Расчет параметров циркуляционных насосов ЯЭУ

Размещено на http://www.allbest.ru/

390

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет параметров циркуляционных насосов ЯЭУ

1. Общие рекомендации по расчету параметров насосов

В расчете энергоустановки в целом можно ограничиться расчетом параметров наиболее мощных насосов, перекачиваемые среды которых несут основной поток тепловой энергии. К таким насосам относятся:

а) циркуляционные насосы первого контура;

б) конденсатные насосы основного рабочего контура (КН1 и КН2);

в) питательные насосы;

г) основные насосы системы технического водоснабжения.

Все предложенные для расчета насосы являются динамическими водяными лопастными насосами.

Определению подлежат как номинальные параметры насосов, так и их эксплуатационные параметры, характеризующие работу насосных агрегатов на номинальной мощности установки.

Все расчетные и принятые в расчет номинальные параметры насосов следует сопоставить с данными насосов прототипной установки. Если имеются существенные отличия, то необходимо найти им объяснения или устранить причину отличий.

2. Параметры главного циркуляционного насоса первого контура

Тракт теплоносителя первого контура представлен в виде четырех параллельных петель, в каждой из которых циркуляция обеспечивается собственным ЦНПК. Насос центробежный вертикальный одноступенчатый с электроприводом переменного тока, с механическим уплотнением вала насоса. Частота вращения принята 1000 об/мин. Приводной двигатель - асинхронный двигатель переменного тока.

Подача насоса

Q_цнпк^ном = Q_яр^номv_тн / [(i_т1 - i_т2)z_цнпк], м³/с,

v_тн = v (р = 16,0 МПа, t = 291 ^оС) = 0,0013417 м³/кг;

i_т1 = i (р = 16,0 МПа, t = 323 ^оС) = 1472,29 кДж/кг;

i_т2 = i (р = 16,0 МПа, t = 291 ^оС) = 1289,64 кДж/кг;

z_цнпк = 4.

Q_цнпк^ном = 320010³0,0013417 / [(1472,29 - 1289,64)4] = 5,8766 м³/с.

Давление насоса р_цнпк^ном = 0,69 МПа - принято по прототипу.

Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_цнпк^ном (Q_цнпк^ном)^0,5/(р_цнпк^ном10-³)^0,75 =

= 20,11000 (5,8766)^0,5/(0,6910⁶10-³)^0,75 = 362.

Следовательно, тип насоса - быстроходный центробежный одноступенчатый.

КПД насоса _цнпк^ном = 0,77 - принято по прототипу.

Мощность насоса

N_цнпк^ном = Q_цнпк^ном p_цнпк^ном/(_цнпк^ном 1000) =

= 5,8766 0,6910⁶/(0,77 1000) = 5266,044 кВт.

Мощность насоса на холодной воде оценена по прототипному насосу

N_цнпк^{хол.вод} = N_цнпк^ном N_цнпк^{хол.вод прот} / N_цнпк^{ном прот} =

= 5266,044 7000 / 5300 = 6955,1524 кВт.

Номинальная мощность двигателя N_дв^ном = 7100 кВт -

по ГОСТ 12139-84.

КПД двигателя _дв = 0,96 - принято по прототипу.

Коэффициент загрузки двигателя

k_з^дв = N_цнпк /N_дв^ном = 5266,044 / 7100 = 0,7417.

Мощность, потребляемая из сети,

P_с = N_дв^ном k_з^дв / _дв = 7100 0,7417 / 0,96 = 5485,49 кВт.

3. Параметры главного конденсатного насоса первого подъема

Узел конденсатных насосов первого подъема представлен двумя параллельно включенными работающими насосами (третий резервный). Каждый насос - центробежный вертикальный четырехступенчатый с предвключенным колесом. Частота вращения насоса 750 об/мин. Приводной двигатель - асинхронный двигатель переменного тока.

Подача насоса

Q_кн-1^ном = (1/z_кн-1) k_зG_кн-1v_конд, м³/с,

где z_кн-1 = 2;

k_з = 1,15;

G_кн-1 = G_гк^п + G_сн2 + G_пр + G ^п_тпн =

= 818,666+ 27 + 6,19564 + 34,7266 = 886,588 кг/с (п. 14.8.8);

v_конд = v(р = 0,005 МПа) = 0,0010052 м³/кг.

Q_кн-1^ном = (1/2)1,15886,588 0,0010052 = 0,512439 м³/с.

В расчет принято: Q_кн-1^ном = 0,515 м³/с - по ГОСТ 8032-84.

Давление насоса: р_кн-1^ном = 0,95 МПа (п. 14.5.1).

Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_кн-1^ном (Q_кн-1^ном)^0,5/(р_кн-1^ном10-³/4)^0,75 =

= 20,1750 (0,515)^0,5/(0,9510⁶10-³/4)^0,75 = 179.

Следовательно, тип насоса - центробежный четырехступенчатый.

КПД насоса _кн-1^ном = 0,84 - принято по прототипу.

Номинальная мощность насоса

N_кн-1^ном = р_кн-1^ном •Q_кн-1^ном / (_кн-1^ном •1000) =

= 0,9510⁶ 0,515 / (0,84 1000) = 582,44 кВт.

Номинальная мощность двигателя N_дв^ном =600 кВт -

по ГОСТ 12139-84.

КПД двигателя _дв = 0,95.

Коэффициент загрузки насоса

Q_кн-1/ Q_кн-1^ном = 1/ 1,15 = 0,87.

Мощность насоса

N_кн-1= 0,96^. N_кн-1^ном = 0,96 582,44 = 559,14 кВт,

коэффициент 0,96 определен по номограмме.

Коэффициент загрузки двигателя

k_з^дв = N_кн-1 / N_дв^ном = 559,14 / 600 = 0,932.

Мощность, потребляемая из сети,

Р_с = N_дв^ном k_з^дв / _дв = 600 0,932 / 0,95 = 588,63 кВт.

4. Параметры главного конденсатного насоса второго подъема

Узел конденсатных насосов второго подъема представлен четырьмя параллельно включенными работающими насосами (пятый резервный). Каждый насос - центробежный вертикальный четрехступенчатый с предвключенным колесом. Частота вращения насоса 1500 об/мин. Приводной двигатель - асинхронный двигатель переменного тока.

Подача насоса

Q_кн-2^ном = (1/z_кн-2) k_зG_кн-2v_конд, м³/с,

где z_кн-2 = 4;

k_з = 1,15;

G_кн-2 = G_кн-1 + G_от5 + G_от6 + G_от7 + G_от8 - G_{псво1ст} - G_{псво2ст} =

= 886,588 + 63,9283 + 47,8926 +34,5995 +32,5064 - 9,83 - 16,07 =

= 1039,61 м³/с;

v_конд = v(р = 0,04095 МПа) = 0,00102683 м³/кг.

Q_кн-2^ном = (1/4) 1,15 1039,61 0,00102683 = 0,3069 м³/с.

В расчет принято Q_кн-2^ном = 0,307 м³/с - по ГОСТ 8032-84.

Давление насоса р_кн-2^ном = 1,9 МПа (п. 14.5.1).

Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_кн-2^ном (Q_кн-2^ном)^0,5/(р_кн-2^ном10-³/4)^0,75 =

= 20,11500 (0,307)^0,5/(1,910⁶10-³/4)^0,75 = 164.

Следовательно, тип насоса - центробежный четырехступенчатый.

КПД насоса _кн-2^ном = 0,80 - принято по прототипу.

Номинальная мощность насоса

N_кн-2^ном = р_кн-2^ном •Q_кн-2^ном / (_кн-2^ном •1000) =

= 1,910⁶ 0,307 / (0,80 1000) = 729,1 кВт.

Номинальная мощность двигателя N_дв^ном =750 кВт - по ГОСТ 12139-84.

КПД двигателя _дв = 0,95.

Коэффициент загрузки насоса

Q_кн-2/ Q_кн-2^ном = 1/ 1,15 = 0,87.

N_кн-2 = 0,93 N_кн-2^ном = 0,93 729,1 = 678,063 кВт,

коэффициент 0,93 определен по номограмме.

Коэффициент загрузки двигателя

k_з^дв = N_кн-2 / N_дв^ном = 678,063 / 750 = 0,9041.

Мощность, потребляемая из сети,

Р_с = N_дв^ном k_з^дв / _дв = 750 0,9041 / 0,95 = 713,76 кВт.

5. Параметры главного питательного насоса

Узел главного питательного насоса представлен двумя параллельно включенными турбопитательными насосами. Каждый ТПН состоит из последовательно включенных насосов - предвключенного ППН и основного ОПН. Оба насоса приводятся в действие общим паротурбинным приводом: ППН через одноступенчатый редуктор с передаточным числом i = 2, ОПН - непосредственно.

Предвключенный насос - центробежный, горизонтальный одноступенчатый с колесом двухстороннего входа.

Частота вращения-1800 об/мин.

Основной насос - центробежный, горизонтальный трёхступенчатый. Частота вращения-3500 об/мин.

Для резервирования ТПН в напорно-питательном трубопроводе предусмотрено два параллельно включенных вспомогательных питательных насоса (ВПН) с электроприводом. Расчет выполняется только для главного питательного насоса - ТПН.

Параметры предвключенного насоса.

Подача насоса:

Q_ппн^ном = (1/z_ппн) k_зG_тпнv_ппн, м³/с,

где z_ппн = 2;

k_з = 1,15;

G_тпн =1,0542426G_т - 3,921 =1,05424261548,909 - 3,921 =

= 1629,0048 кг/с;

v_конд = v(р = 0,7 МПа) = 0,0011082 м³/кг.

Q_ппн^ном = (1/2) •1,15 •1629,0048 •0,0011082 = 1,0380262 м³/с.

В расчет принято: Q_ппн^ном = 1,045 м³/с - по ГОСТ 8032-84.

Давление насоса р_ппн^ном = 0,2•р_пн = 0,2 • 8,7 = 1,74 МПа (п. 14.5.1).В расчет принято: р_ппн^ном = 1,75 МПа - по ГОСТ 8032-84.Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_ппн^ном (Q_ппн^ном/2)^0,5/(р_ппн^ном10-³)^0,75 =

= 20,11800 (1,045/2)^0,5/(1,7510⁶10-³)^0,75 = 97.

Следовательно, тип насоса - центробежный одноступенчатый с колесом двухстороннего входа.

КПД насоса _ппн^ном = 0,82 - принято по прототипу.

Номинальная мощность насоса

N_ппн^ном = р_ппн^ном •Q_ппн^ном / (_ппн^ном •1000) =

= 1,7510⁶ 1,045 / (0,82 1000) = 2230,1829 кВт.

Параметры основного питательного насоса.

Подача насоса Q_опн^ном = Q_ппн^ном = 1,045 м³/с.

Давление насоса р_опн^ном = р_пн^ном - р_ппн^ном = 8,7 - 1,75= 6,95 МПа.

Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_опн^ном (Q_опн^ном)^0,5/(р_опн^ном10-³/3)^0,75 =

= 20,13500 (1,045)^0,5/(6,9510⁶10-³/3)^0,75 = 215.

Следовательно, тип насоса - центробежный трехступенчатый.

КПД насоса _опн^ном = 0,82 - принято по прототипу.

Номинальная мощность насоса:

N_опн^ном = р_опн^ном •Q_опн^ном / (_опн^ном •1000) =

= 6,9510⁶ 1,045 / (0,82 1000) = 8857,0121 кВт.

Мощность питательного насоса в целом:

N_пн = N_ппн^ном + N_опн^ном = 2230,1829 + 8857,0121 = 11087,195 кВт.

6. Параметры главного циркуляционного насоса системы технического водоснабжения

Узел насосной станции технического водоснабжения представлен четырьмя параллельно включенными насосами диагонального типа. Частота вращения насоса 300 об/мин. Приводной двигатель - асинхронный двигатель переменного тока.

Подача насоса

Q_цнгк^ном = (1/z_цнгк) k_зGv_тв, м³/с,

где: z_цнгк = 4; k_з = 1,15;

G = 1,1•G_гк^п •m =1,1 818,666 55= 49529,293 кг/с (п. 14.8.8 и п. 12.5);

v_тв = v (р = 0,1МПа, t = 20 ⁰С) = 0,0010017 м³/кг - принято в расчет;

Q_цнгк^ном = (1/4) 1,15 49529,293 0,0010017 = 14,264 м³/с,

В расчет принято: Q_цнгк^ном = 14,5 м³/с - по ГОСТ 8032-84.

Давление насоса: р_цнгк^ном = 0,220 МПа - принято по прототипу.

Здесь коэффициентом 1,1 учитывается расход воды на дополнительные потребители.

Коэффициент быстроходности насоса

n_s = 20,1n_цнгк^ном (Q_цнгк^ном)^0,5/(р_цнгк^ном10-³)^0,75 =

= 20,1300 (14,5)^0,5/(0,22010⁶10-³)^0,75 = 402.

Следовательно, насос диагонального типа.

КПД насоса _цнгк^ном = 0,88 - принято по прототипу.

Номинальная мощность насоса:

N_цнгк^ном = р_цнгк^ном •Q_цнгк^ном / (_цнгк^ном •1000) =

= 0,22010⁶ 14,5 / (0,88 1000) = 3625,0 кВт.

Номинальная мощность двигателя N_дв^ном = 4000 кВт -

по ГОСТ 12139-84.

КПД двигателя _дв = 0,96.

Коэффициент загрузки двигателя

k_з^дв = N_цнгк^ном/ N_дв^ном = 3625,0 / 4000 = 0,90625.

Мощность, потребляемая из сети,

Р_с = N_дв^ном k_з^дв / _дв = 4000 0,90625 / 0,96 = 3776,04 кВт.

7. Затраты электроэнергии на собственные нужды. КПД ЯЭУ нетто

насос технический циркуляционный

Сумма расходов электроэнергии на все рассмотренные насосы составляет основную долю расхода электроэнергии на собственные нужды - порядка 85%. Ориентируясь на прототипные данные, можно оценить также расход электроэнергии на остальные потребители и, таким образом, общий расход электроэнергии на собственные нужды P_сн. Тогда долю потерь электроэнергии на собственные нужды можно оценить через относительную величину _сн

1 - _сн = 1 - (Р_г - P_сн)/ Р_г.

Здесь _сн - доля электроэнергии, отданной в электросеть.

В этом случае _ЯЭУ^нетто = _ЯЭУ^брутто_сн.

Применительно к принятой в расчет энергоустановки определение затрат электроэнергии на собственные нужды может быть выполнено следующим образом.

Затраты электроэнергии на ЦНПК, КН-1, КН-2, ЦНГК

Р_с = 4 5485,49 + 2 588,63 + 4 713,76 + 4 3776,04 = 41078,42 кВт.

Затраты электроэнергии на прочие потребители собственных нужд

Р_с^доп = 0,15 Р_с / 0,85= 0,15 •41078,42 / 0,85= 7249,13 кВт.

Суммарные затраты электроэнергии на собственные нужды

Р_сн = 41078,42 + 7249,13 = 48327,55 кВт.

Доля электроэнергии, отданной в электросеть

_сн = (Р_г - Р_сн) / Р_г = (1•10⁶ - 48327,55) / 1•10⁶ = 0,95167.

Доля затрат электроэнергии на собственные нужды

1 - _сн = 1 - 0,95167 = 0,04833.

КПД ЯЭУ нетто:

_ЯЭУ^нетто = _ЯЭУ^брутто •_сн = 0,3129 0,95167 = 0,2978.

Размещено на Allbest.ru