Мониторинг производительности пароструйных и жидкостно-кольцевых вакуумных систем

Конденсаторы с большой поверхностью используются на электростанциях для переработки выхлопного пара и поддержания надлежащего вакуума для оптимальной работы турбин. Утечки вакуума внутри конденсатора увеличивают рабочее давление (так называемое противодавление турбины), тем самым снижая производительность и эффективность турбины.

Системы вакуумных насосов используются для удаления скоплений воздуха и неконденсируемых газов внутри конденсатора, вызванных утечками (также известными как утечка воздуха). Снижение производительности вакуумной системы конденсатора будет иметь такое же пагубное влияние на производительность конденсатора, как и чрезмерная утечка воздуха.

И то, и другое приводит к увеличению давления в конденсаторе из-за локального скопления воздуха и неконденсирующихся газов, выходящего за пределы секции удаления воздуха, окружающей трубы, несущие охлаждающую жидкость, используемую для конденсации пара из турбины. Это накопление, называемое накоплением воздуха, ухудшает теплообмен внутри помещения.

Обычно расчетная кривая производительности конденсатора определяет давление на входе в вакуумную систему. Поскольку накопление воздуха происходит из-за высокой утечки воздуха или низкой производительности системы вакуумного насоса, вакуумная система будет определять давление в конденсаторе. Это означает, что конденсатор больше не работает по расчетной кривой производительности, что может привести к снижению эффективности работы станции, что приведет к снижению производства электроэнергии.

Эта взаимосвязь подчеркивает важность мониторинга как утечки воздуха, так и работоспособности вакуумной системы. Мультисенсорный прибор, расположенный на линии отвода воздуха между конденсатором и входом в вакуумную систему, может различать эти два состояния, обеспечивая прямое измерение утечки воздуха и рабочей производительности вакуумной системы. Измерения, полученные с помощью этого прибора, можно использовать для анализа производительности вакуумной системы.

Двумя основными компонентами, используемыми для создания вакуума в вакуумной системе, являются пароструйные воздушные эжекторы (SJAE) и жидкостно-кольцевые вакуумные насосы (LRVP). Производительность SJAE определяется зависимостью массового расхода от абсолютного давления на всасывающем патрубке. Производитель предоставляет кривую расчетных характеристик, показывающую ожидаемую взаимосвязь между этими двумя параметрами. Фактические рабочие характеристики определяются путем оценки измеренного общего массового расхода в зависимости от абсолютного давления с течением времени. LRVP — это объемные насосы, и их производительность определяется зависимостью объемного расхода от абсолютного давления. Взаимосвязь между этими параметрами показана на расчетной кривой производительности, предоставленной производителем. Фактические рабочие характеристики LRVP определяются путем оценки фактического объемного расхода в зависимости от абсолютного давления на всасывающем патрубке с течением времени.

На рисунке 1 показана оценка производительности пароструйного эжектора. Эта оценка показывает измеренную рабочую мощность SJAE в виде цветных точек данных, а кривая производительности производителя наложена черным цветом. Точки измеренных данных окрашены в соответствии с временной шкалой, отражающей влияние сезонных колебаний температуры на производительность. Выходная мощность вакуумной системы меняется вверх и вниз по кривой производительности производителя по мере изменения давления в конденсаторе. Измеренная мощность SJAE в этом примере близко соответствует расчетной кривой.

Системы вакуумных насосов обычно устанавливаются как комплект со 100% резервной мощностью, где один из SJAE или LRVP предназначен для работы, а другой не работает в качестве изолированного резервного резерва. При такой конфигурации можно быстро и просто оценить производительность путем параллельного сравнения рабочей производительности для выявления неисправного насоса. Тест сравнения производительности насоса выполняется путем запуска одного насоса за раз и последующего сравнения производительности друг с другом и с кривой производительности производителя. Это можно сделать для форсунок SJAE, наблюдая зависимость массового расхода (фунтов в час [фунтов/час]) от давления, а для LRVP — путем наблюдения за объемным расходом (фактический кубический фут в минуту [ACFM]) в зависимости от давления.

При выполнении теста нагрузка генераторной установки должна быть постоянной в пределах ±2% на протяжении всего теста, чтобы можно было запланировать для тестирования как минимум один час постоянной нагрузки. Стабильные условия поддерживаются в течение по меньшей мере 30 минут, чтобы дать достаточно времени для стабилизации параметров процесса. Фактический объемный расход (или массовый расход для паровых струй) и показания давления для каждого насоса сравниваются друг с другом и с кривыми производительности производителя, чтобы определить производительность насоса и оценить, не ухудшилась ли она.