Показатели работы конденсационной установки

Давление отработавшего пара в конденсаторе р₂, как указывалось, изменяется при эксплуатации турбоагрегата в широких пределах. Оно зависит от следующих режимных условий: расхода отработавшего пара D₂; определяющегося электрической, а для теплофикационных установок также и тепловой нагрузкой турбины, расхода W и начальной температуры t_1в охлаждающей воды. Поэтому для осуществления систематического эксплуатационного контроля за работой конденсационной установки необходимо располагать нормативными характеристиками, определяющими зависимость показателей ее работы при исправном состоянии оборудования и допустимых по ПТЭ присосах воздуха от указанных режимных условий. Сопоставление фактических и нормативных показателей позволяет выявить неполадки в работе конденсационной установки и нарушения воздушной плотности вакуумной системы турбоагрегата.

В качестве показателя работы конденсатора используется также конечный температурный напор, или разность температуры отработавшего пара t₂ (°C) и температуры охлаждающей воды на выходе из конденсатора t_2в(°C):

dt = t₂ - t_2в.

При данных значениях D₂, W и t_1в температурный напор dt практически однозначно определяет для нормальных режимов работы турбины, при которых отработавший пар является насыщенным, давление р₂, которое может быть найдено с помощью таблиц теплофизических свойств водяного пара по температуре

t₂ = t_1в + Dt_в + dt, (1)

В формуле (1):

Dt_в = t_2в - t_1в = , (2)

где Dt_в - нагрев воды в конденсаторе;

D₂ - расход поступающего в конденсатор пара, кг/с;

Dh - удельная теплота конденсации отработавшего пара, мало изменяющаяся для данного турбоагрегата при разных режимах его работы, кДж/(кг · °C);

W - расход охлаждающей воды, кг/с;

с_в - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг · °C);

dt = Dt_в/(eⁿ - 1),

где n = KF/c_вW (3)

(здесь K - средний коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/м² · °C);

F - поверхность охлаждения конденсатора, м².

Из выражений (1) - (3) видно, что при заданных значениях F, Dh и определенных режимных параметрах D₂, W и t_1в показатели эффективности работы конденсатора р₂ и dt определяются значением коэффициента теплопередачи K.

Из тех же формул следует, что при прочих равных условиях уменьшение паровой нагрузки D₂ приводит к понижению р₂ и dt; уменьшение температуры охлаждающей воды t_1в - к увеличению dt, но поскольку сумма t_1в + dtстановится при этом меньше, то t₂, а соответственно, и р₂ уменьшаются; уменьшение расхода охлаждающей воды W вследствие понижения при этом K слабо влияет на dt, но преобладающее влияние при этом увеличения Dt_вприводит к росту р₂.

При испытаниях конденсатора определяются непосредственно опытные значения среднего коэффициента теплопередачи по формуле

K_оп = D₂Dh/(Fdt_cp), (4)

где dt_cp - средняя логарифмическая разность температур пара и охлаждающей воды:

dt_cp = Dt_в/[2,3lg(1 + Dt_в/dt)].

Отношение фактического коэффициента теплопередача K_оп к расчетному K_р по полученному при коэффициенте чистоты, равном 1, характеризует состояние конденсационной установки. Малые значения K_оп/K_р, достигающие иногда из-за загрязнения поверхности охлаждения конденсатора, повышенного присоса воздуха, неисправности воздушного насоса или других причин значений 0,4 - 0,6, говорят о неудовлетворительной работе конденсационной установки и необходимости отыскания и устранения причин этого.

Важной характеристикой работы конденсатора является зависимость его гидравлического сопротивления H от расхода охлаждающей воды. Измерениями значения H осуществляется контроль за загрязнением трубных досок и трубок конденсатора. Гидравлическое сопротивление (падение давления охлаждающей воды, вызванное трением и местными сопротивлениями) складывается из сопротивления трубок Н_тр и сопротивления водяных камер Н_к (включая сопротивление при входе воды из камер в трубки и выходе из них). Значение Н_тр зависит от внутреннего диаметра и длины трубок, их состояния (степени чистоты), числа ходов воды в конденсаторе, ее температуры и скорости. Значение Н_к, составляющее обычно относительно небольшую долю общего сопротивления, зависит от числа ходов воды, конфигурации и размеров водяных камер, температуры и скорости течения воды. Формулы, рекомендуемые для расчета гидравлического сопротивления, приведены в [1].