Слайд 1
Утверждаю
Заведующий кафедрой ПТУ и ВМ
Доцент
=Мирошниченко С.Т.=
Лекция № 2
СИСТЕМА СПП
Учебная цель: изучить конструкцию системы СПП
Вопросы лекции:
Назначение, состав системы СПП
Конструкция элементов системы
Выводы по лекции
Литература:
1.Кирияченко В. Конструкция и системы ПТУ АЭС,стр.157-183
2.Моргулова Т.Х. Атомные электрические станции, стр. 5-70
Слайд 2СИСТЕМА СЕПАРАЦИИ И ПРОМПЕРЕГРЕВА
ПАРА (СПП).
Степень влажности пара за последней ступе-
нью
ЦВД составляет 14,7%. Если такой пар направить в ЦНД, то
последние ступени ЦНД будут работать практически в водной среде.
Это вызовет эрозию лопаток, начиная с первой
ступени, приведет к их поломке и к аварийной
ситуации турбоагрегата в целом.
Разрушение лопаток при работе на влажном
паре начинает заметно проявляться при влаж-
ности пара ≥ 6 – 7%, поэтому при расчетах
турбин, работающих в области насыщенного
Слайд 3пара, допустимая влажность принимается не
более 10-14%.
Защита проточной части турбины от
эрозии
осуществляется двумя видами мероприятий:
конструктивными;
эксплуатационными.
В конструктивные мероприятия входит:
Изготовление лопаток из твердых
сплавов или специальная обработка входных кромок
рабочих лопаток;
создание в проточной части турбины специа-
льных устройств для удаления влаги (вну-
тренняя сепарация влаги);
Слайд 4разработку систем для сепарации и перегре-
ва влажного пара (внешняя сепарация
влаги)
Основными параметрами при создании системы внешней сепарации влаги
для ПТУ АЭС являются:
разделительное давление рразд – давление при котором происходит сепарация или сепарация и промежуточный перегрев пара;
влажность пара на выходе из сепаратора
Хспп;
температура промежуточного перегрева пара
tпп;
число ступеней пароперегревателя;
Слайд 5давление греющего пара первой ступени перегрева рпп;
конечная разность температур на
выходе из первой ступени пароперегревателя ∆tпп;
потери давления в ступенях перегрева
и се-
параторе.
Определяющим параметром при создании внешней сепарации влаги является величина
влажности пара на последних ступенях ЦНД.
Наиболее простым решением по уменьшению
влажности пара на последних ступенях ЦНД
является установка сепаратора-перегревате-
ля между цилиндрами высокого и низкого давления.
Слайд 6В этом случае величина разделительного дав
ления существенно влияет не только
на эконо
номические показатели ПТУ, но и на парамет-
ры самой системы
сепарации и промперегре-
ва пара. С повышением разделительного дав-
ления уменьшаются габариты сепаратора и
упрощается система подачи пара в ЦНД и за-
щита турбины от заброса частоты вращения
при сбросах электрической нагрузки…
Приемлемыми параметрами пара считаются
такие, которые не позволяют иметь влажно-
сть пара за последними ступенями ЦНД >10%
Для ПТУ К-1000-60/3000 это 8,7%.
Для ПТУ К-1000-60/1500 это 9,7%.
Слайд 7Практически работа всех влажнопаровых турбин АЭС строится по тепловой схеме,
предусматривающей внешнюю сепарацию, которая связана с отводом из
ЦВД всего потока
пара в специальные сепараторы с последующим возвращени-
ем его в ЦНД турбины. Внешняя сепара-
ция, как правило, сочетается с промежу-точным перегревом пара, что дополните-льно повышает экономичность и надеж-ность проточной части ЦНД.
Слайд 8Принцип действия сепараторов основан
на различии в плотностях жидкой и
газо
образной фаз и особенностях их движе-ния. По принципу действия различают
следующие виды сепараторов: объемные
пленочные и центробежные. Объемная, или осадительная осуществляется в паро
вом объеме различных аппаратов (испа-рителях) при выпадении капель воды из
потока пара под действием сил тяжести.
При дроблении жидкости в процессе бар
ботажа, разрыва оболочек паровых пу-зырей и разрушения струй часть влаги
Слайд 9в виде капель различных размеров попадает в паровой поток. Более
круп-ные капли под влиянием начальной кине
тической энергии, полученной в процес-се
дробления, подбрасываются на боль-шую высоту. Если высота, на которую подбрасывается капля, превышает высо-ту парового пространства или размеры капель таковы, что они могут транспорти
роваться потоком в паровом объеме, то
капли выносятся из аппарата в пароотво
дящие трубы.
Слайд 10Если скорость потока меньше относитель
ной скорости капли, при которой
силы
трения уравновешивают массу капли, а
высота подброса капель меньше высоты
парового
пространства, капли падают
вниз, на зеркало испарения.
Осадительная сепарация широко исполь-зуется в парогенераторах АЭС. Это связа
но с применением парогенераторов и ба
рабанов-сепараторов горизонтального ти
па, имеющих сравнительно небольшие
паровые нагрузки зеркала испарения.
Слайд 11Пленочные или поверхностные сепарато
ры благодаря простоте конструкции и на
дежности вошли
в состав сепараторов-перегревателей пара турбин АЭС.
Сепарационные блоки этих сепараторов
состоят из набора тонкостенных пластин (1…1,5 мм) сложного профиля –жалюзи, через зазоры (12…30 мм) которых прохо
дит сепарируемый пар.
В щелевидных каналах пластинчатых се-парационных устройств, как правило, происходит вынужденное движение влаж
ного пара из-за перепада давлений на
Слайд 12входе и выходе сепаратора. Основным
элементом извилистого канала является его искривленный
участок (поворот) с
примыкающими к нему прямолинейными участками или поворотами.
При проходе
поворота крупные капли жидкости под
действием инерционных сил отклоняют-ся от траектории движения паровой фазы и осаждаются на поверхности про-филя. Выпадение капель на поверхности
жалюзийных решеток происходит не то-лько при инерционном осаждении.
Слайд 13При движении газового потока по кана-лам сложной формы неизбежно возника-ют
вихревые зоны, которые представля-ют собой дополнительные источники оса-ждения капель влаги.
Кроме того, на про
цесс осаждения в каналах с малым ша-гом пластин оказывает влияние подъем-ная сила, возникающая при движении капель в пограничном слое. Образовав-шаяся в результате осаждения капель на
обеих сторонах элементов жалюзи водя-ная пленка под действием сил тяжести
Слайд 14стекает вниз: при вертикальном располо
жении сепаратора – поперек движения
паровой фазы,
при горизонтальном – навстречу.
В вертикальных жалюзи осаждение капе-ль на их
поверхностях неравномерно как по ширине, так и по высоте. Неравноме-рность осаждения капель влаги по шири-не является следствием последовательно
го их осаждения по ходу потока влажно-го пара, при котором максимальная наг-рузка по влаге приходится на входной
Слайд 15участок жалюзи, а минимальная (практи
чески нулевая)- на выход из пакета.
Не-равномерность орошения по высоте жа-люзи обусловлена накоплением в ниж-ней части
жидкости отсепарированной
влаги при вертикальном стекании плен-ки. Толщина пленки сепарата при равно-мерном осаждении влаги по высоте жа-люзи пропорциональна расстоянию от
верхнего края пакета.
При скорости паровой фазы до 3…4 м/с и сравнительно низких давлениях (ме-нее 10 кгс/см2) сепарат стекает вертика
Слайд 16льно вниз. При больших скоростях и бо-
лее высоких давлениях пленка
начинает
увлекаться газовыми потоками в направ-лении его движения и с поверхности
ее
происходит срыв капель в поток газа.
Скорость потока, соответствующая нача-лу срыва капель, называется критичес-кой. Для определения критической скоро
сти существует сепарационная характе-ристика. Предельная нагрузка сепараци-онного пакета и эффективность его рабо
ты зависят от геометрических парамет-ров, степени неравномерности распреде-
Слайд 17ления скоростей газового потока и вла-жности на входе в пакет,
а также от дав-ния и дисперсности влаги перед сепара-тором. Основным
недостатком сепарато-ров с жалюзи является малая допусти-мая скорость движения влажного пара,
что обусловливает большие габаритные размеры сепарационных устройств и,
следовательно, большую металлоемко-сть и стоимость таких сепараторов.
Центробежные сепараторы используются
в качестве первой ступени осушки пара
Слайд 18в корпусных кипящих реакторах. Отделе
ние жидкости из парового потока проис-ходит
в основном под действием инерци-онных и центробежных сил в закручен-ном
потоке газа.
Слайд 21Состав системы С ПП:
четыре сепаратора-пароперегревателя
СПП-1000-1 (RB11-14W1);
четыре пленочных сепаратора;
одного сепаратосборника
СС (RB22B01);
одного конденсатосборника КС (RN70B01);
двух насосов слива сепарата НСС (RB31,32D01)
КсВА-900-180;
двух насосов откачки конденсата греющего
пара НОК (RN81,82D01) КГТН-850-400;
четырех импульсно-предохранительных
устройств (RD41-44S01);
Слайд 22одного регулирующего клапана подачи грею-
щего пара к СПП (RA20S02);
КИП, трубопроводы,
арматура.
ПАРАМЕТРЫ ПАРА К-1000-60/3000
ПОСЛЕ ЦВД: влажный пар
pz1 = 5,85 кгс/см2;
tz1 = 156,6oC;
xz1 = 0,853.
ПОСЛЕ СПП: перегретый пар
p = 5,56 кгс/см2;
t = 250oC;
x = 1,0.
Слайд 23
ПАРАМЕТРЫ ПАРА К-1000-60/1500
ПОСЛЕ ЦВД: влажный пар
pz1 = 10,85
кгс/см2;
tz1 = 185,0oC;
xz1 = 0,853.
ПОСЛЕ СПП: перегретый пар
p = 10,1 кгс/см2;
t = 250oC;
x = 1,0.
Слайд 24Для защиты СПП от превышения Р на его вхо-де установлено
4 сбросных клапана Ду 400 ко-
торые сбрасывают пар в конденсатор-7
кгс/см2
и 4 ИПУ которые сбрасывают пар в атмосферу
-12 кгс/см2.
При 10 кгс/см2 автоматически закроются сто-
порно-регулирующие клапана ЦВД.
Слайд 25Влажный пар поступает в пленочные сепарато
ры для удаления крупнодисперсной влаги
и да
лее в нижние части четырех СПП через вход-
ные патрубки
Ду 1600 и равномерно распреде
ляется по коробам сепарационных блоков. Да-
лее пар проходит между направляющими ло-
патками и поступает на жалюзи где происхо-
дит отделение влаги. Сепарат с жалюзей сте-
кает по лоткам в поддоны сеп-х блоков и по
трубам поступает в гидрозатвор и далее в се-
паратосборник. Гидрозатвор предназначен для предотвращения попадания пара в сепа-ратосборник. Уравнительная линия нужна для выравнивания давления при сливе сепарата.
Слайд 26Сепаратосборник– горизонтальный цилиндри-
ческий сосуд диаметром 2040 мм с приварен-
ными эллиптическими
днищами и имеет две
опоры: одна скользящая, другая неподвиж-
ная. Номинальный уровень
сепарата –1880 мм от нижней плоскости опоры.
Сепарат, который собирается в сепара-тосборнике, откачивается насосом слива сепарата в линию основного конденсата за ПНД-5. Насосом слива сепарата мож-но откачать конденсат греющего пара из ПНД-5 через клапан RN42S01, который установлен на всасывающем трубопрово
Слайд 27де насосов. Для предотвращения «запа-ривания» насоса при малых подачах вла-жного
пара в СПП предусмотрена линия рециркуляции сепарата через клапан RB42S01,
дроссельную шайбу в сепарато
сборник.
В схему системы установлены два насоса, которые включены по всасу и напору и напору в параллельную работу с соответствующей дистанционно управ-ляемой арматурой. Один насос рабочий, второй резервный.
Слайд 28Схема отвода сепарата из СС с помощью насоса является основной
и применяется на всех режимах работы турбоустановки. Кроме того, предусмотрена
резервная линия отвода сепарата из СС в ПНД-2, и далее в конденсатор. При пусках и рабо-те турбоагрегата на малых нагрузках отвод сепарата из СС в конденсатор тур-бины осуществляется по трубопроводу Ø=159 мм с отсекающей арматурой RB33S01.
Слайд 29На напорной линии откачки сепарата из сепаратосборника насосом установлен дистанционно
управляемый регулирующий клапан RB41S01, который управляется электронным регулятором уровня сепарата
в сепаратосборнике. В случае потери работоспособности данного клапана поддержание уровня сепарата в сепаратосборнике осущест-вляется байпасным дистанционно управ-ляемым клапаном RB41S02.
Слайд 30Повышение температуры пара за СПП определяется изменением степени откры
тия регулирующего
клапана подачи грею
щего пара на СПП (RA20S02) в зависимо-сти от
расхода пара через турбину.
Греющим паром в пароперегревателях СПП является «свежий» пар от гл.пар.
коллектора через клапаны RA20S01 и RA20S02. Он подводится к 4-м камерам и раздается по кассетам, где конденсируе-тся, отдавая тепло перегреваемому пару.
Слайд 31Конденсат из кассет по трубам собирается в
камеры и далее
сливается в конденсатосбор-ник. Откуда конденсат насосами с гидро-приводом (КГТН-850-400) подается
в ли-нию питательной воды за ПВД-7.В схеме системы установлены два насоса, кото-рые включены по всасу и напору в парал
лельную работу с соответствующей дистанционно управляемой арматурой. При работе системы один из насосов находится в работе, другой – в резерве.
При пусках и малых нагрузках турбины отвод
конденсата из конденсатосборника осущест-
вляется в ГК через клапан RN84S01.
АЭС с турбинами ЛТЗ оборудованы СПП с од-
ной ступенью перегрева (перегрев только ост-
рым паром), а турбины ХТЗ –двумя ступенями перегрева (последовательно отборным паром и острым).
Слайд 32Предусмотрен резервный отвод конден-сата греющего пара СПП в деаэратор по
трубопроводу Ду 300 и через регулирую-щие клапаны RN83S01, RN83S03 и
RN83S05 в следующих случаях:
при пусках и работе турбины на мощности менее 300МВт;
повышение уровня в КС до II предела;
выходе из строя двух насосов КГТН-850-400.
Для улучшения организации слива конденсата из кон-ка он соединен уравн трубопроводом с отсечными клапанами…
Слайд 33Блоки АЭС, на которых установлены турбины Ленинградского турбинного завода (К-1000-60/3000)
оборудованы СПП с одной ступенью перегрева пара. Блоки АЭС, на
которых установлены турбины ХТЗ (К-220-440, К-500-65/3000, К-1000-60/1500-1, К-1000-60/1500-II), оборудованы СПП с двумя ступенями перегрева.
Слайд 34СПП с двумя ступенями перегрева.
Двухступенчатый сепаратор состоит из 20-и
унифицированных блоков, расположенных в кольцевом пространстве между корпусом и выходной
трубой. Каждый блок состоит из 6-и сепарационных пакетов.
Сепарационные пакеты состоят из направляю
щих лопаток и жалюзи волнообразного типа.
Поверхность нагрева пароперегревателя вы-
полнена из продольно оребренных труб, объ-
диненных в шестигранные кассеты. 1-я сту-
пень состоит из 80 кассет, расположенных в периферийной зоне СПП.
Слайд 35Вторая ступень состоит из 107 кассет, располо
женных в центральной зоне.
Кассеты 1-й 2-й ступеней разделены фигурной перегородкой.
Кассета состоит из
37 продольно оребренных
труб, расположенных по треугольной разбив-
ке со стороной 36 мм. Концевые участки труб
(без оребрения) сведены в пучок с шагом 21 мм и закреплены в трубных досках. Трубы в
кассете дистанционированны четырьма решетками.
Паровоздушная смесь из конденсатосбор
ника отводится в деаэраторы, а при пусках турбины – через клапан SF10S01 в конденсаторы.
Слайд 40КГТН 850-400 приводится в действие гидротурбиной.
Рабочей водой приводных турбин является
питатель
ная вода, отбираемая с напора питательных насосов
Вода, отработавшая в гидротурбинах,
через регули-
рующий клапан RL80S01 направляется в деаэратор.
Следовательно, с помощью регулирующего клапана
RL80S01 происходит изменение оборотов насоса.
С целью снижения вероятности возникновения кави-
тации КГТН происходит смешивание конденсата гре-
ющего пара на входе в насос (~265 оС) с холодной питательной водой (~164 оС), которая подается с ли-
нии всаса гидротурбин в линию всаса КГТН.
Для защиты трубопр-в конденсата гр. пара СПП от
возможного повышения давления из-за протечек пи-
тательной воды (неплотность арматуры) при нерабо-
тающих насосах установлено 5 предохр-х клапанов.
Слайд 42Теплотехнический контроль. Регуляторы.
Теплотехнический контроль за безава-рийной эксплуатацией включает в себя:
систему
контролируемых параметров;
систему блокировок и защит оборудова
ния от потери работоспособности и
воз-никновения аварийных ситуаций;
автоматические регуляторы.
При отклонении контролируемых пара-тров системы сепарации и промперегре-ва пара от номинальных значений авто-матически срабатывают предупредитель
ная и аварийная сигнализация, блокиро-вки и регуляторы. Условия их срабатыва
ния следующие:
Слайд 431.При понижении уровня в сепаратосбор
нике до II предела (200
мм ниже номи-нального) при условии, что открыты стопорные клапаны ЦВД
турбины (нет сигнала о закрытии более чем одного стопорного клапана), а также при повышении уровня в сепаратосборнике до III предела (200 мм выше номинального) появляется сигнал: «Уровень в сепаратосборнике ненормальный!».
Слайд 442. При повышении уровня в сепаратосборнике до IV предела (300
мм выше номинального) или уровня в ПНД-5 до II предела
появляется ава-рийный сигнал: «Уровень в сепаратосборнике аварийный!».
3. Если какой-либо из сливных насосов сепарата отключен системой защиты, появляется аварийный сигнал: «Сливной насос отключен защитой!».
Слайд 45Если насосы слива сепарата и конден
сата находятся в работе
более 3 мин, а какая-либо задвижка на всасывании или нагнетании
закрыта, то появляется сигнал: «Задвижка сливного насоса не открыта!».
5. При повышении конденсата в конд-ке СПП до II предела (800 мм выше номи-нального), а также понижения уровня в нем до I предела (300 мм ниже номина-льного) при условии, что открыта либо
Слайд 46задвижка RN83S01 на сливе конденса-та из КС в деаэратор, либо
одна из задвижек RL81S02 (RL82S02) на сливе гидроприводов КГТН, появляется
сиг-л: «Уровень в КС СПП ненормальный!».
6. Если открыта задвижка RA20S01(подвод греющего пара к СПП), а все три задвижки RN83S01, RN85S03, RN83S05 на сливе конденсата в деаэратор и RL81S02, RL82S02 на сливе после обоих
Слайд 47гидроприводов КГТН закрыты, то появляется сигнал: «Нет слива конденсата СПП!».
7.
При открытой задвижке RL81S02, RL82S02 на сливе воды после гидрозатвора
КГТН №1 и №2 и закрытой любой задвижке на подводе воды к данному гидроприводу RL81S01, RL82S01 или его нагнетании RL80S01 появляется сигнал: «Задвижка КГТН неисправна!».
Слайд 488. Если давление пара промперегрева перед СПП более 7 кгс/см2,
то появляется сигнал: «Давление в СПП велико!».
9.Если давление пара промперегрева
перед СПП более 10 кгс/см2 и сформирован сигнал защиты по давлению на выходе пара из ЦВД турбины, то появляется сигнал: «Давление в СПП аварийно!».
Слайд 49Наиболее важные параметры системы сепарации и промперегрева пара, определяющие как
ее работоспособность, так и аварийное использование паротурбинной установки в целом,
контролируются и управляются регуляторами:
температуры пара после СПП;
уровня сепарата в сепаратосборнике СПП;
уровня конденсата греющего пара в конденсатосборнике СПП.
Слайд 50Регулятор температуры пара после СПП.
Он предназначен для автоматического обеспечения подачи
требуемого количества греющего пара в целях поддержания заданной температуры нагреваемого
пара на выходе из СПП в режимах разворота и принятия нагрузки на турбоагрегат. Исполнительным органом регулятора является регулирующий клапан RA20S02, который установлен на паропроводе подачи
Слайд 51греющего пара к пароперегревателям СПП. Управляющее воздействие на регулирующий клапан
RA20S02 поступает от системы регулирования и защиты турбины.
Слайд 52Регулятор уровня сепарата в сепаратосборнике СПП.
Он предназначен для автоматического поддержания
заданного уровня сепарата в сепаратосборнике системы сепарации и промперегрева пара.
(альбом, рис. 2.12).
Регулируемым параметром является уровень сепарата в сепаратосборнике. Измерение уровня сепарата осуществляется гидростатическим способом с помощью измерительного преобразователя (датчика) типа
Слайд 53«Сапфир-22 Ди». Заданная (номинальная) величина уровня сепарата в сепаратосборнике 800
мм, точность регулирования 35 мм. выходной сигнал используется в
схемах управления, сигнализации, защит и блокировок.
Управляющее воздействие осуществляется на регулирующий клапан RB41S01 с проходным сечением Ду 250 и пропускной способностью 630т/ч.
Слайд 54От положения клапана RB41S01 и зависит изменение расхода сепарата из
сепаратосборника.
При изменении нагрузки на турбоагрегат для компенсации неравномерности регулирования уровня
сепарата в сепаратосборнике в схему регулятора поступает сигнал «Давление пара за стопорно-регулирующими клапанами ЦВД».
Слайд 55Управление регулятором – ручное от БРУ-32 или автоматическое от функциональной
группы «Сепараторы – пароперегреватели».
Защиты и блокировки. При снижении давления сепарата
в напорной линии насосов откачки сепарата до 18,0 кгс/см2 формируется команда на запре-щение выходных сигналов регулятора и
на принудительное закрытие регулирую-щего клапана RB41S01, если регулятор
Слайд 56находится в автоматическом режиме. Блокировка автоматически выводится, если давление в
напорной линии насоса слива сепарата становится более 18,0 кгс/см2 или
менее 2 кгс/см2.
Регуляторы уровня конденсата греющего пара в конденсатосборнике СПП.
Данные регуляторы предназначены для автоматического поддержания заданного уровня конденсата греющего пара в конденсатосборнике системы сепарации и промперегрева пара. (альбом, рис. 2.8.).
Слайд 57Заданный (номинальный) уровень конденсата в конденсатосборнике СПП поддерживается регулятором №
1, который управляет регулирующими клапанами RN83S03, RN83S05 подачи конденсата в
деаэратор или регулятором № 2, который управляет регулирующим клапаном RL80S01 слива рабочей воды с приводных гидротурбин насосов слива конденсата из конденсатосборника в линию питательной воды за ПВД-7.
Слайд 58Регулируемым параметром является уровень конденсата греющего пара в конденсатосборнике СПП.
Измерение уровня осуществляется гидростатическим способом с помощью измерительного преобразователя типа
«Сапфир-22 Д», заданное (номинальное) значение уровня 800 мм, неравномерность поддержания уровня 570 мм.
Слайд 59Управляющее воздействие осуществляется на регулирующие клапаны RN83S03, RN83S05 слива конденсата
из конденсатосборника в деаэратор и на регулирующий клапан RL80S01слива рабочей
воды с приводных гидротурбин насосов КГТН в линию питательной воды за ПВД-7. От положения данных регулирующих клапанов зависит расход конденсата греющего пара из конденсатосборника СПП.
Слайд 60Управление регуляторами – ручное от БРУ-32 или автоматическое от функциональной
группы «Сепараторы – пароперегреватели».
Защиты и блокировки. Два клапана, RN83S03 и
RN83S05, управляются от одного регулятора с шаговой синхронизацией по понижению клапанов. Если цепи управления регулятора подключены к одному из клапанов, схема синхронизации блокируется.
Слайд 61Выбор регулятора уровня в конденсатосборнике СПП, который будет поддерживать заданное
значение, осуществляет оператор с БЩУ.
