КОНДЕНСАТНО-ПИТАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА Магистраль от ГК до ПГ Предназначена: Для

в турбине до давления ниже атмо-сферного, чем обеспечивается более вы-сокие

значения КПД турбины и паросило-вого термодинамического цикла устано-вки в целом;
конденсации отработавшего пара глав-ной турбины;

нестационарных режимах его ра-боты;
откачки конденсата из конденсатосбор-ников конденсаторных групп;
очистки конденсата

от солей и механи-ческих примесей;
удаления из конденсата коррозионно-
активных газов;
регенерации (подогрева) конденсата и питательной воды и подачи ее в ПГ.

основного конденсата;
система обессоливания и очистки воды от механических примесей;
сист-мы автоматического

поддержания уровня, давления и температуры ОК;
системы теплотехнического контроля и автоматики.

турбине, поступает в конденсаторную группу 1000 КЦС-1 или просто в

конденсатор. Конденсатор с обслуживающи-
ми его системами в технической и научной литературе носит название «конденсационная установка».
Конденсационная установка в составе ЯЭУ выполняет функцию «холодного источника».
Такое ее назначение соответствует второму закону термодинамики: «Тепло никогда не может само собой перейти от тела с меньшей к телу с большей температурой»
(Клаузиус, 1850 г.)

соприкасаясь с «холодными» трубками, по которым прокачивается охлаждающая вода, конденсируется,

то есть превращается в конденсат и определенным образом поступает в конденсатосборники. Кроме того, на конденсатор сбрасывается свежий пар из главного парового коллектора через блочные редукционные установки конденсатора (БРУ-К). Сброс пара через БРУ-К в конденсаторы предусмотрен в случаях, когда количество генерируемого ядерной паропроизводящей установкой

а также при разогреве и расхолаживании энергетической установки энергоблока. Следовательно,

конденсатор с обслуживающими его системами должен быть в работе до пуска и после останова турбоагрегата. Свежий пар, который сбрасывается через БРУ-К, сначала поступает в восемь пароприемных устройств (ППУ), где происходит его увлажнение и дросселирование (снижение давления), а затем в конденсатор.

на пароприемные устройства, достигает 60 % от расхода пара на

турбоагрегат. Конечная температура сбрасываемого пара поддерживается на 10...20 °С выше температуры насыщения при данном давлении в конденсаторе, то есть пар в конденсатор после ППУ поступает слегка перегретым, что обеспечивает испарение впрыскиваемого конденсата.

и коробления обойм цилиндров низкого давления в случае подачи из

ППУ пароводяной смеси с неиспарившейся влагой.
Нормальный уровень в конденсатосборниках соответствует величине (650±100) мм по показаниям приборов.

электронными регуляторами уровня конденсата.

Верхний максимально допустимый уровень (III предел) составляет величину 850 мм по показаниям приборов. (В дальнейшем при описании всех элементов паротурбинной установки величины изме-ряемых уровней будут приводиться по показаниям приборов).

150 мм. Для успешной конденсации пара в конденсаторе необходимо выполнить

два важных условия: подать по трубкам конденсатора охлаждающую воду и создать в нем вакуум. В связи с тем, что конденсаторная группа 1000 КЦС-1 выполнена из четырех конденсаторов подвального типа, расположенных под турбиной поперек

давления.
Для успешной конденсации пара в конденсаторе необходимо выполнить два

важных условия: подать по трубкам конденсатора охлаждающую воду и создать в нем вакуум.
В связи с тем, что конденсаторная группа 1000 КЦС-1 выполнена из четырех конденсаторов подвального типа,

присоединен к отдельному цилиндру низкого давления. Конденсаторы, присоединенные к ЦНД

№ 1 и ЦНД № 2, а также к ЦНД № 3 и ЦНД № 4, попарно соединены между собой по охлаждающей воде. Охлаждающая циркуляционная вода с помощью четырех осевых насосов (циркуляцион-ных насосов) направляется последова-тельно двумя параллельными потоками в каждую пару конденсаторов. Поэтому конденсаторы имеют разное

более низкое давление — в первых по ходу охлаждающей воды

конденсаторах, более высокое — во вторых.Такое решение позволяет понизить среднее значение давления конденсации и тем самым повысить термодинамическую эффективность использования энергии пара. Кроме того, такая схема подключения охлаждающей воды способствует увеличению живучести конденсационной установки и турбоагрегата в целом.

к ЦНД-1 и ЦНД-3) перепускными трубами Ду 400 отводятся в

связанный с ним конденсатор с меньшим давлением (присоединенный соответственно к ЦНД-2 и ЦНД-4), откуда через общий для всей конденсаторной группы коллектор отсасываются с помощью четырех основных водоструйных эжекторов типа ЭВ-7-1000.

воду. Подача рабочей воды из циркуляционной системы производится с помощью

трех подъемных насосов эжекторов. Конденсаторы, присоединен-ные к ЦНД № 2 и ЦНД № 4, имеют более глубокий вакуум (0,0455 кгс/см2), чем конденсаторы, присоединенные к ЦНД № 1 и ЦНД № 3. (0,0593 кгс/см2).
Для срыва вакуума в конденсаторах при возникновении определенных сигналов аварийной защиты турбоагрегата на

задвижек обеспечи-вает быстрый срыв вакуума в конден-х.
Среднее давление конденсации

пара (0,0524 кгс/см2) при принятой системе охлаждения конденсаторов оказывает-ся ниже, чем при одинаковом давлении в конденсаторах, соединенных парал-лельно по охлаждающей воде. Конден-сат пара первого по ходу охлаждающей воды конденсатора «догревается» путем смешивания с конденсатом второго конденсатора до температуры

и растворенных в конденсате газов). Благодаря этим двум факторам удается

повысить экономич-ность ПТУ и энергоблока в целом.
Емкость конденсатосборников и баков проектируется с учетом производитель-ности конденсатных электронасосов I сту пени из условия быстродействия регули-рующего клапана RM40S02 регулятора уровня конденсата в конденсатосборнике и проходного диаметра линии рецирку-ляции конденсата с

связи с тем, что на АЭС предусмотрен режим 100%-го обессо-ливания

основного конденсата, а также его регенерации в смешивающих подо-гревателях низкого давления № 1, 2, в конденсатной системе предусмотрено две ступени конденсатных насосов.
Основной конденсат после конденсат-ных электронасосов I ступени проходит через охладитель пара уплотнений типа ПС-340 и далее поступает на фильтры блочной обессоливающей установки.

(RM40S02, RM40S06), конденсат посту
пает в два параллельно установленных подогревателя

низкого давления № 1 и далее самотеком сливается в подогрева-тель низкого давления № 2 за счет раз-ности отметок (высот) установки подогре-вателей низкого давления № 1 и № 2. Из подогревателя низкого давления № 2 конденсат поступает во всасывающий коллектор конденсатных электронасосов II ступени и далее через подогреватели низкого давления № 3, 4, 5 направляется в деаэраторы.

с помощью электронно-го регулятора уровня, исполнительным механизмом которого является регулиру-щий

клапан (RM70S02), установленный на напорном трубопроводе конденсатных электронасосов II ступени.
При номинальном уровне мощности энергоблока в работе находятся два конденсатных электронасоса I ступени и четыре конденсатных электронасоса II ступени (по одному из конденсатных насосов находится в резерве).

помимо нее по байпасному трубопроводу Ду 600, при этом клапаны

RE10S04, RE10S02, RE20S02 закрываются, а клапан RE10S03 открывается.
Для устойчивой работы конденсатных электронасосов I и II ступеней в опре-деленных режимах работы системы предусмотрена линия рециркуляции КЭН I ступени с напорного трубопрово-да в конденсатор.

клапан RM41S01. Трубопровод Ду 300 рециркуляции КЭН II ступени соединяет

их напорную линию с подогревателем низкого давления № 2. На данной линии рециркуляции установлен регулирующий клапан RM73S01.

Ду 200 на захолаживание конденсата, сбрасываемого через аварийный перелив в

подогревателе низкого давления № 2;
трубопроводом Ду 300 к насосам откачки сепарата для обеспечения их устойчивой работы при малых нагрузках турбоагрегата;

насосов машзала;
трубопроводом Ду 50 на охлаждение сервомоторов стопорных

и регулирующих клапанов турбины;
трубопроводом Ду 50 на уплотнение арматуры вакуумной системы конденсатора;
трубопроводом Ду 50 на продувку датчиков КИП;

перелива конденсата из подогревателя низкого давления № 2;

трубопроводами Ду 10 на заполнение гидрозатворов дренажей VIII отбора пара из цилиндров низкого давления турбины.

подачи основного конденсата от конденсатных электронасосов I ступени на охлаждение

уплотняющей воды питательных турбонасосов и сброса дебалансных вод в бак грязного конденсата.

RM70S02 основной конденсат подается:
трубопроводом Ду 300 в пароприемные устройства

конденсатора;
трубопроводом Ду 150 через охладитель уплотняющей воды питательных турбонасосов на уплотнение их валов;

давления.

АЭС является значительная величина суммарной поверхности теплообмена, которая обусловлена увеличенными

удельными расходами пара на единицу мощности по сравнению с этими же показателями для турбин высоких и сверхкритических параметров пара. Поэтому поверхность охлаждения конденсаторов на единицу мощности турбин для АЭС в сравнении с поверхностью охлаждения конденсаторов на единицу мощности турбин на органическом топливе примерно в два раза больше. Однако значительный рост поверхности охлаждения конденсаторов турбин АЭС при частоте вращения ротора п = 3000 об/мин еще не создает существенных трудностей, связанных с проектированием конденсатора.

и мощности турбины растут габариты выхлопного патрубка ЦНД и увеличивается

число выхлопов. В результате появляется возможность при соответствующих увеличенных габаритах фундамента размещать конденсаторы с увеличенной поверхностью охлаждения. При этом конденсаторы располагаются, как обычно, под турбиной поперек ее продольной оси
(турбины К-220-44, К-500-65/3000 и К-1000-60/3000). Такое расположение конденсаторов получило название «подвального».
На рис. 3.2 представлена принципиальная схема подвального расположения конденсаторов.

= 1500 об/мин конструкторам пришлось решать сложные задачи по проектированию

конденсаторов и размещению их под турбинами. Задача по проектированию конденсаторов с резко увеличенной поверхностью охлаждения для данных турбин благоприятно решилась при боковом расположении конденсаторов (см. рис. 3.3). При такой конструктивной схеме узла «турбина — конденсатор» появилась возможность создать конденсаторы большой поверхности охлаждения при хороших теплотехнических показателях. Например, конденсатор К-54600 для турбины К-1000-60/1500-1 с суммарной, поверхностью охлаждения 45600 м2.
Компоновка конденсаторов турбин АЭС показана на рис. 3.4.

ротора п = 3000 об/мин используются конденсаторы подвального типа и

для турбин с частотой вращения ротора п =1500 об/мин — конденсаторы бокового типа. Но принципы компоновки их трубных пучков не зависят от типа конденсатора, являются общими и сводятся к следующему:
при создании конденсатора должен быть выбран вариант компоновки трубного пучка (с боковым или центральным отсосом воздуха), обеспечивающий минимальные потери на входе в пучок. Величина потерь в большей мере определяется аэродинамикой потока пара в ЦНД;
трубный пучок должен быть выполнен в виде многократно свернутой ленты симметрично относительно вертикальной оси конденсатора с глубокими проходами на внешней стороне пучка. При этом увеличивается живое сечение на стороне входа пара в трубный пучок благодаря увеличению его входного периметра. Малые значения скорости пара при входе в трубный пучок достигаются также за счет увеличения расстояния между трубками в первых рядах пучка по ходу пара. В результате этого паровое сопротив­ление конденсатора снижается.

подогрев стекающего с трубок конденсата и его деаэрацию;
конструктивно должен

быть обеспечен свободный доступ пара через боковые или центральные проходы в нижнюю часть пучка для регенерации и деаэрации стекающего конденсата;
трубный пучок должен иметь малую глубину в направлении хода пара и небольшое число рядов трубок в ленте пучка. При этом в зависимости от величины вакуума в конденсаторе скорость парового потока не должна превышать 100... 120 м/с, а число рядов трубок в ленте 12—14—16;
должна быть выделена зона воздухоохладителя. Поверхность трубных пучков воздухоохладителя должна быть не менее 10 % всей поверхности охлаждения конденсатора. Особые методы ее компоновки способствуют уменьшению удельных объемов отсасываемой паровоздушной смеси и соответственно мощности эжекторов;

конденсата в трубном пучке на промежуточных уровнях по его

высоте для предотвращения переохлаждения стекающего по трубкам конденсата, а также уменьшения парового сопротивления трубного пучка.

где 1 - конденсатосборник, 2 - пароприемное устройство, 3 -

перепускной патрубок, 4 - трубный пучок ленточного типа, 5 - сливные трубки, 6 – боковой канал для пара, 7 - тупиковый канал для пара, 8 - паровые щиты, 9 - воздухоохладитель, 10 - пружинные опоры, 11 - правый конденсатор, 12 - слив конденсата во всасывающий коллектор КЭН I ступени, 13 - левый конденсатор, 14, 15 - подвод и слив охлаждающей воды.

проходом для отработавшего пара и с цен­тральным отсосом паровоздушной смеси

(из воздухоохладителя 9). Такая компоновка трубного пучка конденсатора соответствует аэродинамике потока пара на выходе из двухпоточной ЦНД. Компоновка трубного пучка выполнена симметрично для каждого конденсатора. Ширина проходов в ленте трубного пучка, как боковых, так и тупиковых, определяется расчетным путем из условия допустимой скорости пара в конденсаторе (120... 130 м/с).

трубного пучка имеют свои особенности, обусловленные изменением направления потока пара

относительно трубного пучка и взаимным расположениям ЦНД и конден­саторов.

где
1 -

левый и правый конденсаторы,
2 - боковые гибкие опоры корпуса конденсатора, 3 - выхлопной патрубок,
4 - кольцевые компенсаторы,
5 - паровпуск на первые ступени ЦНД,
6 - наружный корпус ЦНД,
7 - подогрева­тель низкого давления,
8 - конденсатосборник,
9 - нижние гибкие опоры конденсатора.

такие проблемы, как создание нового трубного пучка, обеспечение повышенной деаэрации

конденсата при различных режимах энергоблока, разработана новая принципиальная схема отсоса ПВС и крепления конденсаторов к турбине и фундаменту.
Компоновка трубного пучка так же, как и в подвальных конденсаторах, выполнена в виде многократно свернутой ленты, но с учетом бокового расположения, несколько наклонного к горизонтальной плоскости направления потока пара из ЦНД. По внешнему периметру ленты имеются достаточно глубокие и широкие проходы для пара, поэтому лента имеет сравнительно небольшую толщину, а по периметру ее образованы многочисленные «зубцы». Эскизы трубных пучков представлены на рис. 3.5, а, б, где а - трубный пучок для подвального типа конденсатора,
б - трубный пучок для бокового типа конденсатора.

трубного пучка имеют свои особенности, обусловленные изменением направления потока пара

относительно трубного пучка и взаимным расположениям ЦНД и конденсаторов.
для подвального типа конденсатора, а б - для бокового; 1 - трубный пучок воздухоохладителя, 2 - перегородки воздухоохладителя, 3 - паронаправляющие и конденсатосливные перегородки; 4 - трубки основного пучка, 5 - «зубцы» охлаждающих трубок, 6 - деаэрационная вставка.

трубки и паровые щиты. Сливные трубки выполнены в виде желобов,

на концах которых имеются отверстия для слива конденсата. Сливные трубки расположены в нижних рядах ленты между трубными досками и предназначены для отвода конденсата, стекающего с вышележащих труб к трубным доскам, откуда он стекает в нижнюю часть конденсатора, не переохлаждаясь на нижележащих трубках. Для улавливания конденсата предназначены и паровые щиты, установленные во внутренних проходах трубного пучка. Конденсат с паровых щитов отводится к трубным доскам, а затем сливается в нижнюю часть конденсатора.
Между отдельными частями трубного пучка предусмотрены каналы для прохода пара, направление которых совпадает с направлением движения пара в выпускном патрубке цилиндра турбины.

в досках должны обеспечивать плотность и долговечность соединения. Например, охлаждающая

поверхность конденсатора типа К-45600 (турбина К-1000-60/1500-1) образована из трубок диаметром 28х1 мм и 28x2мм длимой 9000мм, изготовленных из медно-никелевого сплава МНЖ-5-1. Количество трубок по секциям составляет: 1 секция - 16464 шт.; 2 секция - 20928 шт.; 3 секция - 20928 шт. (суммарно по верхнему и нижнему потоку).
Повышенная водяная плотность корпусов конденсаторов достигается благодаря развальцовке трубок в утолщенных концевых трубных досках и нанесению уплотняющего (битумного) покрытия на наружную поверхность концевых трубных досок после развальцовки в них концов охлаждающих трубок.
В целях предотвращения опасной для прочности трубок вибрации и предупреждения их провисания в конденсаторах устанавливаются промежуточные трубные доски (перегородки), которые крепятся к его корпусу с помощью сварки.

непрерывное удаление конденсирующихся газов со всех участков поверхности теплообмена. Поэтому

при создании бокового типа конденсаторов, поверхность теплообмена которых имеет сравнительно большую протяженность в вертикальном направлении, в каждом конденсаторе выделено четыре зоны удаления воздуха, которые обслуживают свою четверть основного трубного пучка. Эти зоны воздухоохладителей, в которых неконденсирующиеся газы движутся от внешней стенки конденсатора к центру трубных пучков, располагаются во внутренней части ленты. При этом не увеличивается ширина конденсатора. Таким образом, в вертикальном направлении конденсатор разделен как бы на четыре самостоятельных конденсатора, имеющих идентичную компоновку трубного пучка.
Отсос паровоздушной смеси из воздухоохладителей, которые отделены паровыми щитами от основного трубного пучка, осуществляется через каналы коробчатого типа, приваренные к щитам в верхней части. Далее через вырезы в стенке корпуса конденсатора паровоздушная смесь поступает в коллекторы, расположенные снаружи корпуса, которые одновременно являются его элементами жесткости.

патрубками через линзовые компенсаторы (см. рис. 3.3). Высота переходного патрубка

соответствует высоте конденсатора, а ширина — половине его длины. Соединения переходных патрубков как с конденсатором, так и с выхлопными патрубками турбины неразъемные, сварные. Поэтому на корпус конденсатора действуют значительные боковые усилия от парового потока, направленные в сторону ЦНД. Эти усилия передаются на фундамент турбины гибкими боковыми опорами из труб, установленными между конденсатором и фундаментом турбины. Нагрузка от конденсатора с водой воспринимается гибкими стержнями в виде труб, расположенными вдоль конденсатора как с наружной, так и с внутренней сторон. На боковых вертикальных стенках смонтированы пароприемные устройства дроссельно-охлаждающего типа.

принципиальное устройство ППУ и схема его включения, где

1-подвод сбрасываемого пара, 2-увлажнитель пара, 3-корпус ППУ, 4-кольцевые кожухи, 5-переходной патрубок, 6-конденсатор, 7-подвод охлаждающей воды.
Пар от БРУ-К, при нестационарных режимах турбоустановки, поступает в увлажнитель пара 2. Увлажнение пара (снижение до температуры 186 °С) происходит за счет впрыска конденсата в пар. Конденсат подается с напорной линии КЭН II ст. с помощью регулирующих клапанов RC31S01 и RC32S01.

пара можно изменять температуру пара, сбрасываемого в конденсатор. За счет

прохождения пара через кольцевые кожухи происходит его многократное дросселирование до 11,5 кгс/см2.

управляемыми задвижками SD10S01 и SD10S02, которые установлены на линиях Ду

300 отсоса ПВС из конденсатора (см. рис. 3.14). Управляются они с БЩУ ключом системы защиты турбины от развития пожара. Открытие задвижек производится после отключения генератора от сети и снижения частоты вращения турбины до 2500 об/мин.
Эксплуатационные и экономические характеристики конденсатора зависят от многих факторов.
Основными из них являются:
температура конденсации, которая, в свою очередь, зависит от таких параметров, как температура охлаждающей воды на входе, количество охлаждающей воды, количество конденсируемого пара и т. д.;
количество воздуха, проникающего в вакуумную систему;
паровое сопротивление конденсатора;
переохлаждение конденсата.
Следовательно, от совершенства организации тепловых и гид­родинамических процессов в конденсаторе зависят экономические показатели и безаварийная эксплуатация паротурбинной установки.

понижение температуры рабочего пара в конце процесса расширения, то есть

за последней ступенью турбины.

пара теплоты парообразова-ния при постоянном давлении. Необходимым условием конденсации пара

является подача в конденсатор охлаждающей воды, причем температура ее должна быть ниже, чем температура отработавшего пара.
При конденсации пара в конденсаторе создается вакуум.

давление между паром и конденсатом, зависящее от температуры в этом

объе-ме. Эта зависимость для насыщенного пара однозначна: каждой температуре конденсирующегося насыщенного пара соответствует определенное значение давления. Температура пара в объеме конденсатора зависит от условий охлаж-дения. Теоретически наименьшая возмо
жная температура в объеме конденс-ра

охлаждающей воды должно было бы быть равным бесконечности. Давление в

конденсаторе, достижимое в реальных условиях, всегда выше, так как для обеспечения теплообмена должна быть определенная разность между темпера-турой насыщения конденсирующегося пара и охлаждающей водой. Чтобы уменьшить эту разность, необходимо

а также габариты и массу конденс-ра и обслуживающих его механизмов.
Из

опыта создания и эксплуатации паротурбинных установок для АЭС наиболее приемлемым давлением в конденсаторе явля­ется величина в интервале 0,04...0,052 кгс/см2.
Например, при температуре насыщенно-го пара в объеме конденсатора, равной 32 °С, абсолютное давление в нем составит величину 0,048 кгс/см2 (абс).

:«чистым» паром понимается пар, в котором отсутствуют нераствори-мые и растворимые

газы. В реальной паротурбинной установке «чистый» пар может существовать только теоретиче-ски. В реальном паре всегда содержатся растворимые и нерастворимые газы, в основном это кислород и углекислота. Кроме того, абсолютной герметичности элементов паротурбинной установки,

неплотности вакуумной системы поступает в конденсатор. Таким образом, в конденсатор

поступает паровоздушная смесь. Общее давление этой смеси равно сумме парциальных давлений пара и воздуха.
Если не удалять воздух из парового пространства конденсатора, то вакуум в нем создать практически невозможно, независимо от температуры и давления

отработавшего пара в конденсаторе, необходимо непрерывно отсасывать воздух из конденсатора

при помощи основных эжекторов.
Следовательно, снижение давления в конденсаторе ведет к снижению стоимости получения электроэнергии. Но
снижение давления в конденсаторе связано с затратами на увеличение

воды (соответственно растут затраты электроэнергии на ее прокачку и в

целом на весь комплекс системы охлаждения конденсатора). Кроме того, при снижении давления в конденсаторе увеличиваются влажность и объемные расходы пара в последних ступенях цилиндров низкого давления. Это ведет к увеличению площади выхлопа ЦНД, вы-сот рабочих лопаток последней ступени,

ступени. Все эти факторы ведут к увели-чению массогабаритных показателей цилиндров

низкого давления и снижению КПД турбины. Следует отметить, что при определенном снижении давления в кон-денсаторе в рабочей решетке последней ступени цилиндра низкого давления паро
вой поток может достичь сверхкритиче-ской скорости, то есть полностью исполь-зована расширительная способность

рабочей решетке возникают сверхкрити-ческие параметры пара, называется предельным давлением. Дальнейшее

снижение давления в конденсаторе не имеет смысла, так как оно не дает приращения мощности турбины, но приводит к затратам на создание системы охлаждения конденсатора.
С учетом всех рассмотренных факторов выбор давления в конденсаторе должен