемого насосом конденсата. Нагрузка турбины является внешним возмущением. Баланс восстанавливается за счет изменения количества конденсата, откачиваемого из конденсатора в сеть. Регулирование производится по основному параметру — уровню в сборнике конденсатора.
В соответствии с обозначениями рис. 17 (в предположении, что рециркуляция отсутствует) можно написать уравнение, характеризующее возмущенное состояние в сборнике конденсатора
где fк — удельный вес конденсата;
FK — площадь зеркала конденсата в сборнике; она зависит от формы сборника и является функцией высоты уровня.
При установившемся режиме уровень в конденсаторе неизменен, ПОЭТОМУ 00-Г0 = 0.
Вычитая последнее уравнение из предыдущего, получим
Приращение &W выражает изменение количества откачиваемого конденсата; следовательно, W есть функция уровня в сборнике.
В зависимости от положения уровня в сборнике количество откачиваемого в сеть конденсата изменяется от нулевого до некоторого наибольшего значения. На графике в координатах напор—производительность каждому равновесному состоянию соответствует точка пересечения характеристики насоса и сети, в которой выполняются условия материального и энергетического баланса и условие устойчивости (49).
Рассмотрим способы регулирования центробежных конденсатных насосов, применяющиеся в судовых паротурбинных установках.
Регулирование конденсатных насосов изменением числа оборотов насоса. Производительность центробежного насоса пропорциональна числу его оборотов п, а развиваемый напор — квадрату числа оборотов. Эти соотношения выражаются известными формулами
На рис. 9 приведены безмасштабные характеристики системы «насос—магистраль» при различных числах оборотов турбоприводного конденсатного насоса.
При изменении числа оборотов насоса от наибольшего nmax до минимального устойчивого пmin характеристика насоса в координатах Н-Q смещается эквидистантно.
Пусть при некоторой установившейся нагрузке конденсируется количество Qa пара. Этому режиму соответствует точка А пересечения характеристик насоса и сети и число оборотов насоса, равное па. Если количество конденсирующегося пара уменьшится до величины Qb, уровень в конденсаторе станет понижаться, поскольку насос продолжает работать с производительностью Qа > Qb.
Рисунок 9 Характеристики конденсатной магистрали и принципиальная схема регулирования числа оборотов турбоприводного конденсатного насоса
Поплавковое устройство, реагируя на снижение уровня, начнет прикрывать регулирующий клапан турбопривода конденсатного насоса 4 и уменьшит число его оборотов. Равновесие наступит, когда число оборотов насоса установится равным пb, так как в этом случае количества образующегося и откачиваемого конденсата снова станут равными.
При некоторой минимальной нагрузке количество откачиваемого конденсата может оказаться недостаточным для конденсации пара в теплообменниках первой группы 3. Во избежание срыва работы эжекторов предусматривается рециркуляционная магистраль 1, через которую часть конденсата, направляемого в деаэратор 2 и прошедшего охладитель эжекторов, возвращается в конденсатор. В результате производительность конденсатного насоса (а, следовательно, и количество конденсата, прокачиваемого через охладитель эжекторов) при неизменном уровне в конденсаторе увеличивается на величину рециркуляции.
Преимуществом регулирования производительности конденсатного насоса изменением числа оборотов является высокая экономичность работы насоса, поскольку согласование характеристики сети и насоса осуществляется за счет изменения мощности привода.
Однако мощности, затрачиваемые на работу конденсатных насосов установок морских транспортных судов, обычно не превышают нескольких десятков киловатт, что делает нерентабельным применение турбоприводов, которые в этих условиях обладали бы крайне низким к. п. д. Использование в качестве привода конденсатных насосов асинхронных двигателей с регулируемым сопротивлением в цепи ротора, обладающих широким диапазоном изменения числа оборотов, или регулируемых гидромуфт между асинхронным двигателем с постоянным числом оборотов и насосом связано с существенными усложнениями установки. Поэтому на транспортных пароходах метод регулирования производительности конденсатных насосов изменением числа их оборотов не получил распространения.
Саморегулирование. Кавитационные характеристики насоса, приведенные на рис. 18, показывают, что начальная стадия кавитации сопровождается резким уменьшением производительности и напора конденсатного насоса. Поэтому появление кавитации вызывает повышение уровня в конденсаторе и увеличение подпора на всасывании; последнее сопровождается исчезновением кавитации. Таким образом, в области, где начинается кавитация, процесс откачивания конденсата сопровождается весьма значительным самовыравниванием.
Это свойство широко используется для регулирования уровня в конденсаторах судовых паротурбинных установок, основным эксплуатационным режимом которых является режим неизменной мощности главной турбины. Безмасштабная характеристика и схема конденсатной магистрали при работе насоса в режиме саморегулирования за счет кавитации показаны на рис. 21.
Кавитация возникает при любой производительности конденсатного насоса 4, как только подпор на всасывании Hsk уменьшится до определенного минимума Hsmin по уравнению (46). Характеристики насоса при кавитации изображаются семейством круто падающих кривых, ограниченных линией cd, которая соответствует срыву подачи насоса.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
