Главные питательные насосы (ПН)

В качестве главных питательных насосов, как правило, используются многоступенчатые центробежные насосы с сальниковым уплотнением вала.асосы могут быть включены в конденсатно-питательную систему по одноподъемной схеме (питательная вода подается насосом из деаэратора через все водоподогреватели высокого давления ПВД в парогенератор) или по двухподъемной схеме. В последнем случае после деаэратора устанавливают питательный насос первого подъема, основная задача которого - преодолеть гидравлические сопротивления только ПВД. После ПВД устанавливают питательный насос второго подъема, задача которого - поднять давление питательной воды до давления пара в парогенераторе. Двухподъемная схема рациональна для ТЭС с закритическими параметрами пара, т.е. с весьма высоким давлением пара. Такая схема включения питательных насосов позволяет упростить конструкцию ПВД и снизить их стоимость. Однако на АЭС, где давление пара умеренное, двухподъемные схемы включения питательных насосов применения не нашли.

В качестве приводного двигателя ПH могут применяться электродвигатели или паровые турбины.

Если в качестве приводного двигателя применен электродвигатель (как правило, электродвигатель переменного тока), то обычно питательный насос представляют несколькими параллельно включенными насосами. Это объясняется тем, что установка электродвигателей большой мощности связана со значительными трудностями (тяжелые пусковые режимы и др.). С учетом дробления мощности насоса обычно параллельно основным насосам подключают один дополнительный насос, однотипный с основным. Этот насос выполняет функции резервного насоса. Достоинства электропривода переменного тока - простота устройства и эксплуатации, высокая экономичность, приемлемые стоимостные показатели. В качестве недостатка можно отметить ограниченность максимальной частоты вращения (не выше 3000 об/мин). Недостатком такого электропривода является также невозможность регулирования частоты вращения насоса, что отрицательно сказывается на работе насоса при сниженной мощности энергоблока (повышается давление насоса, отсюда - повышается износ насоса и регулирующей арматуры, заметно снижается экономичность насосного агрегата). Для снижения влияния этого фактора можно предусмотреть в приводе насоса регулируемую гидромуфту. Однако для АЭС, для которых режимы работы на сниженной мощности нехарактерны, применение гидромуфты распространения не получило.

Заметным недостатком применения электропривода для ПН является значительное увеличение мощности электросети собственных нужд (суммарная потребляемая мощность электроприводами ПН составит несколько десятков тысяч киловатт), усложнение и утяжеление ее в целом, в том числе и трансформатора собственных нужд. В то же время в одном из вариантов эволюционного совершенствования ЯЭУ АЭС (в установке АЭС - 2006) принят вариант четырех параллельно включенных ПН с электроприводом.

Для энергоблоков большой мощности целесообразно применение паротурбинного привода ПH. Паровые турбины обычно имеют автономную конденсационную установку. Хотя, как уже отмечалось, есть заметное достоинство в варианте, когда отработавший пар отводится на главный кондесатор. Резервирование таких насосов целесообразно обеспечить только дроблением мощности - обычно не более двух параллельно включенных насосов (при выходе из строя одного из насосов мощность ЯЭУ ограничивается 50%). Резервных ПH с паротурбинным приводом не предусматривают, так как они не могут быть введены в работу за короткое время.

Достоинство ПH с паротурбинным приводом - возможность создания насосных агрегатов большой мощности, возможность предусмотреть повышенную частоту вращения, возможность плавного регулирования частоты вращения насоса при снижении мощности энергоблока. Недостатки таких насосных агрегатов - сложность и громоздкость конструкции, сложность и длительность ввода в действие и вывода из действия.

Особенностью таких ПH является сложность обеспечения безкавитационной работы насоса, так как из-за повышенной частоты вращения насоса трудно обеспечить необходимый подпор насоса только за счет соответствующей высоты подъема деаэратора над всасывающим патрубком ПH. Поэтому обычно ПH с турбоприводом делят на два последовательно включенных насоса - предвключенный и основной. Предвключенный насос выполняют со сниженной частотой. Привод его может быть от общего паротурбинного привода через понижающий редуктор с передаточным числом порядка двух. Основной насос - с полной частотой вращения. Давление предвключенного насоса обычно небольшое - порядка 1,2...2 МПа, поэтому и мощность его умеренная. Общее давление ПН рассматривалось ранее (см. зависимость (8.17)).

Заметим, что некоторые исследователи предлагают рассмотреть возможность применения ПН с паротурбинным приводом существенно большей частоты вращения - до 8000…10 000 об/мин. Это позволит значительно улучшить показатели насосов - уменьшить количество ступеней, уменьшить массогабаритные показателми насоса, увеличить экономичность насосной установки. Но для реализации этих решений требуется внедрение рядя мер по борьбе с опасностью кавитации насоса, которые еще не нашли окончательных решений.

Подача ПН определяется зависимостью, аналогичной по структуре зависимости для КН:

_пн = G_рк ×v / Z_пн, м³/с. (23)

При этом параметры насоса должны соответствовать месту и способу включения ПН в рабочий контур.

Частота вращения и другие параметры ПН определяются по общим зависимостям, а также с учетом параметров прототипного насоса. Коэффициент быстроходности и тип насоса подбирают с учетом его способа регулирования, т.е. необходимо учесть, что подача насоса, как и подача конденсатного насоса, регулируется арматурой системы.

В таблице 4 приведены параметры главных питательных насосов отечественных АЭС.

Таблица 4 - Питательные насосы