TM 02/2010 - TechMagazín

Téma: Aqua-thermORIENTUJEME SE NA VÝVOJČERPADEL PRO ENERGETICKÉBLOKY VYSOKÝCH VÝKONŮVÝROBA ELEKTRICKÉ ENERGIE V KLASICKÝCH ELEKTRÁRENSKÝCHBLOCÍCH, I PŘI SNAZE O SNÍŽENÍ JEJÍHO PODÍLU Z CELKOVÉSPOTŘEBY, JE I NADÁLE VELICE VÝZNAMNÁ A BUDE I PO ŘADUDALŠÍCH LET PŘEVAŽUJÍCÍM ZDROJEM ENERGIE.Předpoklad vzrůstu spotřeby elektřiny v příštíchletech, ekonomický tlak na zvyšování účinnostia ekologické limity znečišťujících látekvznikajících při tomto způsobu výroby elektřinynutí projektanty a výrobce technologických zařízeníelektráren hledat nové cesty zvyšování účinnostiuhelných elektráren. Analýza účinnostibloku je zaměřena na účinnost tepelnéhocyklu uhelné elektrárny a dalšímkrokem ke zvyšování účinnostivýroby elektrické energie v uhelnýchelektrárnách je využití nadkritickýchparametrů páry.Pro napájení kotle nového energetickéhobloku 660 MW s nadkritickýmiparametry páry v Ledvicích bylov Sigmě vyvinuto a vyrobeno napájecíčerpadlo KNE 5.1. Požadovaná dopravnívýška v provozním bodě je pro toto čerpadloH = 4000 m, v závěrném bodě (při nulovémprůtoku) je to potom 5000 m. Ve výrobnímprogramu Sigmy, v celé její historii, nikdy nefigurovalanapájecí čerpadla na tak velkou dopravnívýšku. Vzhledem k výsadnímu postavení Sigmyna českém trhu v oblasti výroby napájecích čerpadelto pak znamená, že parametrově podobnáčerpadla nebyla v tuzemsku nikdy vyráběna. Lzetedy konstatovat, že napájecí čerpadlo KNE 5.1představuje inovaci nejvyššího řádu. Maximálníprovozní hodnota dopravní výšky dřívějších konstrukcínapájecích čerpadel v Sigmě dosahovalahodnoty H = 3000 m. Jednalo se o typové řadyčerpadel CHM, KHN a parametrově menší čerpadloKNE 4.1. Další významnou inovací čerpadlav porovnání s již vyráběnými napájecími čerpadlyje řešení konstrukce čerpadla pro možnost provozustroje v široké pracovní oblasti, v rozsahupožadované regulace, a to již od provozních otáčekn = 800 min -1 .Parametry napájecího čerpadlaKNE5.1-300-6-000 jsou následující:Průtok300 l×s-1Dopravní výška4000 mOtáčky5000 min-1Teplota napájecí vody do 200 °CPříkon~ 13 000 kWNapájecíčerpadlo KNE5.1 je řešeno jakočlánkové, odstředivé, horizontální,barelového typu.Vnitřní stator s rotorem vytvářejísamostatný montážní blok, dodávanýrovněž jako samostatnýnáhradní díl, umožňující v případěopravy čerpadla jeho rychlouvýměnu. Samostatný montážníblok je ve vysokotlakém plášti čerpadla upevněnpomocí vnějšího víka a šroubového spoje mezipláštěm a víkem. Rotor je uložen ve dvou kluznýchradiálních ložiskách mazaných tlakovýmolejem.Pro vyrovnání axiálního tahu rotoru čerpadla KNE5.1 slouží vyrovnávací píst v kombinaci s oboustrannýmkluzným axiálním ložiskem s naklápěcímisegmenty. Pro tento typ vyrovnávacího zařízenínás, kromě požadavku provozu čerpadla v širokémrozsahu otáček, také vedl opakovaný požadavekzákazníků na možnost krátkodobého provozunapájecích čerpadel, i nižších výkonů, v různýchnestandardních režimech bez nutnosti okamžitéhoodstavení čerpadla. Způsob vyrovnání axiálníhotahu rotoru pomocí vyrovnávacího pístuvykazuje z uvažovaných variant nejvyšší spolehlivost,nemůže zde dojít k přímému kontaktufunkčních ploch jako je tomu u vyrovnávacíhokotouče s dosedací deskou nebo u kombinaceobou zařízení. Volba vyrovnávacího zařízení typuvyrovnávací píst vedla na další hydraulické výpočty.Hydrodynamické poměry v těsnící spáře vyrovnávacíhopístu jsou za určitých podmínek velmisložité. Jedná se nejen o snížení objemových ztrát,tzn. zvýšení účinnosti čerpadla, ale také o zabráněnísamobuzenému kmitání kapaliny ve spáře,(které vede k rychlému opotřebení vyrovnávacíhozařízení), kombinací různých obvodovýchdrážek. Volba vyrovnávacíhopístu je také příznivější prodynamické chování rotoručerpadla.Utěsnění rotoru v místechjeho vyústění do venkovníhoprostoru je provedeno mechanickýmiucpávkami. Způsob chlazenímechanických ucpávek je dle APIPlanu 23, který je, zejména pro životnostucpávek, nejpříznivější. Dalším řešenýmkonstrukčním uzlem bylo utěsněníložiskového prostoru proti úniku oleje, cožbylo vzhledem k průměru hřídele a otáčkámčerpadla (velká obvodová rychlost) komplikovanouzáležitostí.Napájecí čerpadlo KNE 5.1 představuje kvalitativnízměnu ve vývoji čerpadel pro energetiku pro superkritickébloky 660 MV. První dva kusy těchtočerpadel byly úspěšně odzkoušeny na zkušebněSIGMA GROUP a.s. a prodány, třetí čerpadlo budeodzkoušeno v listopadu 2010, s následným prodejemdo konce roku 2010. Čerpadla jsou určena provýstavbu nového energetického bloku s nadkritickýmiparametry páry v Ledvicích.Další perspektivy uplatnění těchto čerpadel je nejenna trhu v EU, ale i v Rusku a asijských zemích.Napájecí čerpadlo KNE 5.1 bylo vyvíjeno v rámciprojektu realizovaného za finanční podpory z prostředkůstátního rozpočtu prostřednictvím Ministerstvaprůmyslu a obchodu. SIGMA GROUP a.s.Jana Sigmunda 79, 783 50 Lutíntel.: +420 585 651 111fax: +420 585 944 258info@sigmagroup.cz, www.sigma.cz26 2/2010