Инструкция по испытаниям градирен. Инструкция по натурным испытаниям и исследованиям башенных гради. Ведомственные строительные нормы

• Название: Ведомственные строительные нормы
• Анкор: Инструкция по испытаниям градирен
• Дата: 23.03.2022
• Размер: 1.08 Mb.
• Имя файла: Инструкция по натурным испытаниям и исследованиям башенных гради.doc
• Тип: Инструкция; #411909
• страница: 1 из 9

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

Главтехуправление Производственное объединение Союзтехэнерго

Главниипроект Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт гидротехники имени Б.Е. Веденеева

ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ

ИНСТРУКЦИЯ

ПО НАТУРНЫМ ИСПЫТАНИЯМ И ИССЛЕДОВАНИЯМ БАШЕННЫХ ГРАДИРЕН БОЛЬШОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ВСН 25-80

Минэнерго СССР
УДК 621.175.3

Срок введения IV квартал 1981 г.

Взамен ВСН 030-70 Минэнерго СССР
Внесены Всесоюзным ордена Трудного Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники имени Б.Е. Веденеева и Производственным объединением Союзтехэнерго
Утверждены протоколом совместного совещания Главниипроекта и Главтехуправления Минэнерго СССР от 10 декабря 1980 г. № 9-5/11

Инструкция составлена на основании опыта эксплуатации и натурных испытаний башенных градирен площадью орошения до 6400 м² с использованием результатов лабораторных исследований и технологических расчетов.

Инструкция предназначена для обслуживающего персонала тепловых и атомных электростанций и производственных служб районных энергетических управлений, а также для научно-исследовательских, проектных и наладочных организаций, проводящих натурные исследования и наблюдения за работой башенных градирен и их наладку.

При составлении Инструкции использованы «Инструкция по эксплуатации башенных градирен на тепловых электростанциях» (СЦНТИ ОРГРЭС, М., 1972), «Указания по проведению натурных исследований башенных градирен» ( ВНИИГ, Энергия, Л., 1972), которые аннулируются с введением в действие настоящей Инструкции, и учтен накопленный за последние годы опыт проведения натурных исследований, эксплуатации, наладки и технологических расчетов башенных градирен, выполненных в Южтехэнерго, Союзтехэнерго, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, ЛО ТЭП и др.

ВВЕДЕНИЕ
В системах технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций все большее распространение получают башенные градирни большой производительности (50000, 85000 и 100000 м³/ч).

В настоящее время введены в эксплуатацию башенные градирни площадью орошения 4000 и 6400 м² и вводится градирня площадью орошения 9400 м², производительностью около 100000 м³/ч.

При разработке проектов новых типов башенных градирен большой производительности используются результаты лабораторных и натурных исследований технологического характера.

В связи со сложностью процесса охлаждения и условий работы сооружений и частей, входящих в состав градирен, многие лабораторные исследования, как и расчеты, выполняются применительно к схемам, содержащим условности, иногда довольно существенные.

Поэтому особое значение приобретает необходимость проведения всесторонних натурных исследований головных градирен большой производительности. Результаты таких исследований позволят внести в типовой проект градирни уточнения, обеспечивающие ее оптимальные характеристики.

Градирня является одним из основных агрегатов, от которого зависит экономичность производства электроэнергии или другой продукции.

Охлаждение воды в градирне представляет собой сложный процесс, связанный со многими факторами. Поскольку от степени охлаждения воды в градирне зависит производительность турбины или промышленных агрегатов, то тщательность и объем проводимых натурных исследований, а также выявление связи процессов охлаждения с конструктивными особенностями градирни приобретают решающее значение в свете их совершенствования.

Интенсивность теплообмена между водой и воздухом зависит от:

а) развития поверхности охлаждаемой в градирне воды;

б) времени пребывания воды в зонах охлаждения;

в) расхода воздуха в градирне;

г) степени равномерности распределения воды и воздуха по площади орошения.

Расход охлаждающего воздуха, в свою очередь, зависит от следующих факторов: а) высоты башни градирни; б) площади воздуховходных окон градирни; в) площади выходного сечения башни градирни; г) конструкции и расположения оросительного устройства по отношению к воздушному потоку, проходящему через воздуховходные окна; д) температуры и влажности внешнего воздуха; е) расхода и температуры поступающей воды; ж) скорости ветра; з) местоположения градирни среди других градирен и сооружений.

При разработке настоящей Инструкции были изучены существующие методы измерений параметров работы градирен, уточнены и расширены задачи исследований, увеличены температурный, влажностный и ветровой диапазоны внешних условий, при которых должны быть проведены исследования и т.д.

При составлении работы использованы опубликованные по данному вопросу материалы и опыт проведения испытаний предприятием Южтехэнерго, Ленинградским отделением института Теплоэлектропроект, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, ВОДГЕО, Ленинградским гидрометеорологическим институтом.

Инструкция составлена производственным объединением Союзтехэнерго (О.П. Ширшаков и Н.Я. Ткач) при участии Южтехэнерго (Г.А. Гаврюшенков) и ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева (Ю.С. Недвига).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая инструкция распространяется на все основные виды натурных гидроаэротермических испытаний башенных противоточных градирен большой производительности, предназначенных для охлаждения оборотной воды тепловых электростанций и промышленных предприятий.

1.2. Инструкция предназначена для наладочных, проектных, научно-исследовательских организации и эксплуатационного персонала ТЭС и предприятий.

1.3. При обработке результатов исследований рекомендуется придерживаться следующей терминологии:

Головная градирня — первая градирня, построенная по вновь разработанному проекту.

Вытяжная башня — часть градирни, служащая для создания в ней тяги.

Оросительное устройство — устройство, в пределах которого в основном протекает процесс охлаждения.

Водораспределительное устройство — система, распределяющий охлаждаемую воду по площади оросительного устройства и состоящая из магистральных и рабочих трубопроводов или лотков и разбрызгивающих устройств.

Водоуловитель — устройство для улавливания мелких капель воды, выносимых проходящим через градирню воздушным потоком.

Водосборный бассейн — резервуар для сбора охлажденной воды.

Воздухораспределительное пространство — пространство, находящееся под оросительным устройством градирни, необходимое для подвода воздуха к оросителю.

Воздуховходные окна — отверстия в нижней части градирни, через которые воздух поступает в воздухораспределительное пространство.

Воздухонаправляющий козырек — устройство на воздуховходных окнах, служащее для более равномерного распределения воздуха по высоте.

Зимние щиты — навесные или поворотные щиты перед воздуховходными окнами, служащие для регулирования расхода воздуха, поступающего в градирню, и предупреждения обмерзания входных окон и оросителя в ее периферийной зоне.

Ветровые перегородки — вертикальные стенки, расположенные в воздухораспределительном пространстве градирни и предназначенные для устранения сквозной продувки этого пространства ветром и выноса воды через воздуховходные окна из градирни.

Подводящие водоводы — напорные трубопроводы, безнапорные лотки или каналы, подводящие нагретую воду к водораспределительной системе.

Отводящие водоводы — самотечные трубопроводы или каналы для отвода охлажденной воды из водосборного бассейна, направляющие ее к циркуляционным насосам, конденсаторам турбин или в водоем.

Эффективность охлаждения воды — степень приближения температуры охлажденной воды к температуре смоченного термометра, вызванная конструктивными особенностями градирни и метеорологическими факторами.

Унос воды из градирни — общее количество воды в виде пара и капель, образованных в факеле разбрызгивания и в оросителе, выносимое воздушным потоком из градирни.

Эффективность водоулавливания — отношение количества воды, уловленной водоуловительным устройством, к общему количеству капельной воды, выносимой воздухом из градирни.

Гарантия работы градирни — охлаждение подаваемой на градирню воды определенных характеристик при данных метеорологических условиях и температурном перепаде до температуры не выше расчетной.

Факел градирни — видимая часть выходящих из градирни пара и капельной воды.

Интенсивность выпадения — расход водных осадков из факела градирни на один квадратный метр поверхности земли.

1.4. При натурных исследованиях градирни, обработке результатов и составления отчетов необходимо придерживаться следующих обозначений:

U — тепловая нагрузка на градирню, Дж/с (ккал/с);

Q — гидравлическая нагрузка или производительность градирни, кг/с (м³/с);

q — плотность орошения, кг/(м³·с) [м²/(м²·с)];

t₁ — температура нагретой воды, поступающей в градирню, °С;

t₂ — температура охлажденной воды в градирне, °С;

t — температурный перепад, °С;

 — температура воздуха по сухому термометру, °С;

 — температура воздуха по смоченному термометру, °С;

Р_б0 — барометрическое давление при 0 °С, Па (мм рт. ст.);

Р_б — барометрическое давление, Па (мм рт. ст.);

 — относительная влажность воздуха, %;

с_ж — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·°С) [ккал/(кг·°С];

c_p — удельная теплоемкость влажного воздуха при постоянном давлении, Дж/(кг·°С) [ккал/(кг·°С)];

r — теплота парообразования, Дж/кг (ккал/кг);

x — влагосодержание воздуха, кг/кг;

x" — влагосодержание насыщенного воздуха, кг/кг;

i — энтальпия (теплосодержание) влажного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха в смеси, Дж/кг (ккал/кг);

_ж — плотность воды (удельный вес воды), кг/м³;

_в — плотность воздуха (удельный вес воздуха), кг/м³,

t" — энтальпия (теплосодержание) насыщенного воздуха, отнесенная к 1 кг сухого воздуха в смеси, Дж/кг (ккал/кг);

_V — объемный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м³·с) [ккал/(м³·ч·°С];

_xV — объемный коэффициент массоотдачи, кг/(м³·с·кг/кг) [кг/(м³·ч·кг/кг)];

_общ — общий коэффициент аэродинамического сопротивления градирни;

_ор — коэффициент аэродинамического сопротивления оросительного устройства;

_op — скорость воздуха в полном сечении оросительного устройства, не стесненном конструктивными элементами, м/с;

V_op — объем оросителя, м³;

_ор — температура воздуха по смоченному термометру в створе над оросителем, °С;

 — скорость ветра, м/с;

V — расход воздуха в градирне, м³/с;

V_уд — удельный расход воздуха в градирне, м³/м²·с;

z — сила тяги в градирне, Па (кг/м²);

z' — полное сопротивление градирни, Па (кг/м²);

_вх, _вп, _ор, _ф, _ву, _вых — коэффициенты аэродинамического сопротивления входа, воздухораспределительного пространства, оросительного устройства, факела, водоуловительного устройства, выхода градирни;

q_пв — расход осадков из факела градирни на 1 м² поверхности земли, г·с/м²;

H — высота градирни (от поверхности земли до выходного сечения башни), м;

H₁ — высота вытяжной башни (от верха водораспределительного устройства до выходного сечения башни), м;

h_op — высота оросительного устройства, м;

h_ок — высота воздуховходных окон, м;

F_ок — площадь воздуховходных окон, м²;

F_вых — площадь выходного сечения башни градирни, м²;

F_op — площадь оросительного устройства, м²;

Q_д — расход воды, добавленной в оборотную систему, кг/с·(м³/ч);

Q_ун — расход воды, уносимой из градирни (вынос), кг/с·(м³/ч);

Q_и — расход воды, испарившейся в атмосферу, кг/с·(м³/ч);

Q_к — расход воды, выносимой из градирни в виде капель, кг/с·(м³/ч);

Q_т — расход воды, забираемой из оборотной системы на технические нужды, кг/с·(м³/ч);

_ж — скорость воды в трубопроводе, м/с;

t_д — температура добавочной воды, °С;

_вх1 — средняя скорость воздуха при входе в градирню, м/с;

_вых1 — средняя скорость воздуха при выходе из башни градирни, м/с;

g — ускорение силы тяжести, 9,80 м/с²;

P — разность давлений между атмосферным и внутри градирни, Па (мм рт. ст.);

₁; ₁; x₁; i₁; ₁; _вх1 — характеристики наружного воздуха, входящего в градирню;

_op; _op; x_op; i_op; _op; _op — характеристики воздуха, выходящего из оросителя;

₂; ₂; x₂; i₂; ₂; _вых2 — характеристики воздуха, выходящего из градирни.
Программа и цель испытаний
1.5. В зависимости от поставленной цели натурные гидротермические и аэродинамические испытания градирен большой производительности подразделяют на следующие виды:

а) приемочные;

б) эксплуатационные;

в) балансовые исследования головных градирен.

Поскольку качественным показателем эффективности работы градирни является температура охлажденной воды, приемочные испытания градирни (при вводе ее в эксплуатацию) сводятся к определению фактической температуры охлажденной воды и сопоставлению с расчетным ее значением. Если фактическая температура охлажденной воды на выходе из градирни не превышает расчетное ее значение, то работу такой градирни можно признать удовлетворительной. В противном случае выявляются причины неудовлетворительного охлаждения воды с последующим их устранением и доведением работы градирни, до расчетных параметров. Это и является целью приемочных испытаний. Эксплуатационные испытания градирни проводятся в процессе ее эксплуатации с целью контроля за работой градирни после проведения ремонтов и получения исходных данных, необходимых для составления графиков поддержания режима экономического вакуума со стороны циркуляционного водоснабжения.

1.6. В задачу испытаний головных градирен входят:

а) установление эффективности охлаждения воды в градирне, влияния действия ветра на работу градирни, а также отдельных ее частей (оросительное устройство, разбрызгивающее устройство, воздухораспределительное пространство и др.) при основных исследованиях;

б) определение значений опытных величин, входящих в число исходных данных для технологического расчета градирни (коэффициенты тепло- и массоотдачи, общий коэффициент аэродинамического сопротивления и пр.) при специальных исследованиях;

в) определение величин, учитываемых в технологическом расчете градирни по данным лабораторных исследований (охлаждение воды в факелах разбрызгивания, оросителе и воздухораспределительном пространстве);

г) определение эффективности водоулавливания и коэффициента аэродинамического сопротивления установленного водоуловителя;

д) определение выпадения осадков из факела градирни (интенсивность выпадения, гранулометрический состав капель, длина и ширина зоны выпадения осадков).

1.7. На основании полученных результатов испытания головных образцов градирни производится оценка эффективности примененных оросителя, водораспределительной системы и водоуловителя.

1.8. Испытания головных градирен проводятся следующим образом:

основные испытания — в два этапа: в весенний или осенний период года при температурах воздуха 5,020,0 °С, и в летний жаркий период года при температурах воздуха выше 20,0-25,0 °С; длительность наблюдений каждого этана должна быть не менее одного месяца;

специальные испытания выполняются во время проведения основных испытаний при соответствующих диапазонах метеорологических условий.

1.9. Все измерения проводятся, как правило, в дневной период суток в течение шести - восьми часов через каждые 30 мин в условиях работы градирни при ветре 1 - 3 м/с и при штиле.

Если наступление штиля в дневные часы маловероятно, то необходимо провести наблюдения в утренние часы, а в случае применения автоматической записи показаний датчиков, — в ночное время, причем, в этих условиях опыт может считаться удавшимся, если длительность штилевого периода была порядка 2 ч.

Для выяснения же степени зависимости аэротермических характеристик градирни от скорости ветра необходимо проводить специальные опыты при намеченных нагрузках при любой скорости ветра более 3 м/с.

1.10. Каждое отдельное наблюдение всего цикла натурных исследований должно проводиться при установившихся тепловой и гидравлической нагрузках.

Отклонения в нагрузках не должны превышать: гидравлической ±3%, тепловой ±10% от средней.

1.11. Испытания головных градирен необходимо проводить не менее, чем при трех гидравлических и тепловых нагрузках.

1.12. Первая серия опытов проводится при гидравлической нагрузке, близкой к расчетной, вторая — при гидравлической нагрузке, составляющей 70 - 80% от расчетной, и третья — 50 - 60% от расчетной.

1.13. Ширина зоны охлаждения (перепад температуры t) должна быть в пределах 5 - 12° С.

1.14. Количество опытов при каждой тепловой и гидравлической нагрузках должно составлять не менее пяти. Полученные результаты замеров за каждый опыт (6 — 8 ч) заносятся в табличной форме в специальный журнал.

1.15. При выпадении атмосферных осадков (дождь, снег) испытания проводить не следует.

1.16. Проведению натурных испытаний головной градирни предшествуют следующие подготовительные мероприятия:

1) Выполняются дополнительные приспособления, необходимые для проведения испытаний (кронштейны, переходы над оросителем, навесные люльки, тросы для подвешивания и передвижения приборов на различных уровнях башни градирни, металлические трубки для соединения датчиков давлений с измерительными приборами, будки для размещения приборов, лестницы и др.), подготавливаются комплексы датчиков и измерительной аппаратуры для определения технологических характеристик работы градирни (точки установки датчиков на рис. 1).

2) Подводящие воду трубопроводы градирни оборудуются устройствами, позволяющими измерять расходы воды.

3) Тщательно обследуются конструкции и размеры как всей градирни, так и отдельных ее элементов, вносятся возможные исправления, а все несоответствия проекту отмечаются в описании градирни и в протоколе обследования.

Должны быть обязательно проверены следующие элементы градирни и их размеры: площадь орошения, высота входных окон, состояние водораспределительного и оросительного устройств, высота подачи воды, тип и конструкция оросительного устройства и отдельных его элементов, диаметры выходных сечений сопл и сетка расположения сопл по площади оросителя, размеры, очертания и конструктивные особенности устройств на входных окнах, высотные отметки бассейна, водораспределителя, оросителя и т.п.

4) Составляются рабочая программа и календарный план основных испытаний, при проведении которых должны быть измерены следующие параметры, характеризующие работу градирни и отдельных ее элементов: расход поступающей на градирню воды Q, м³/ч; температура поступающей на градирню воды t₁, °С; температура охлажденной воды t₂, °C; скорость ветра , м/с; направление ветра; температура наружного воздуха по сухому термометру , °С; температура наружного воздуха по смоченному термометру , °С; барометрическое давление Р_б, Па (мм рт. ст.).

5) Составляются рабочая программа и календарный план специальных испытаний с определением, дополнительно к основным значениям, следующих параметров: температур воздуха над оросительным устройством _ор, _ор, °С; скоростей воздуха над оросительным устройством _ор, м/с; величина перепадов давлений между атмосферой и в башне над оросителем Р_ор, Па (мм рт. ст.); температур воды в факеле разбрызгивания t_ф, °С; температур воды в воздухораспределительном пространстве t_в.п, °С; температур воды в оросительном устройстве t_ор, °С; распределения напора воды в соплах по площади оросительного устройства; скоростей воздуха в выходном сечении башни градирни _вых2, м/с; скоростей воздуха во входных окнах градирни _вх1, м/с; величин перепадов давлений между атмосферой и в башне на выходе из градирни Р₂, Па (мм рт. ст.); расхода выносимой из градирни воды в виде мелких капель Q_к, м³/ч; скоростей и направлений движения воздуха внутри башни градирни над оросителем в зависимости от направления и скорости ветра, а также местоположения ее среди других строений и соседних градирен _ор, м/с; скоростей воздуха и распределения их внутри градирни в зависимости от степени закрытия входных окон щитами _ор, м/с; интенсивности и гранулометрического состава осадков из факела градирни на окружающую территорию; расхода выносимой из градирни воды путем испарения Q_и, м³/ч.

Рис. 1. Схема размещения точек для измерения параметров воды II воздуха

1 — температура воды; 2 — температура воздуха; 3 — скорость воздуха, 4 — давление воздуха, 5 — влажность воздуха, 6 — скорость воды
1.17. Испытания проводятся:

а) приемочные — производственным объединением Союзтехэнерго, либо службами наладки энергоуправлений;

6) эксплуатационные — производственным персоналом энергопредприятий или службой наладки энергоуправления;

в) балансовые исследования головных градирен — производственным объединением Союзтехэнерго с привлечением институтов Теплоэлектропроект и ВНИИГ им Б.Е. Веденеева для выполнения специальных аэродинамических исследований и измерения уноса воды через устье башни.

1.18. Все приборы, необходимые для испытания градирен, за исключением приборов по определению уноса воды, выпускаются промышленностью.

1.19. Приборы для определения уноса воды и электропсихрометр разработаны ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева [1] и промышленностью еще не освоены.

Документацию по данным приборам можно заказать по адресу: 195220, Ленинград, Гжатская ул., 21, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.