АЭУ АЭС с ВВЭР. Влияние эксплуатационных факторов на работу конденсатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.2 – Оптимальные расходы охлаждающей воды в конденсатор в зависимости от нагрузки ТА и температуры воды: 1 – максимально возможная подача ЦН.

 

Максимальная  подача ЦН при заданном гидравлической характеристике системы водоснабжения  определяется наибольшим углом поворота рабочих лопастей насоса при большей частоте вращения приводного электродвигателя или  допустимой нагрузкой электродвигателя в случае ограничения по электрической части насосного агрегата.

Из графика (рис 6.2) видно, что для рассматриваемого случая при номинальной нагрузке энергоблока N_э^н максимальная подача насосов (максимальный расход охлаждающей воды) экономически оправдана при диапазоне температур охлаждающей воды от 11°С и выше. При температурах ниже 11°С целесообразно снижение расхода воды до 75% максимального значения. При нагрузках энергоблока 50% диапазон работы с максимальным расходом воды сильно сужается. Начиная с температур воды 23°С и ниже целесообразно снижать расход воды примерно до 60% максимального значения при наиболее низкой температуре.

Приведенные выше рассуждения, когда максимальный расход охлаждающей воды в конденсатор  определяется подачей одного ЦН(двух для всего конденсатора), характерен для блочной схемы циркуляционного  водоснабжения.

Повышение давления в конденсаторе по сравнению с его значением на типовой энергетической характеристике Р_к=f(G_п ,G_в, t_1в) при одинаковых режимах (одинаковых значениях паровой нагрузки G_п, температуры охлаждающей воды и ее расхода )  указывает на то, что энергетическая установка работает с перерасходом тепла  или при заданном расходе пара G_п, генерируемая мощность ниже нормативной для этого режима. Для определения причин повышения Р_к по сравнению с нормативными необходимо использовать другие показатели, доступные для определения в условиях эксплуатации, в том числе характеризующие, кроме работы и состояния собственно конденсатора, воздушную плотность вакуумной системы ТА, работу воздухоотсасывающих устройств и системы циркуляционного водоснабжения конденсатора.

При эксплуатации турбины изменение давления в конденсаторе оказывает влияние на надежность отдельных ее элементов.

Повышение Р_к приводит к уменьшению теплоперепада турбины и уменьшению напряжений  в ступенях, что приводит к росту осевых усилий и сказывается на работе упорного подшипника. Кроме того, значительное увеличение Р_к сопровождается ростом температуры выхлопного патрубка, что может стать причиной расцентровки агрегата и недопустимой его вибрации. Поэтому значительное повышение давления в конденсаторе при работе турбины не допускается и турбины снабжаются защитой при давлении в конденсаторе, которому соответствует температура конденсации примерно 60°С (Р_к=0,3 кгс/см², t_s=60°С)

Понижение Р_к по сравнению с расчетным приведет к перегрузке последней ступени турбины за счет увеличения срабатываемого теплоперепада в ней.

 

6.1.2 Присосы  воздуха и их влияния на  работу конденсатора

Воздух и  другие неконденсирующиеся газы поступают  в конденсатор двумя путями: с  паром отводимым в конденсатор, и через неплотности конденсатора, систем и элементов, связанных с ним и находящихся под разряжением. Количество газов, поступающих в конденсатор с  паром, незначительно. Оно составляет несколько процентов общего количества газов, удаляемых из конденсатора. Основной объем газов, удаляемых из конденсатора, составляет воздух попадающий  из атмосферы (из марзада), через фланцевые соединения, штуцеры водомерных стекол, уплотнения штоков клапанов, и др. элементы конденсационной установки, не обладающие достаточной герметичностью, а также через дефекты сварных соединений. Плотность вакуумной системы, таким образом, зависит не только от плотности (герметичности) собственно конденсатора, находящихся под вакуумом: концевых соединений уплотнений, корпуса турбины (кормовой части ЦНД), регенеративных ПНД и др. Это обуславливает сложность поиска и устранения присосов воздуха в конденсатор, так как речь идет о воздушной плотности не только конденсатора, но и всей вакуумной системы турбоустановки.

При значительном снижении паровой нагрузки присос воздуха  в конденсатор обычно увеличивается, так как под разряжением оказываются новые элементы турбины и системы регенерации.

Поступление воздуха  в паровую полость конденсатора ухудшает его работу, вызывая ряд  нежелательных явлений. Прежде всего  воздух в паровом объеме конденсатора существенно ухудшает теплоотдачу от конденсирующего пара к наружным стенкам охлаждающих трубок, уменьшая коэффициент теплоотдачи и общий коэффициент  теплоотдачи в конденсаторе. Значительные присосы воздуха могут вызвать перегрузку воздухоотсасывающих устройств  и повышение давления в конденсаторе по этой причине. Еще одним источником потерь тепловой энергии в турбоустановке вследствие подсоса воздуха в вакуумную полость конденсатора является переохлаждение конеднсата при конденсации пара и паровоздушной смеси, в особенности при больших присосах воздуха, когда пароструйные эжектора начинают работать в области перегрузки. В этих условиях деаэрирующая способность конденсатора резко падает и конденсат насыщается кислородом.

Повышенное  содержание кислорода в конденсаторе, поступающего в конденсатор в составе кислорода в конденсате, поступающего в конденсатор в составе воздуха, существенно увеличивает коррозию трубного тракта от конденсатора до деаэратора. Коррозия конструционных материалов конденсатного тракта помимо разрушения металла, вызывает занос поверхности парогенератора и проточной части турбины оксидами (окислами) железа, меди и других соединениями, что серьезно осложняет эксплуатацию основного оборудования АЭУ и в определенных условиях может привести к аварийной ситуации.

Такое неблагоприятное  влияние присоса воздуха на протекания рабочих процессов в конденсаторе требует от оперативного персонала  турбинного цеха серьезной и постоянной работы по поддержанию плотности  вакуумной системы турбоустановки на высоком уровне. Полной герметизации вакуумной системы добиться невозможно, но следует всегда стремиться к предельно возможному сокращению присосов воздуха в конденсатор. Методические указания нормируют присосы воздуха, которые в диапазоне изменения паровой нагрузки конденсатора  от 40 до 100% не должны быть выше значений, определяемых по формуле:

 

G_возд.=10+0,1N_э^н , кг/ч

 

Где N_э^н – нормальная электрическая мощность ТА, МВт.

Существует  ряд качественных и количественных способов определения воздушной  плотности вакуумной системы. Качественной характеристикой может служить скорость падения вакуума при отключенных эжекторах. Как показали опыты на различных турбоустановках, существует линейная зависимость между скоростью падения вакуума (увеличения давления) в конденсаторе и величиной присосов воздуха при постоянном расходе пара в конденсатор и постоянной температуре охлаждающей воды. Таким образом, если нормировать величину скорости падения вакуума в этих условиях, то можно получить критерий лишь относительной оценки воздушной плотности вакуумной системы.

Плотность вакуумной  системы крупных турбин может  считаться хорошей , если скорость падения  вакуума составляет 1-2 мм.рт.ст. в  минуту, удовлетворительной – при 3-4 мм.рт.ст. в минуту. Большая скорость падения вакуума характеризует неудовлетворительную плотность системы. Есть и другие методы качественной оценки воздушной плотности конденсатора. Следует иметь в виду, что этими методами можно пользоваться лишь тогда, когда по той или иной причине нельзя определить воздушную плотность системы прямым измерением количества воздуха, выбрасываемого пароструйными эжекторами. Для этой цели современные эжектора пароструйного типа должны снабжаться воздухомерами, которые устанавливаются на выхлопных патрубках. Так как на установившемся режиме работы конденсационной установки количество отсасываемого воздуха почти в точности равна величине присоса, показание воздухомера позволяют осуществить количественный контроль за воздушной плотностью вакуумной системы.

Еще один давно  известный способ определения присосов воздуха основан на том факте, что скорость увеличения давления (падения вакуума) при отключении эжекторов линейно зависит от присоса воздуха вакуумную систему турбины.

Испытания проводятся при постоянной нагрузке и различных  пропусках добавочного воздуха в вакуумную систему. Воздух в конденсатор подается через калибровочные шайбы, имеющие различный диаметр. Расход через шайбы определяется по формуле:

 

G_возд.=0,65d²

 

Где G_возд – расход воздуха,  кг/ч; d- диаметр отверстия в шайбе, мм.

Измерения при каждом режиме скорость падения вакуума при отключенных эжекторах, строят график зависимости ∆H=f( ), которая близка к линейной рис.6.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.3 Экспериментальная  зависимость скорости падения от количества добавочного воздуха, подаваемого в конденсатор

 

Продолжая эту  прямую до пересечения с осью абсцисс, как показано на рисунке, можно с  достаточной точностью установить количество воздуха, поступающего в  конденсатор при отсутствии добавочного  воздуха. Этот метод прост и применим для любых конденсатных установок независимо от типа воздухоудаляющих  устройств.

Для определения  мест присосов воздуха при работе ТА существует старый способ проверить  все подозрительные места поднесением  к ним горящей свечи, по отклонению ее пламени. Этот способ позволяет находить лишь места крупных присосов воздуха и непригоден для нахождения малых присосов.

Имеются также  методы определения неплотностей вакуумной  системы на бездействующем турбоагрегате  путем гидравлической или воздушной  опрессовки системы или ее участков. Для увеличения внутреннего давления при опрессовке  подают от компрессора воздух под давлением 0,2-0,4 кгс/см². Эти методы очень трудоемки, требуют герметизации системы, включая концевые уплотнения турбины. Места неплотностей при этом определяются по вытекающей из них путем гидравлической опрессовке; по отклонению пламени свечи или путем покрытия подозрительных мест мыльной пеной при воздушной опрессовке.

Рассмотренные методы очень трудоемки и не соответствуют  современному развитию энергетики. Поэтому разрабатываются новые методы отыскания неплотностей вакуумной системы турбоустановок. Эти методы основываются на применении аппаратуры, использующейся в технике глубокого вакуума.

Одним из таких  методов отыскания неплотностей вакуумной системы турбоустановки являются использование галоидных течеискателей атмосферного и вакуумного типа. С помощью этих приборов удается обнаружить самые незначительные присосы воздуха в любых местах турбоустановки, находящихся под разряжением.

Принцип действия галоидных течеискателей основан на свойстве платины испускать в раскаленном состоянии ионы. Эмиссия (искускание) ионов возрастает, когда в среде где находится разогретая платина, присутствует галоидсодержащий газ (фреон, четыреххлористый углерод).

Если какой-то узел (фланец, сальник, ботовые соединения и др.), имеющий неплотность, обдувать галоидсодержащий газом, а вместе отсоса воздуха из конденсатора поставить датчик прибора, то газ вместе с воздухом попадет в вакуумную систему и будет отсасывается из нее эжектором. Появление галоидов в отсасывающем воздухе отмечается прибором. Отсутствие сигналов на приборе указывает на воздушную плотность испытываемого узла вакуумной системы.

В качестве пробного газа обычно применяется фреон-12. Он достаточно дешев, нетоксичен, не вступает во взаимодействие с металлами. Для обдувки фреоном мест возможных присосов воздуха используется небольшой переносимый в руках баллон с шлангом, из которого проводится обдувка.

Измерительный блок галоидного течеискателя соединяется  гибким шлангом с датчиком атмосферного или вакуумного типа.

Галоидный течеискатель атмосферного типа предназначен для  использования в турбоустановках  с пароструйными эжекторами. В  этом случае датчик устанавливается  в потоке воздуха. В этом случае датчик устанавливается в потоке воздуха, выходящего из парового эжектора за последней ступенью охладителя.

 

          6.1.3 Присосы охлаждающей воды  в конденсатор и их влияние  на его работу.

          Поддержание гидравлической плотности  конденсатора в процессе эксплуатации ПТУ необходима для обеспечения высокого качества конденсата ,что особо важно для АЭУ АЭС. Для высоких требований качества конденсата и питательной воды присосы охлаждающей воды в конденсаторах должны сводиться к минимуму даже при наличии 100% ионообменной очистки.

По ПТЭ нормируется  жёсткость конденсата перед конденсатоочисткой во избежание её удорожания и сокращения регенерационного периода. Согласно нормам ПТЭ, в зависимостиот типа энергоблока  и начальных параметров пара перед  турбиной общаяжёсткость конденсата за конденсатором не должна превышать 0,5÷1,0 МКг-экв/кг. Соответствующий максимально допустимый присос охлаждающей воды зависит в каждом конкретном случае от её солесодержания.

В условиях эксплуатации о гидравлической плотности конденсатора судят по данным текущего контроля качества конденсата (результатом химических анализов, проб, отбираемых не реже одного раза в смену, или по показателям автоматических солемеров).  Появление значительных водяных неплотностей обнаруживается по увеличению жёсткости (электрической проводимости) конденсата.

Причины появления  присосов охлаждающей воды в конденсаторе:

-коррозионное  и эрозионное повреждение охлаждающих  трубок с водяной и паровой  стороны;