Назначение, типы конденсаторов и конденсационных установок, их режимные показатели и особенности эксплуатации. 4 страница

Правильность установки сопла ра­бочего пара проверяется по данным завода — строителя эжектора.

Повышенное сопротивление охла­дителей эжекторов наблюдается при частичном заполнении конденсатом их парового пространства из-за неудов­летворительного действия дренажной системы. Повышенное сопротивление атмосферного клапана может явиться результатом его заедания. В обоих случаях возрастет противодав­ление соответствующей ступени эжектора.

Возрастание противодавления и уменьшение предельного проти­водавления любой ступени эжектора вызывает его преждевремен­ную перегрузку. Перегрузка эжектора происходит при расходах воздуха, превышающих расчетный расход GB.

Таким образом, давление всасывания эжектора, например р’₀, не определяет однозначно количество отсасываемого воздуха. При нормальной перегрузке этому давлению соответствует расход воз­духа G, а при преждевременной перегрузке — либо G', либо G". Поэтому распространенный метод проверки работы эжектора по создаваемому им разрежению при закрытых клинкетах на всасы­вающем трубопроводе паровоздушной смеси не дает гарантии ис­правного состояния эжектора.

Пароструйные воздушные эжекторы работают надежно, однако в эксплуатации необходимо контролировать расход рабочего пара по давлению и,температуре и следить за чистотой сеток фильтров, отсутствием засорения сопл, исправным со­стоянием охладителей, надежным действием дренажной системы, отсутствием подсосов воз­духа и рециркуляции паровоздушной смеси и т. д.

С вводом в действие конденсационной установки после пуска последней ступени эжектора в конденсатор (по мере создания в нем разрежения) поступает всевозрастающее количество воз­духа. Поэтому давление в конденсаторе понижается только до тех пор, пока количество воздуха, удаляемого эжектором, превышает количество воздуха, поступающего в конденсатор. При работе одной второй ступени двухступенчатого эжектора удается достиг­нуть разрежения в конденсаторе лишь до 70 кПа. После созда­ния разрежения включается в работу первая ступень эжектора. У трехступенчатых эжекторов возможна совместная работа вто­рой и третьей или первой и третьей ступеней.

§ 65. ОБСЛУЖИВАНИЕ ВОДОСТРУЙНЫХ ВОЗДУШНЫХ ЭЖЕКТОРОВ

И ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

Исследования Л. Д. Бермана и Г. И. Ефимочкина показали, что для каждого водоструйного эжектора при неизменных давле­нии рабочей воды и расходе эжектируемого воздуха существуют определенные пределы изменения противодавления, когда эжек­тор может работать устойчиво.

Режим работы водоструйного эжектора зависит от структуры образующегося в его проточной части водовоздушного потока. Предельный режим наблюдается при эмульсионной форме тече­ния водовоздушной смеси с равномерно распределенными по всему объему пузырьками воздуха. Для допредельного режима харак­терна пробочная форма течения водовоздушной смеси, когда одно­родность структуры смеси нарушается, так как небольшие пу­зырьки воздуха объединяются в более крупные пузырьки или пробки, располагающиеся в центре потока и иногда приобретаю­щие грибовидную форму. В области эмульсионных форм течения двухфазный поток в эжекторе ведет себя подобно потоку сжимае­мой жидкости, а в области пробочных течений — подобно потоку несжимаемой жидкости. В каждой из этих областей возможны отклонения от основной формы течения смеси, определяемые, кроме противодавления, расходной объемной концентрацией воздуха в смеси, геометрическими размерами камеры смешения, скоростью смеси и т. д.

Визуальные наблюдения показали, что струя рабочей воды вследствие выделения растворенного в ней воздуха сразу по исте­чении из сопла приобретает молочно-белую окраску. Если воздух извне не засасывается эжектором (GB = 0), пузырьки воздуха, вы­делившиеся из струи рабочей воды при понижении ее давления, увлекаются в камеру смешения и диффузор, где по мере повыше­ния давления воздух вновь растворяется. Поэтому окраска потока в эжекторе изменяется; молочно-белый поток становится прозрач­ным. При засасывании эжектором воздуха (GB>0) молочно-белая окраска потока сохраняется по всей длине проточной части эжек­тора.

В водоструйных воздушных эжекторах повышение давления рабочей воды до некоторого значения Рр mах, оцениваемого из вы­ражения (90), и скорости истечения воды из сопла вызывают уве­личение объемного коэффициента эжекции. При дальнейшем по­вышении давления рабочей воды из-за энергетических потерь в самом эжекторе коэффициент эжекции не возрастает, что необхо­димо учитывать при эксплуатации водоструйных эжекторов. Сле­дует учитывать также возможность возрастания давления всасы­вания как при чрезмерно большом, так и при чрезмерно малом противодавлении.

При работе электроприводных вакуумных насосов необходимо контролировать подачу и температуру воды, подводимой для их уплотнения и охлаждения. Кроме того, необходим надзор за со­стоянием движущихся частей этих насосов.

§ 66. ПРОВЕРКА ВОЗДУШНОЙ И ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ КОНДЕНСАТОРА

Одна из причин нарушения режима конденсационной уста­новки — чрезмерные подсосы воздуха в конденсатор. Поэтому в эксплуатации систематически и при каждом ухудшении разре­жения (до и после ремонта установки) необходимо проверять воз­душную плотность конденсатора и всей системы, находящейся под разрежением. Наиболее надежный метод такой проверки — измере­ние количества удаляемого из конденсатора воздуха с помощью дроссельного воздухомера, устанавливаемого на патрубке, по ко­торому паровоздушная смесь удаляется в атмосферу. Воздухомеры целесообразно применять при испытаниях.

При пневмогидравлических испытаниях в верхнюю незаполнен­ную водой часть парового пространства конденсатора подают сжа­тый воздух под давлением примерно 100 кПа. Предварительно перекрытием клапанов, установкой заглушек и хомутов с резино­выми прокладками на концевые уплотнения ТНД изолируют от атмосферы конденсатор и трубопроводы, которые во время работы турбины находятся под разрежением. При пневмогидравлических испытаниях проверяется не только гидравлическая, но и воздушная плотность конденсатора. По пропускам сжатого воздуха обнару­живают те места, через которые возможны подсосы воздуха во время действия конденсатора. Для облегчения обнаружения этих мест при пневмогидравлических испытаниях фланцевые соедине­ния и арматуру покрывают мыльной эмульсией.

Надежно и с малой затратой времени установить места самых незначительных подсосов воздуха во время действия паротурбин­ной установки можно с помощью галоидных течеискателей. При применении этого метода места предполагаемых подсосов воздуха последовательно обдувают галоидосодержащим газом (обычно фреоном); присутствие этого газа фиксируется течеискателем, щуп которого заводится на выхлоп эжектора.

Менее надежен метод, когда на места предполагаемых неплот­ностей накладывают тряпки, пропитанные остро пахнущими мас­лами (мятным, гвоздичным) или грушевой эссенцией. По запаху воздуха на выхлопе эжектора наблюдатель может обнаружить не­плотность. Значительные подсосы воздуха можно обнаружить по отклонению пламени.

§ 67. ОБСЛУЖИВАНИЕ УСТАНОВКИ И УХОД ЗА КОНДЕНСАТОРОМ

Перед включением конденсационной установки в действие про­изводят тщательный осмотр конденсатора, систем, обслуживающих механизмов и аппаратов; проверяют исправность и правильность включения приборов и арматуры. При вводе установки в действие включают сначала циркуляционную, затем конденсатную и, нако­нец, воздушную системы.

Циркуляционный насос пускается с минимальной частотой вра­щения. При наличии двух циркуляционных насосов после опробывания их в работе оставляют один. Циркуляционные насосы и их приемные и отливные патрубки размещаются ниже ватерлинии, поэтому пуск циркуляционных насосов можно производить при от­крытых приемных и отливных клинкетах. Перед пуском необхо­димо проверить, закрыты ли спускные клапаны водяных полостей конденсатора и самого насоса. Кроме того, следует через воздуш­ные краны удалить воздух из водяных полостей конденсатора. Во время работы насоса приемные клинкеты должны быть всегда полностью открыты.

При плавании на мелководье и по рекам во избежание засоре­ния циркуляционной системы песком и илом прием забортной воды следует производить через бортовой кингстон, а при бортовой качке —через донный. В ледовых условиях и в районах с низкой температурой забортной воды применяется рециркуляция охлаж­дающей воды; часть воды из отливного трубопровода после конден­сатора возвращается во всасывающую магистраль циркуляцион­ного насоса. В случае забивания кингстонов льдом их попеременно продувают паром.

Пуск центробежного конденсатного насоса производится при закрытом клапане на его напорной магистрали, который после пуска постепенно открывается. Перед пуском конденсатного насоса сборник конденсата заполняют до нормального уровня. После пуска включаются в действие система автоматического регулирова­ния уровня в конденсаторе (если она имеется), система рециркуля­ции конденсата (если она включается вручную) и подача конден­сата к уплотнениям насосов и клапанов, работающих под разре­жением.

Перед вводом в действие пароструйного эжектора необходимо проверить подачу конденсата на охлаждение конденсаторов (охла­дителей) эжекторов и убедиться, что все клинкеты и клапаны на нагнетательной магистрали эжектора открыты. Следует проверить действие дренажной системы для удаления конденсата из охлади­телей эжекторов и удостовериться в том, что конденсат не затоп­ляет трубы охладителей, а также убедиться в отсутствии заедания атмосферного клапана, через который воздух из эжектора уда­ляется в атмосферу. При вводе в действие эжектора сначала вклю­чают его последнюю ступень при закрытом клинкете на всасываю­щей магистрали эжектора первой ступени. После создания разре­жения в промежуточных охладителях клинкет на всасывающей магистрали постепенно открывают. Для достижения более глубо­кого разрежения в конденсаторе, что необходимо в определенный период прогревания турбины, включают в действие вторую, а за­тем первую ступень эжектора. При двух эжекторах, один из кото­рых резервный, для ускорения получения разрежения в, конден­саторе можно одновременно включить в действие последние сту­пени обоих эжекторов.

Конденсационную установку выключают в обратной последо­вательности: сначала эжектор (начиная с его первой ступени), затем конденсатный насос и в последнюю очередь циркуляцион­ный насос. Для вентиляции и осушения турбины после ее полной остановки конденсационная установка должна проработать при действующей последней ступени эжектора и минимальной частоте вращения циркуляционного насоса в течение 30—45 мин. При кратковременном бездействии конденсационной установки водяное пространство конденсатора остается заполненным водой, конденсат из сборника не удаляют. При стоянке 30 сут охлаждающую воду из конденсатора необходимо спускать, оставляя открытыми спуск­ные и воздушные клапаны. В случае необходимости конденсатор может обслуживаться резервным конденсатным насосом, прокачи­вание забортной воды через трубы конденсатора осуществляться одним из вспомогательных циркуляционных или балластным насо­сом, а отсос воздуха — резервными ступенями эжектора. Во избе­жание аварии при чрезмерном повышении давления в конденсаторе вступает в действие вакуумное реле и автоматически закрывается быстрозапорный клапан турбины. Проверку действия вакуумного реле необходимо производить не реже одного раза в шесть месяцев и приурочивать к выводу установки из действия.

Планово-предупредительные осмотры конденсатора должны пре­дусматривать: вскрытие лючков на крышках водяных камер, осмотр и чистку трубных досок и проверку состояния протекторной за­щиты один раз в три месяца; чистку труб и водяных камер, осмотр парового пространства и при необходимости щелочение конденса­тора, ревизию эжекторов и насосов, обслуживающих конденсацион­ную установку, не реже одного раза в год; ревизию и пневмогид-равлические испытания конденсатора один раз в два года.

Внутренние поверхности конденсатора в местах, где антикорро­зионные покрытия или краска окажутся поврежденными, тщательно очищают и заново окрашивают. При каждом осмотре водяных ка­мер необходимо проверять состояние и крепление протекторов; при износе более 50% протекторы заменяют новыми. Во время осмотра парового пространства проверяют отсутствие эрозионного износа труб, расположенных вблизи мест подвода конденсата и пара, а также состояние пароотбойных щитков.

Одна из неполадок в циркуляционной системе — засорение кинг­стонов и труб конденсаторов водорослями, илом, песком, ракуш­ками и др. Известны случаи забивания циркуляционной системы и трубных досок конденсаторов мелкой рыбой. Внутри труб иногда образовываются слизистые отложения, а при плавании в тропиках происходит обрастание труб микроорганизмами (двухстворчатые моллюски-мидии, усоногие балянусы). Оседание личинок обрастателей происходит при малых скоростях воды в трубах в период нахождения в прибрежных районах. При особо благоприятных ус­ловиях роста через два месяца после оседания личинок мидии, например, могут достигать 20 мм.

Загрязнение (в особенности при интенсивном обрастании) труб конденсатора вызывает увеличение его гидравлического сопротив­ления; при этом так же, как при дроссельном регулировании (см. рис. 37, а), расход охлаждающей воды уменьшается. Как это было показано при рассмотрении характеристик конденсатора (см. рис. 103), уменьшение расхода охлаждающей воды неизбежно при­водит к ухудшению вакуума.

Кроме того, наличие отложений на стенках труб вызывает воз­растание их термического сопротивления и, следовательно, уменьшение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося пара к охлаждающей воде. Это обстоятельство также приводит к росту давления в конденсаторе, сопровождаемому увеличением разности температур δt.

В практике известны случаи повышения давления в конденса­торах паротурбинных судов, вызываемого обрастанием их микро­организмами, до 10 кПа (против номинального 5 кПа). Это приво­дило к необходимости чистки труб конденсаторов во время хода судна, а иногда почти сразу после выхода из порта, если длитель­ная стоянка совпала с характерным для данного района сезоном интенсивного оседания личинок обрастателей.

Для предотвращения обрастания целесообразно производить покраску кингстонных решеток, ледовых и кингстонных ящиков, а. также водяных полостей конденсаторов необрастающйми кра­сками ХВ-53, ХВ-79 или термопластическими красками (ТПК) № 86 или 861.

Взрослые обрастатели гибнут при 40—45° С, поэтому перед вы­ходом из порта полезно (применяя рециркуляцию) промывать трубы, прокачивая через них в течение нескольких часов цирку­ляционным насосом воду, подогретую до указанной температуры.

В зависимости от характера отложений внутренние поверхности труб очищают промывкой струей воды под большим напором, щет­ками или ершами. Слизистые отложения и биологические обраста­ния можно удалять выщелачиванием водяного пространства кон­денсатора каустической содой из расчета 5 кг на 1 т воды. Щетки и ерши могут приводиться во вращение через гибкий вал от элект­родвигателя или гидравлической турбины, рабочая вода которой используется для необходимой в таких случаях промывки. В ста­ционарных установках применяется метод очистки труб конденса­торов путем проталкивания через них струей воды или сжатым воз­духом резиновых шариков или пробок. Для очистки поверхности труб с паровой стороны производят щелочение конденсатора трех-или пятипроцентным раствором каустической соды. Раствор зали­вается в паровое пространство (выше уровня верхнего ряда тру­бок) и подогревается паром до температуры кипения. После щело­чения, продолжавшегося в течение 8—12 ч, конденсатор тщательно промывают сильной струей пресной воды.

§ 68. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ И НЕПОЛАДКИ КОНДЕНСАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

При эксплуатации конденсационной установки давление в кон­денсаторе должно поддерживаться по возможности более близ­ким к наивыгоднейшему при минимальном переохлаждении кон­денсата и содержании в нем кислорода и хлор-ионов в пределах установленных норм.

Для эксплуатационного контроля за действием конденсационной установки (согласно правилам технической эксплуатации) второй механик обязан не реже одного раза в 3—4 сут проверять температурный режим главного конденсатора.

Контролируя режим конденсационной установки, следует прежде всего по нагреву охлаждающей воды t₂ - t₁ и напору, создаваемому циркуляционным насосом, проверить действие циркуляционной си­стемы. Нужно учитывать, что если давление в конденсаторе воз­росло в результате повышенных подсосов воздуха или неполадок в работе эжектора, восстановить в нем нормальное разрежение увеличением количества охлаждающей воды, прокачиваемой через конденсатор, обычно не удается.

Переохлаждение конденсата в условиях эксплуатации в реге­неративных главных конденсаторах не выше 1°С, а содержание кислорода в конденсате, которое также необходимо системати­чески контролировать,— не более 0,05 мг/л.

Нормативные материалы и графики температурного режима конденсатора облегчают обнаружение неполадок в работе конден­сационной установки и выявление причин, которые приводят к по­вышению давления в конденсаторе. Часто эти причины влияют одновременно на несколько показателей режима конденсационной установки. Например, повышенные подсосы воздуха или непо­ладки в действии эжектора (вакуумного насоса) могут вызвать не только увеличение разности температур δt, но и возрастание переохлаждения конденсата и разности температур t_см – t₁. Пе­реохлаждение конденсата даже в установках, находящихся в хо­рошем эксплуатационном состоянии, обычно несколько возрастает при уменьшении нагрузки конденсатора и понижении температуры охлаждающей воды.

§ 69. ВЫБОР РЕЖИМА КОНДЕНСАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

При низких температурах забортной воды давление в конден­саторе может быть меньше предельного, а мощность турбины (при неизменном расходе и начальных параметрах пара) такой же, что и при предельном давлении в конденсаторе. Работать при давле­нии в конденсаторе меньше предельного нецелесообразно и эко­номически невыгодно по следующим причинам:

расход энергии на создание глубокого разрежения в конден­саторе не компенсируется увеличением мощности турбины;

понижение температуры конденсата приводит к необходимости дополнительной затраты тепла на подогрев конденсата и пи­тательной воды;

чрезмерно низкое давление в конденсаторе может сопро­вождаться увеличением переохлаждения конденсата, повышением количества растворенного в нем кислорода, а также возрастанием продольных усилий в трубах.

В эксплуатации следует устанавливать режим наивы­годнейшего давления в конденсаторе, при котором суммарный удельный расход тепла, а следовательно, и топлива на паросиловую установку минимален. Давление в конденсаторе и расход тепла можно изменять регулированием производительности циркуля­ционного насоса.

Рассмотрим простейший случай, когда главный конденсатор обслуживается двухскоростным электроприводным циркуляционным насосом, при ра­боте которого на первой скорости количество охлаждающей воды, прокачиваемой через конденсатор, составляет W, а при работе на второй скорости с максимальной частотой вращения W’. Во время плавания в районах с достаточно низкой температурой забортной воды возможна работа установки при любом из этих двух режи­мов циркуляционного насоса.

Когда конденсатор обслу­живается двухступенчатым эжектором, расход пара на него обычно остается неизмен­ным при всех режимах уста­новки, а если и изменяется (путем изменения давления рабочего пара), то в узких пре­делах.

Опыт эксплуатации судов типов «Прага» и «Ленинский ком­сомол» показал, что установленные на них трехступенчатые эжекторы практически при всех эксплуатационных режимах обес­печивают действие конденсационной установки при работе с вы­ключенной первой ступенью.

Для выбора режима работы конденсационной установки в экс­плуатации применяют режимные графики, где в зави­симости от температуры забортной воды t₁ и расхода пара через последнюю ступень турбины Gn указываются области, соответ­ствующие наивыгоднейшим режимам работы трехскоростного цир­куляционного насоса.

Для эксплуатационного контроля вместо количества конденси­руемого пара Gn на графике удобнее указывать давление в кон­трольной ступени турбины Рк, характеризующее количество кон­денсируемого пара.

На первых судах типов «Прага» и «Ленинский комсомол» глав­ный конденсатор обслуживается двумя односкоростными цирку­ляционными насосами. При обычных эксплуатационных нагрузках конденсатора и температуре забортной воды примерно до 22° С более экономичен режим при работе лишь одного циркуляцион­ного насоса.

В конденсаторах вакуумных испарительных установок опти­мальным является такое разрежение, при котором обеспечиваются надлежащая производительность установки и качество дистил­лята. В некоторых зарубежных установках регулирование давления в конденсаторах, охлаждаемых забортной водой, осуществля­ется изменением ее количества. Иногда, при чрезмерном разре­жении, в конденсатор испарительной установки приходится искус­ственно подавать воздух из атмосферы. В испарительных уста­новках на паротурбинных судах при охлаждении конденсаторов главным конденсатом могут возникать трудности, связанные с по­вышенной температурой охлаждающей воды (конденсата).

§ 70. ИСПЫТАНИЯ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Испытания конденсационной установки производят с целью:

всестороннего исследования работы установки для выявления ее характеристик, положительных качеств, отдельных недостатков и накопления материала, необходимого для проектирования и постройки новых судов;

построения характеристик и наладки работы установки для обеспечения совершенных методов технической эксплуатации;

текущего контроля и обследования состояния установки, выявления причин ненормальной работы отдельных ее элементов и устранения неполадок.

При сдаточных испытаниях проверяют соответствие показате­лей и характеристик конденсационной установки, обслуживающих механизмов и устройств техническим условиям на поставку.