RU103866U1

RU103866U1 - HYDROTURBINE DRIVE PUMP UNIT

Info

Publication number: RU103866U1
Application number: RU2010143999/06U
Authority: RU
Inventors: Платон Николаевич Пак; Сергей Платонович Пак; Светлана Зиновьевна Глушенкова; Алексей Платонович Пак
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2011-04-27

Abstract

Насосный агрегат с гидротурбинным приводом, характеризующийся тем, что он имеет наружный корпус, внутри которого установлена гидротурбина с рабочим колесом, закрепленным на вращающемся корпусе рабочих колес вместе с рабочим колесом насоса, составляющим с ним единый блок и одновременно закрепленным на втулке, опирающейся подшипниками на корпус насоса, регулирующий клапан и отводящую трубу насоса. A pump unit with a hydraulic turbine drive, characterized in that it has an outer casing, inside which a hydraulic turbine is installed with an impeller mounted on a rotating casing of the impellers together with a pump impeller, which forms a single unit with it and is simultaneously mounted on a sleeve supported by bearings on the casing pump, control valve and pump discharge pipe.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к насосным установкам с гидравлическим приводом и может быть использована в атомной, тепловой энергетике и других отраслях техники, где требуется повышение напора воды путем использования избыточной энергии воды.The proposed utility model relates to pumping units with a hydraulic drive and can be used in nuclear, thermal energy and other branches of technology where it is necessary to increase the pressure of water by using excess water energy.

Как известно, от качества технологической оснащенности гидроохладителей и систем технического водоснабжения во многом зависит мощность и экономичность работы АЭС. Эффективная работа системы технического водоснабжения электростанции зависит от сбалансированности параметров конденсаторов турбин, циркуляционных насосов, охладителей в различных сочетаниях с метеорологическими параметрами района расположения электростанции.As you know, the quality and technological equipment of hydro-coolers and technical water supply systems largely determine the power and efficiency of nuclear power plants. The effective operation of the technical water supply system of a power plant depends on the balanced parameters of turbine condensers, circulation pumps, coolers in various combinations with meteorological parameters of the power plant area.

Имеется гидротурбонасос КГТН 850-400, взятый в качестве прототипа, который применяется для перекачки конденсата из подогревателя высокого давления (ПВД) и конденсатосборника греющего пара сепаратора пароперегревателя (СПП) в конденсаторы турбин или деаэраторы. (Пак П.Н, Белоусов А.Я, Пак С.П. «Насосное оборудование атомных станций» - М.: Энергоатомиздат, 2003, 450 с.; ил., - стр.175, 176). В конструктивном отношении КГТН 850-400 объединяет насос и приводную гидравлическую турбину в одном корпусе. Насосная часть гидротурбонасоса включает в себя рабочее колесо центробежного типа, водорез и выправляющий аппарат. Турбинная часть включает в себя радиально-осевую одноступенчатую гидротурбину. В качестве рабочей среды приводной турбины используется питательная вода, сброс которой после гидротурбонасоса осуществляется в деаэратор. Ротор гидротурбонасоса вращается в гидростатических подшипниках на водяной смазке. Уплотнение рабочих колес насоса и турбины обеспечивается посредством уплотнительных колец.There is a KGTN 850-400 hydraulic turbine pump, taken as a prototype, which is used to pump condensate from a high pressure heater (LDPE) and a steam trap of a heating steam of a superheater separator (SPP) to turbine condensers or deaerators. (Pak P.N., Belousov A.Ya., Pak S.P. “Pumping equipment of nuclear power plants” - M .: Energoatomizdat, 2003, 450 p .; ill., - pp. 175, 176). In a structural respect, KGTN 850-400 combines a pump and a hydraulic drive turbine in one housing. The pump part of the hydraulic turbo pump includes a centrifugal impeller, a water cutter and a straightening apparatus. The turbine part includes a radial-axial single-stage hydraulic turbine. As the working medium of the drive turbine, feed water is used, the discharge of which after the hydraulic turbo pump is carried out into the deaerator. The rotor of the hydraulic pump rotates in hydrostatic bearings lubricated with water lubricant. The sealing of the impellers of the pump and turbine is ensured by means of o-rings.

В силу своих конструктивных особенностей насос КГТН 850-400 применяется только для перекачки конденсата из ПВД и конденсатосборника греющего пара СПП в конденсаторы турбин или деаэраторы. Кроме того, недостатком такой конструкции насосного агрегата является необходимость иметь две самостоятельные гидравлические машины (насос и приводная гидротурбина), соединенных общим валом.Owing to its design features, the KGTN 850-400 pump is used only for pumping condensate from LDPE and a steam trap for heating steam SPP into turbine condensers or deaerators. In addition, the disadvantage of this design of the pumping unit is the need to have two independent hydraulic machines (pump and drive hydraulic turbine) connected by a common shaft.

Предлагаемым устройством решается задача расширения функциональных возможностей гидротурбонасоса.The proposed device solves the problem of expanding the functionality of the hydraulic turbopump.

Для решения поставленной задачи предлагается насосный агрегат с гидротурбинным приводом, характеризующийся тем, что он имеет наружный корпус, внутри которого установлена гидротурбина с рабочим колесом, закрепленным на вращающемся корпусе рабочих колес вместе с рабочим колесом насоса, составляющим с ним единый блок и закрепленным на втулке, опирающейся подшипниками на корпус насоса, регулирующий клапан и отводящая труба насоса. Поскольку в предлагаемой полезной модели рабочее колесо гидротурбины составляет единый блок с рабочим колесом насоса, то устойчивая работа насоса возможна при Nг.>Nн., т.е. 9,81 Qг.Hг.×λг>9.81 Qн.Hн./λн., где: Qг., Нг., λг - подача, напор и кпд гидротурбины соответственно, a Qн., Нн., λн - подача, напор и кпд насоса соответственно (Гидроэнергетические установки / под редакцией Д.С.Щавелева. Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981 г.). Насос является самостоятельной гидравлической машиной, являющейся частью насосного агрегата с гидротурбинным приводом. Отсюда очевидно, что насос при его вращении может подавать воду на любую геометрическую высоту в зависимости от заданной характеристики насоса. При увеличении мощности гидротурбины и соответствующим открытии регулирующего клапана насос, приводимый во вращение, будет качать воду на заданную высоту. Следовательно, образующийся движущийся поток избыточной воды может подаваться на более высокий уровень, чем гидравлический уровень воды перед турбиной. В результате практического применения предлагаемого устройства расширяются функциональные возможности насоса с гидротурбинным приводом вследствие того, что при использовании предлагаемого устройства возможно обеспечение водой в тех местах, где подача воды невозможна при отсутствии насоса с электрическим приводом, например, на сбросе из конденсаторов турбины для создания дополнительного охлаждения гидроохладителей или для подачи воды из систем водоснабжения с избыточной гидравлической мощностью для повышения напора воды. Существенным преимуществом предлагаемой полезной модели является и то, что проточные части гидротурбины и насоса находятся постоянно под избыточным давлением воды, что исключает кавитационный режим проточных частей гидроагрегата.To solve this problem, we propose a pump unit with a hydraulic turbine drive, characterized in that it has an outer casing, inside which there is a hydraulic turbine with an impeller mounted on a rotating casing of the impellers together with the impeller of the pump, which is a single unit with it and mounted on the sleeve, supported by bearings on the pump casing, control valve and pump discharge pipe. Since in the proposed utility model the hydraulic turbine impeller is a single unit with the pump impeller, stable operation of the pump is possible at Ng.> Nn., I.e. 9.81 Qg.Hg. × λg> 9.81 Qn.Hn./λn., Where: Qg., Ng., Λg - flow, pressure and efficiency of the turbine, respectively, and Qn., Nn., Λn - flow, pressure and pump efficiency, respectively (Hydropower installations / edited by D.S. Shchavelev. L.: Energoizdat, Leningrad branch, 1981). The pump is an independent hydraulic machine, which is part of a pumping unit with a hydraulic turbine drive. From this it is obvious that the pump during its rotation can supply water to any geometric height, depending on the given characteristics of the pump. With an increase in the power of the turbine and the corresponding opening of the control valve, the pump driven into rotation will pump water to a predetermined height. Therefore, the resulting moving flow of excess water can be supplied to a higher level than the hydraulic water level in front of the turbine. As a result of the practical application of the proposed device, the functionality of the pump with a hydraulic turbine drive expands due to the fact that when using the proposed device it is possible to provide water in places where water supply is not possible in the absence of a pump with an electric drive, for example, on discharge from turbine condensers to create additional cooling water coolers or for supplying water from water supply systems with excess hydraulic power to increase water pressure. A significant advantage of the proposed utility model is that the flow parts of the turbine and pump are constantly under excess water pressure, which excludes the cavitation mode of the flow parts of the hydraulic unit.

Устройство иллюстрируется схемой насосного агрегата с гидротурбинным приводом.The device is illustrated by a diagram of a pumping unit with a hydraulic turbine drive.

Предлагаемая полезная модель содержит корпус наружный 1, внутри которого установлена гидротурбина с рабочим колесом 10, составляющая единый блок с рабочим колесом 5 насоса. Рабочие колеса гидротурбины и насоса закреплены на вращающемся корпусе 9 рабочих колес, а рабочее колесо насоса одновременно закреплено на втулке 7, которая опирается подшипниками 4 и 8 на корпус насоса. Лопастные системы 6 и 11 служат для закрепления насоса внутри гидротурбины и направления потока воды с целью повышения КПД. Устройство содержит сливной патрубок 2, регулирующий клапан 3, напорную трубу насоса 13. Имеется напорный бассейн 12 и отводящий канал 14. Описанный насосный агрегат с гидротурбинным приводом работает следующим образом. Вода из напорного бассейна 12 при закрытом клапане 3 заполняет всю систему, включающую гидротурбину и насос, находящиеся в неподвижном состоянии. При открытом клапане 3 движущийся поток приводит во вращение рабочее колесо 10 гидротурбины и одновременно рабочее колесо 5 насоса, соединенные жестко между собой при помощи вращающегося корпуса 9 и опирающегося на подшипники 4 и 8 через втулку 7.The proposed utility model contains an outer casing 1, inside of which a hydraulic turbine with an impeller 10 is installed, which makes up a single unit with the impeller 5 of the pump. The impellers of the hydraulic turbine and the pump are fixed on the rotating casing 9 of the impellers, and the impeller of the pump is simultaneously mounted on the sleeve 7, which is supported by bearings 4 and 8 on the pump casing. The blade systems 6 and 11 are used to secure the pump inside the hydraulic turbine and to direct the flow of water in order to increase efficiency. The device comprises a drain pipe 2, a control valve 3, a pressure pipe of the pump 13. There is a pressure basin 12 and a discharge channel 14. The described pump unit with a hydraulic turbine drive operates as follows. Water from the pressure pool 12 with the valve 3 closed fills the entire system, including the hydraulic turbine and the pump, which are stationary. When the valve 3 is open, the moving flow drives the impeller 10 of the turbine and at the same time the impeller 5 of the pump, rigidly connected to each other by means of a rotating housing 9 and supported by bearings 4 and 8 through the sleeve 7.

Гидротурбина приводит во вращение насос. Изменением расхода воды через гидротурбину Qг, регулируя открытие клапана 3 получают требуемый напор насоса, позволяющий подавать воду по напорному трубопроводу 13 в отводящий канал 14, находящийся выше напорного бассейна 12, а следовательно и гидравлического уровня воды перед гидротурбиной.Hydroturbine drives the pump. By changing the flow rate of water through the hydraulic turbine Qg, by adjusting the opening of valve 3, the required pump head is obtained, which allows water to be supplied through the pressure pipe 13 to the discharge channel 14 located above the pressure pool 12, and hence the hydraulic water level in front of the hydraulic turbine.

Устройство может быть использовано на сбросе из конденсаторов турбин для создания дополнительного охлаждения гидроохладителей, в системах технического водоснабжения, в оросительных системах и т.д.The device can be used at a discharge from turbine condensers to create additional cooling of water coolers, in technical water supply systems, in irrigation systems, etc.

Claims

A pump unit with a hydraulic turbine drive, characterized in that it has an outer casing, inside which a hydraulic turbine is installed with an impeller mounted on a rotating casing of the impellers together with a pump impeller, which forms a single unit with it and is simultaneously mounted on a sleeve supported by bearings on the casing pump, control valve and pump discharge pipe.