Федеральное государственное казенное

профессиональное образовательное учреждение

«Ломоносовский морской колледж Военно-Морского Флота»

Министерства обороны Российской Федерации

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

для самостоятельной работы курсантов

КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА ТУРБИН

Специальность

26.02.05 - Эксплуатация судовых энергетических установок

Разработана преподавателем СМЦ

НИКОЛЬСКОЙ Е.Ю.

Рассмотрен и одобрен

на заседании СМЦ

Протокол № 2 от 24.10.2019г.

г. Ломоносов

2019г.

-1-

Содержание:

Введение

1 вопрос. Назначение конденсационной установки.

2 вопрос. Состав конденсационной установки.

3 вопрос. Принцип работы конденсационной установки.

4 вопрос. Общее устройство поверхностного конденсатора.

Литература

-2-

Введение.

Целями самостоятельной работы курсантов являются:

- систематизация и закрепление полученных теоретических знаний,

- углубление и расширение теоретических знаний;

- формирование самостоятельности мышления;

- подготовка к предстоящим занятиям, зачетам.

Данный опорный конспект предназначен для глубокого освоения

материала по теме «Судовые паровые турбины» для курсантов ФГКПОУ

«Ломоносовский морской колледж Военно-Морского Флота» Министерства

обороны Российской Федерации по специальности 26.02.05 – «Эксплуатация

судовых энергетических установок» - судомеханики.

Целью самостоятельной подготовки по данному опорному конспекту

является усвоение и закрепление курсантами материала по теме

«Конденсатная установка СПУ».

-3-

Учебная цель:

- повторить состав и принцип работы судовой паросиловой установки;

- изучить назначение, состав и принцип работы конденсатной установки;

- изучить устройство и принцип работы поверхностного конденсатора;

-4-

1 вопрос. Назначение конденсационной установки.

Из рассмотренной ранее схемы судовой паросиловой установки известно, что пар,

отработав в паровой турбине, отправляется в специальный теплообменный аппарат –

конденсатор, где, охлаждаясь забортной водой, превращается в воду. Сконденсированная

вода подается насосом в котел. Этим достигается полный замкнутый цикл паротурбинной

установки.

Назначение конденсационной установки – превращение отработавшего пара,

выходящего из паровой турбины, в воду, которая вновь может быть использована для

питания котла.

Рис. 1 Схема главной паротурбинной установки.

Постоянная конденсация отработавшего пара и использование полученного конденсата

для работы котлов дает возможность:

1.

Иметь на судне меньший запас питательной воды, а следовательно, увеличить

полезную грузоподъемность судна и расширить район плавания;

2.

Использовать конденсат с меньшим содержанием солей, чем обычная питательная

вода, что улучшает работу котла.

Вторым не менее важным назначением установки является обеспечение расширения пара

в турбине до более давления - ниже атмосферного. Это происходит благодаря тому, что

пар, конденсируясь, превращается в воду, которая занимает ничтожно малый объем по

-5-

сравнению с объемом пара, и в конденсаторе создается вакуум. Работа пара,

действующего в паровой турбине, будет тем больше, чем более низким будет давление за

последней ступенью турбины. Глубина вакуума является одним из главнейших

показателей качества работы конденсационной установки: ухудшение вакуума только на

1% вызывает перерасход топлива в паровом котле на 1,2 – 2%. Кроме того ограничивается

мощность турбины. Поэтому остаточное давление в патрубке отработавшего пара

конденсатора должно быть не более 4 – 6 кПа.

При работе паротурбинной установки неизбежно просачивание воздуха во

внутренние полости устройства, находящиеся под разряжением. Присутствие воздуха в

питательной воде вредно для сохранности паровых котлов и трубопроводов. Кроме того,

воздух, попадая вместе с отработавшим паром в конденсатор, может повысить остаточное

давление. Поэтому назначением конденсационной установки является также удаление

воздуха из конденсата. Таким образом, конденсационная установка, являясь неотъемлемой

частью любой паросиловой установки, предназначена:

1.

Конденсировать отработавший в турбине пар и тем самым сохранять свободную от

солей воду для котлов;

2.

Устанавливать и поддерживать низкое остаточное давление за турбиной и тем

самым увеличивать степень расширения пара в турбине, благодаря чему можно

получить дополнительную работу;

3.

Удалять из конденсата кислород и другие газы, разрушающие трубки котла и

трубопровода.

2 вопрос. Состав конденсационной установки.

Судовая конденсационная установка состоит из следующих основных частей:

1.

Конденсатор, в котором происходит непосредственная конденсация отработавшего

пара, поступающего из паровой турбины;

2.

Насосы, откачивающие конденсат и воздух;

3.

Циркуляционный насос для подачи охлаждающей воды.

В паротурбинных установках применяются поверхностные конденсаторы.

Конденсация пара в них происходит на холодной поверхности пучка трубок, внутри

которых циркулирует охлаждающая забортная вода. Поверхность трубок, называемая

охлаждающей, делит конденсатор на паровое и водяное пространства. В качестве

циркуляционных и конденсатных насосов применяются центробежные насосы, в качестве

воздушных - пароструйные эжекторы.

-6-

Рис. 2 Схема конденсационной установки.

1 – конденсатор 6 – патрубок для удаления воздуха

2 – конденсатный насос 7,8,9, 10 – пароструйные эжекторы первой и

второй ступеней

3, 4 – охладители первой и второй ступени 11 – патрубок для удаления воздуха

5 – перегородка 12 – теплый ящик

13 – гидравлический затвор

3 вопрос. Принцип работы конденсационной установки.

Отработавший пар из ПТ поступает в конденсатор 1, где он проходит между

трубками, в которых циркулирует забортная вода. Охлаждаясь, пар превращается в

конденсат. Забортную воду в трубки конденсатора подает центробежный циркуляционный

насос. Конденсат откачивается конденсатным насосом 2 и направляется через охладители

3 и 4 в теплый ящик 12.

В конденсатор вместе с отработавшим паром, а также через неплотности

соединений, поступает воздух, который может постепенно заполнить весь объем

конденсатора и разряжения там не будет. Поэтому необходимо весь воздух, поступающий

в конденсатор, удалять. Для этого имеется 2-х ступенчатый пароструйный эжектор.

-7-

Для понижения температуры воздуха, удаляемого из конденсатора, в нем

устанавливается перегородка 5, которая выделяет часть трубок конденсатора, где

происходит охлаждение воздуха, удаляемого через патрубок 6. Эта часть называется

воздухоохладителем.

Пароструйный эжектор первой ступени состоит из сопла 7, в который

подводится свежий пар, камеры смешения 8 и диффузора 9. Аналогично устроен и

эжектор второй ступени. Свежий пар, расширяясь в сопле 7, выходит из него с большой

скоростью и увлекает за собой воздух, создавая разряжение в камере смешения. Затем

паровоздушная смесь сжимается в диффузоре 9 и направляется в охладитель первой

ступени 3, прокачиваемый конденсатом. Здесь рабочий пар конденсируется, а воздух

отсасывается эжектором второй ступени 10 и через охладитель второй ступени 4

удаляется по патрубку 11 в атмосферу.

Конденсат рабочего пара эжекторов из охладителя 3 по трубопроводу 13 стекает

в конденсатор. Для того, чтобы вместе с конденсатом из охладителя эжектора первой

ступени в конденсатор не возвращался воздух, устраивается гидравлический затвор 14. Он

представляет собой колено длиной 2,5 – 3 м на трубопроводе, по которому конденсат

отводится из охладителя 3 в конденсатор.

4 вопрос. Общее устройство поверхностного конденсатора.

На морских судах применяются конденсаторы поверхностного типа, в которых

пар омывает трубки снаружи, конденсируется и стекает вниз. Охлаждающая забортная

вода прокачивается циркуляционным насосом внутри трубок.

Рис. 3 Схема двухходового конденсатора поверхностного типа.

-8-

Устройство:

1 – корпус, стальной сварной; 6 – анкерные связи;

2 – водяные камеры, стальные; 7 – патрубок отвода конденсата;

3 – трубные доски латунные; 8 – выносной поплавковый регулятор

уровня;

4 – трубки (поверхности охлаждения) 9, 10 – патрубки подвода и отвода

латунные; охлаждающей воды;

5 – патрубок отработанного пара; 11 – диафрагма для предотвращения

провисания трубок

Принцип работы:

Охлаждающая вода подается циркуляционным насосом. Отработавший пар от

паровой турбины поступает в конденсатор через патрубок 5. Регулирование уровня

конденсата производится рециркуляцией, т.е. сбросом части конденсата из напорной

магистрали конденсатного насоса после охладителей эжектора. Управление

рециркуляционным клапаном, остановка и последующий пуск конденсатного насоса

осуществляется поплавковым регулятором. При понижении уровня конденсата поплавок

регулятора опускается, при этом регулятор сообщает паровое пространство конденсатора с

линией рециркуляции. Тогда конденсат из напорного трубопровода конденсатного насоса

будет возвращаться в конденсатор. Его количество регулируется поплавковым

устройством.

На схеме изображен регенеративный конденсатор, позволяющий уменьшить

переохлаждение конденсата. В обычных поверхностных конденсаторах температура

конденсата оказывается ниже температуры пара, поступающего в конденсатор на 5 – 6

0

С.

Эта разница температур называется переохлаждением конденсата. Переохлаждение

конденсата вызывает перерасход топлива в паровом котле, т.к. чем ниже температура

конденсата, тем больше требуется топлива для парообразования. Также при

переохлаждении в конденсате растворяется воздух, который приходится удалять в

деаэраторе или ИОФ обескислораживающем, чтобы избежать коррозии паровых котлов.

Причиной переохлаждения конденсата является наличие воздуха в конденсаторе.

Уменьшение переохлаждения достигается тем, что часть отработавшего пара

поступает по свободному от трубок пространству непосредственно в нижнюю часть

конденсатора, где соприкасаясь с конденсатом, подогревает его. В этом случае

переохлаждение конденсата не превышает 0,3 – 0,5

0

С.

В связи с тем, что для изготовления корпуса и поверхностей охлаждения

используется разный металл: сталь и латунь, при работе конденсатора возникает

электрохимическая коррозия этих поверхностей. Для предохранения трубок и трубных

досок от разъедания гальваническими токами в водяных камерах устанавливают цинковые

пластины (протекторы). Благодаря им ток, возникающий между цинковой пластиной и

трубкой или трубной доской, разъедает цинк. Поэтому разрушенные пластины

периодически очищают от окислов или заменяют новыми.

Для управления работой и контроля на конденсаторе устанавливается арматура и

контрольно-измерительные устройства, которые могут иметь сигнальные устройства.

-9-

Арматура, устанавливаемая на конденсаторе:

- предохранительный клапан

- воздушные краны

- спускные краны

КИП:

- вакууметр

- водомерное стекло

- солемер

- расходомер охлаждающей воды

- дифференциальный манометр, измеряющий разность давлений в водяных камерах для

определения степени загрязненности трубок.

Литература:

1. Учебник Верете А.Г. Судовые паровые и газовые энергетические установки.