A gőzturbina segédrendszerei

3.1. Tömszelence- és zárógőz-rendszerek

A tömszelencék feladata a turbinák tengelyátvezetéseinél a környezetbe elszivárgó gázmennyiség, illetve a környezetinél kisebb nyomású helyeken a levegőbetörés minimalizálása. Egy többfokozatú tömszelence vázlata látható a 3.3.1.1. ábrán. A tömszelencén minden körülmények között közegáramnak kell áthaladnia, mert közegáram nélkül nem alakul ki a szükséges nyomásesés. Azonos geometriai méretek esetén tömszelence-fokozatonként azonos nyomásviszony jön létre. Az áthaladó gőzáram arányos a szabad keresztmetszettel és a fokozatonkénti nyomásviszonnyal. Logaritmikus nyomásskála esetén a fokozatonkénti nyomásviszony azonossága azt jelenti, hogy a nyomáslefolyás ábrája egyenes lesz, vagyis az áthaladó gőzáram arányos a nyomáslefolyási görbe meredekségével.

3.3.1.1. ábra

A 3.3.1.2. ábra azt mutatja be, hogyan változik egy ilyen nyomáslefolyási görbe meredeksége a tömszelence utolsó (környezethez legközelebbi) fokozatánál elhelyezett megcsapolás hatására. A vonal meredeksége a nagyobb nyomású tértől a megcsapolásig terjedő szakaszon valamivel megnőtt, vagyis a szökő gőzáram is egy kicsit nagyobb lett. A csapolástól a környezetig terjedő szakaszon viszont lényeges meredekségcsökkenés, azaz gőzáramcsökkenés következett be. A különbözetet a megcsapolás viszi el. Ennek hatására nagymértékben csökken a szabadba távozó gőz mennyisége.

3.3.1.2. ábra

Egy 3 házas, újrahevítéses gőzturbina tömszelencerendszerét mutatja a 3.3.1.3. ábra. A legnagyobb nyomású, a frissgőz belépésénél levő tömszelencén 3 megcsapolást is láthatunk az a.) ábrarészen. Az első megcsapolás – a nagynyomású gőzoldalhoz közel – még elegendően nagy nyomású gőzt vezet el ahhoz, hogy az az újrahevítőbe vezethető legyen, így mérsékelve a fojtás okozta veszteséget. A második megcsapolás gőzét – hasonló megfontolásból – a közép- és kisnyomású ház közötti tömlővezetékbe lehet vezetni. Végül a harmadik – utolsó – megcsapolásnál az a fontos, hogy a nyomás atmoszferikus nyomás fölött legyen, de ne sokkal, azért, hogy a megszökő gőz minél kevesebb legyen.

A gőzkörfolyamatú erőművek segédrendszerei

3.3.1.3. ábra

A nyomásirányban következő helyen, az újrahevítés előtti és utáni b.) tömszelence is hasonló, de elmarad a legnagyobb nyomású megcsapolás. A c.) ábrarész a középnyomású tömszelencénél már csak egy, kb. 1,2…1,5 bar nyomású megcsapolást mutat.

Ettől eltérő célja van a d.) ábrarészen látható legkisebb nyomású tömszelencének. Itt a cél a levegőbetörés megakadályozása az atmoszferikusnál kisebb nyomású gőztérbe. Ezt egy atmoszferikusnál valamivel nagyobb nyomású zárógőz bevezetésével lehet megoldani. Ilyenkor a tömszelence légkör felőli oldalán megfordul a nyomáslefolyás-vonal dőlése, és levegőbetörés helyett egy kis pipagőz fogja elhagyni a tömszelencét.

Mivel a zárógőznél ugyanúgy az 1,2…1,5 bar nyomás a legmegfelelőbb, mint a nagyobb nyomású tömszelencék legkisebb nyomású megcsapolásánál, kézenfekvő a két rendszer összekapcsolása. A nagyobb nyomású tömszelencék táplálják e rendszert, a kisnyomásúak pedig fogyasztják ebből a gőzt. A mennyiségi egyensúly és az optimális nyomás fenntartása érdekében gőzhozzávezetést építenek ki egy legalább 2 bar nyomású turbinamegcsapolásból és egy gőzelvezetési lehetőséget egy atmoszferikusnál alacsonyabb nyomású helyre. Ez utóbbi hely általában a kondenzátor.

3.2. A turbinák olajrendszerei

A gőzturbinák olajrendszere biztosítja a csapágyak kenését és hűtését, a turbina szabályozószelepeinek működtetését és a védelmi berendezések működése esetén a gép leállítását.

Az olajrendszer 3 fő rendszerre bontható:

• csapágyolaj-rendszer

• szabályzó olajrendszer

• biztonsági olajrendszer

A csapágyolaj-rendszer nyomásigénye 2…3 bar (1…2 bar túlnyomás), a biztonsági és a szabályzó olajrendszeré 10…30 bar.

eléréséhez többhengeres dugattyús szivattyút használnak, amely a csapágyolajból 100–300 bar nyomást állít elő.

A tengelyemelő szivattyú akkor indítható, ha a csapágyolaj rendszer nyomása már megfelelő, illetve automatikusan indul, ha a turbina kiesik vagy a fordulatszáma egy meghatározott érték alá csökken.

A vész-olajszivattyú feladata a turbina biztonságos leállításához szükséges csapágyolaj biztosítása a két előbbi szivattyú üzemképtelensége esetén. A szivattyú üzembiztonsága érdekében egyenáramú hajtással látják el.

Az olaj hűtésére használt hűtővíz lehet nyersvíz, szűrt víz vagy csapágyhűtővíz. Az olajhűtőben általában a hűtővíz a rézcsövekben, a hűtendő olaj a köpenytérben áramlik. A lehűtött olaj hőmérsékletét 40…50 °C-ra kell beállítani. Az olaj hőmérséklete a csapágyakban kb. 30 °C-kal nő meg.

A biztonsági olajrendszer a turbinát védi, ha valamelyik technológiai érték a meghatározott védelmi értéket eléri vagy meghaladja. A biztonsági olajrendszer a fő gőzszelepet zárja le, megakadályozva a gőz további bejutását a turbinába.

A szabályozó olajrendszer feladata hidraulikus szabályozású turbináknál a szabályozási feladatokhoz szükséges jeltovábbítás. A szabályozó olajrendszert rendszerint elválasztják a csapágyolaj-rendszertől.

3.3. Kondenzátor-légszivattyúk

A turbina tömörtelenségein keresztül betörő levegőt a kondenzátorból a légszivattyúkkal távolítják el. A légelszívás különböző típusú berendezésekkel történhet. Legelterjedtebben gőzsugár-légszivattyúkat, ritkábban vízsugár-légszivattyúkat alkalmaznak.

A vízsugár-légszivattyú előnye egyszerűsége, gazdaságossága és az a tulajdonsága, hogy az elszívott keverékből a gőzt kondenzálja. Hátránya, hogy ha a hűtővízszivattyú emelőmagassága 12m-nél kisebb, akkor külön üzemvízszivattyút (nyomásfokozó szivattyút) igényel (3.3.3.1. ábra(a)); egyébként a hűtővíz-nyomóvezetékről táplálható (3.3.3.1. ábra(b)).

3.3.3.1. ábra

A gőzkörfolyamatú erőművek segédrendszerei

A gőzsugár-légszivattyúk szerkezete valamivel bonyolultabb, mint a vízsugár-légszivattyúké. Egyrészt azért, mert gazdaságos működtetésükhöz legalább két fokozatra van szükség, másrészt az üzemgőz csapadékának és kondenzációs hőjének visszanyerésére felületi hőcserélőt (ún. üzemgőz-kondenzátort) kell alkalmazni. A gőzsugár-légszivattyúkat a 3.3.3.2.ábra szerint szokták a csapadékrendszerbe kapcsolni. Működtetésére 10…20bar nyomású gőz szükséges, ez a turbina valamelyik megcsapolásából vehető el. Az itt felhasznált gőzmennyiség a frissgőz mennyiségének 0,5…0,8%-a. A gőz lekondenzálását végző hőcserélőt a tápvízrendszerbe építik be, evvel részlegesen tehermentesítik az első tápvíz-előmelegítő fokozatot tápláló megcsapolást.

3.3.3.2. ábra

A működtetés alapvető feltétele, hogy az elszívandó gőz-levegő keveréket a kondenzátorban lehűtsük, míg a vízsugár-légszivattyúnál erre nincs szükség. Ennek érdekében a kondenzátoron belül egy ún. hidegpontot kell létrehozni, ahol az össznyomás azonos a kondenzátor egyéb helyein uralkodó nyomással, de az alacsonyabb hőmérséklet miatt a gőz parciális nyomása kisebb, így légcsapdaként működik. Ez biztosítja, hogy az elszívott vízgőz-levegő keverékben minél nagyobb legyen a levegő részaránya.

Az állandó üzemű légszivattyúk mellett ún. indító légszivattyút is alkalmaznak. Ez a berendezés a blokk indításakor létesít vákuumot a kondenzátorban és a turbinában. Rövid idő alatt nagy levegőmennyiséget kell elszívnia, de csak rövid ideig üzemel. Az indító légszivattyú egyszerű konstrukciójú, kondenzációs hőcserélő nélküli, és közvetlenül az atmoszférába szállít.