Разработка проекта модернизации питательных насосов для блоков 500МВт Рефтинской ГРЭС

7. Гидравлический  расчёт проточной части

 

Техническая характеристика.

№№ пп	Наименование	Размерность	Величина
			Бл.500	Бл. 800
1.	Производительность	м³/час	950	1500
2.	Давление в напорном патрубке	кгс/см²	350	350
3.	Давление в приемном патрубке	кгс/см²	22	22
4.	Температура перекачиваемой воды	°С	165	165
5.	Число оборотов	об/мин.	4360	4700
6.	Мощность на валу	МВт	10,92	16,5

 

Исходные данные для  расчёта колеса проточной части:

Подача ступени                             Q_ст  = Q/i_п, м³/с               

                                                   Q =  1500/3600 = 0,417 м³/с     

i_п = 1 - число подводов к колесу, Q_ст = 0,417/1 = 0,417 м³/с    

Напор ступени                               H_ст = Н/i, м                          

                                                        Н = 3500-220 = 3280

i = 7 - число ступеней насоса,      Н_ст = 3280/7 = 469 м            

Коэффициент быстроходности    n_s =          3,65*4700*√0,417/4700^3/4 = 19,5

                                                         n_s = = 25,6

Приведённый диаметр входа       D_1пр = , мм    

                                                  D_1пр = = 187,3мм 

Гидравлический КПД                    η_г = 0,96

Объёмный КПД                              η_об = 0,96

Механический КПД                       η_м = 0,92

Полный КПД                                  η = η_г η_об η_м = 0,96 ∙ 0,96 ∙ 0,92 = 0,85 

Максимальная мощность насоса  N_max = , кВт

К = 1,1 - коэффициент запаса для питательного насоса

ρ  -  плотность перекачиваемой жидкости. ( на напоре насоса  921 кг/м³;  на всасе насоса 903кг/м³; средняя 912 кг/м³)

N_max = = 15820 кВт = 15,82МВт

Максимальный вращающий момент в сечении вала

М_max = , Нм                      M_max = = 32145 Нм

Подача колеса                                Q´ = Q_ст/η_об , м³/ч

                                                         Q´ = 0,417/0,96 = 0,434 м³/сек

Теоретический напор  колеса        Н_т = Н_ст/η_г , м   

                                                         Н_т  = 469/0,96 = 488 м

 

Выбор основных размеров колеса (м)

Диаметр втулки                             d_вт = (1,2 ÷ 1,4)d_o

d_o = 0,165 - диаметр вала в месте посадки колеса

                                                        d_вт = 1,2 ∙ 0,165 = 0,198 м

Диаметр входа                              D_o =

υ_o = = 4,7 м/с - рекомендуемая скорость на входе в колесо

                                                       D_o = = 0,26 м

 

Наружный диаметр                     D₂ =

K_u2 = (1,1 ÷ 1,87)n_s^-0,28 = 0,456 - коэффициент окружной скорости

                                                      D₂ = = 0,42 м

Ширина канала на выходе         b₂ ≈ 0,55D₂(n_s/100)^4/3

                                                      b₂ ≈ 0,55 ∙ 0,41(23,2/100)^4/3 = 0,0321 м

Число лопастей колеса               z_к  ≈ β₂/3

β₂ = 20 ÷ 27⁰ - угол наклона лопасти на выходе колеса

                                                      z_к  ≈ 21/3 = 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Экономическая  часть

 

Факторы, влияющие на время  возврата инвестиции:

• Величина капвложений
• Увеличение КПД и снижение потребляемой мощности.
• Уменьшение расходов на текущий и капремонт
• Уменьшение потерь из-за простоев блока
• Уменьшение потерь из-за снижения нагрузки блока, из-за неисправности питательного насоса.

Введение в конструкцию проточной части перечисленных выше конструктивных изменений значительно улучшает технические характеристики питательного насоса, в котором установлена проточная часть с пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004:

- улучшается допускаемый  кавитационный запас до 80 м, что расширяет диапазон одиночной работы питательного насоса;

- увеличен кпд питательного  насоса до 85% на номинальном режиме;

- уменьшена потребляемая  мощность до 15819 кВт на номинальном  режиме;

-уменьшена вибрация  подшипников насоса с 12,1 мм/с до 4,5 мм/с;

- увеличен срок службы  до капитального ремонта до 5 лет,  а ресурс работы до 40 тыс.часов;

- уменьшен расход масла  за счет установки пускового  подшипника на водяной смазке  и в связи с этим произошло  улучшение экологичности и повышение пожаробезопасности

- снижена трудоемкость  ремонта питательного насоса  в 1,5 раза.

 

Потери производства.

Потери производства из-за останова блока [S_т]:

 

          S_т = Т_s * P_s * P * L_u * (1 - L_B);

 

где: Т_s- Усредненное время простоя блока из-за неисправности    питательного насоса

             [ч/год]  По данным Рефтинской  ГРЭС  наработка ПТН между заменами  бочек

             составляет в среднем за последние  4 года около 4600 час.  Продолжительность

             ремонта по замене бочки составляет 150-:-200 час. Принимая время простоя 180

             час и замену бочки раз в  2 года, то продолжительность ремонта  составит 90 час. в

             год. Учитывая, что величина вибрации, на вновь установленном насосе,

             сократилась более чем в 3 раза, а следовательно и продолжительность работы

             насоса между заменами бочек  увеличится пропорционально. Исходя  из этого

             принимаю  Т_s = 50 час.

   P_s- Цена на сбыт электроэнергии [руб/кВт.ч]  0,652руб/кВт.ч (по данным ПЭО)

        Р - Номинальная мощность блока [МВт]

   L_u- Коэффициент использования блока L_u=O/T_А

   L_В- Доля стоимости топлива в себестоимости электроэнергии [%]

 

       S_т = 50 * 0,652 * 500000 * 0,73 * (1 – 0,77) = 2736,8  тыс.руб

Повышение КПД, и снижение мощности насоса.

Экономический показатель:

 

          S_P = (N_р+ N_н) * Т_о * Р_s;

 

где: S_p - Экономия за год [руб]

      N_{р -} мощность насоса до реконструкции [кВт]

      N_н - мощность насоса после реконструкции [кВт]

      Т_о – Время работы в течение года [ч]

         Р_s – Цена на сбыт электроэнергии [руб/кВт.ч]

 

S_p = (16600-15819)*6000*0,652 = 3055,3 тыс.руб

Общие затраты на реконструкцию насоса.

 

LCC_зат.= С_а + С_{а мl} ;

 

где:   С_а - Капитальные вложения в насос [руб]

                Стоимость  проточной части  нового насоса – 10 млн. руб. (данные РГРЭС)

      С_{а м} - Местные затраты на осуществление проекта [руб]

               Стоимость монтажных и наладочных работ – 5 млн. руб.

 

LCC_зат.= 10000000 + 5000000=15000000 руб

Общие затраты на реконструкцию  насоса составляют 15 млн руб..

 

 

Размер годовой  экономии.

 

LCC_экон.= S_т +S_P + S_R ;

где: S_т - Потеря производства из-за останова блока, по причине аварии

            старого насоса [руб]

          S_P - Снижение  энергопотребления в год [руб]

       S_R - Стоимость текущего ремонта старого насоса [руб]

               ПО данным РГРЭС  500 тыс. руб.

 

                             

LCC_экон.=  2736,8 + 3055,3 + 500 = 6292,1 тыс. руб.

 

Общие сбережения после  реконструкции насоса составляют

6292,1 тыс.руб. в год.

 

Срок окупаемости  инвестиций

 

LCC = = = 2,38 года

 

Срок окупаемости капиталовложений составит 2,38 года, то есть реконструкция питательных насосов экономически целесообразна.

Норматив по вибрации 3,5 мм

Насосы до реконструкции  работали с вибрацией 7-10 мм. не поддавалась  регулировке

После реконструкции  вибрация в пределах нормы и регулируется.

 

 

 

9. БЖД

Безопасность  и экологичность

 

     Введение

     Контроль  за состоянием оборудования осуществляет "машинист обходчик по турбинному  оборудованию". Его рабочее место  мы и будем рассматривать в  данном разделе.

     БЩУ  (Блочный Щит Управления) расположен между турбинным и котельным отделениями на отметке 10,00 м. Помещение рассчитано на 6 человек. БЩУ оборудован панелями с приборами, с помощью которых ведется режим работы оборудования.

     Опасными  и вредными факторами на данном рабочем месте являются: повышенная температура окружающего воздуха, уровень шума, вибрация, от работающего оборудования, часто неблагоприятными также является освещенности наличие паров масла.

 

     Безопасность проекта

 

     Состояние воздуха рабочей зоны

     Для  предотвращения неблагоприятного  воздействия микроклимата рабочих  мест, производственных помещений  на самочувствие, функциональное  состояние, работоспособность и  здоровье человека, обязательно  соблюдение Санитарных правил  и норм, на данный момент действуют Санитарные правила и нормы от 1996г. (СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений").

      Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 показателями, характеризующими микроклимат в  производственных помещениях, являются:

• температура воздуха;
• температура поверхностей;
• относительная влажность воздуха;
• скорость движения воздуха;
• интенсивность теплового облучения.

 

     Оптимальные  микроклиматические условия установлены  по критериям оптимального теплового  и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 12-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

      К категории 16 относятся работы  с интенсивностью энергозатрат 121-150 ккал/ч (140-174 Вт), производимые сидя, стоя или связанные с ходьбой  и сопровождающиеся некоторым  физическим напряжением.

 

 

Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих  местах

производственных  помещений

 

Период года	Категория работ  по уровню энергозатрат, Вт	Температура воздуха, °С	Температура поверхностей, °С	Относительная влаж- ность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	16(140-174)	21-23	20-24	60-40	0,1
Теплый	16(140-174)	22-24	21-25	60-40	0,1

 

     Холодный  период года - период года, характеризуемый  среднесуточной температурой наружного  воздуха, равной +10°С и ниже.

Теплый период года - период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха выше +10°С.

     Допустимые  микроклиматические условия установлены  по критериям допустимого теплового  и функционального состояния  человека на период  12-часовой  рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности.