НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ С ГИДРОТУРБИННЫМ ПРИВОДОМ

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.
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.
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.
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.
Предлагаемым устройством решается задача расширения функциональных возможностей гидротурбонасоса.
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.
Устройство иллюстрируется схемой насосного агрегата с гидротурбинным приводом.
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.
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.
Устройство может быть использовано на сбросе из конденсаторов турбин для создания дополнительного охлаждения гидроохладителей, в системах технического водоснабжения, в оросительных системах и т.д.