Monitoraggio delle prestazioni dei sistemi di vuoto a getto di vapore e ad anello liquido

I condensatori di grande superficie vengono utilizzati nelle centrali elettriche per riciclare il vapore di scarico e mantenere il vuoto adeguato per un funzionamento ottimale della turbina. Le perdite di vuoto all'interno del condensatore aumentano la pressione operativa (detta contropressione della turbina), riducendo così la potenza e l'efficienza della turbina.

I sistemi con pompa per vuoto vengono utilizzati per rimuovere l'accumulo di aria e gas non condensabili all'interno del condensatore causato da perdite (noto anche come perdita d'aria). Una capacità ridotta del sistema di vuoto del condensatore avrà lo stesso effetto negativo sulle prestazioni del condensatore di un'eccessiva perdita d'aria.

Entrambi determinano un aumento della pressione del condensatore a causa di un accumulo regionale di aria e gas non condensabili che si estende oltre la sezione di rimozione dell'aria che circonda i tubi che trasportano il refrigerante utilizzato per condensare il vapore dalla turbina. Questo accumulo, denominato accumulo di aria, degrada il trasferimento di calore all’interno dell’area.

In genere, la curva delle prestazioni di progettazione del condensatore determina la pressione di ingresso nel sistema del vuoto. Poiché l'accumulo dell'aria si verifica a causa di elevate perdite d'aria in ingresso o di basse prestazioni del sistema della pompa del vuoto, il sistema del vuoto determinerà la pressione del condensatore. Ciò significa che il condensatore non funziona più secondo la curva prestazionale di progetto, il che potrebbe comportare una diminuzione dell'efficienza operativa dell'impianto con conseguente riduzione della produzione di energia elettrica.

Questa relazione evidenzia l'importanza del monitoraggio sia delle perdite d'aria che della capacità operativa del sistema di vuoto. Uno strumento multisensore situato nella linea di estrazione dell'aria tra il condensatore e l'ingresso del sistema di aspirazione può distinguere tra queste due condizioni fornendo una misurazione diretta della perdita d'aria in ingresso e della capacità operativa del sistema di aspirazione. Le misurazioni fornite da questo strumento possono essere utilizzate per eseguire un'analisi delle prestazioni del sistema per vuoto.

I due componenti principali utilizzati per generare il vuoto all'interno del sistema del vuoto sono gli eiettori a getto di vapore (SJAE) e le pompe per vuoto ad anello liquido (LRVP). Le prestazioni di un SJAE sono definite dal flusso di massa rispetto alla pressione assoluta all'ingresso di aspirazione. Il produttore fornisce una curva delle prestazioni di progettazione che mostra la relazione prevista tra questi due parametri. Le prestazioni operative effettive vengono determinate valutando la portata massica totale misurata rispetto alla pressione assoluta nel tempo. Le LRVP sono pompe volumetriche e le loro prestazioni sono definite dal flusso volumetrico rispetto alla pressione assoluta. La relazione tra questi parametri è mostrata sulla curva prestazionale di progetto fornita dal produttore. Le prestazioni operative effettive di un LRVP vengono determinate valutando la portata volumetrica effettiva rispetto alla pressione assoluta all'ingresso di aspirazione nel tempo.

L'immagine 1 mostra una valutazione delle prestazioni di un eiettore a getto di vapore. Questa valutazione mostra la capacità operativa misurata di un SJAE come punti dati colorati con la curva delle prestazioni del produttore sovrapposta in nero. I punti dati misurati sono colorati in base a una scala temporale che rivela un'influenza sulle prestazioni derivante dalle variazioni stagionali della temperatura. L'uscita del sistema del vuoto si muove su e giù lungo la curva delle prestazioni del produttore al variare della pressione del condensatore. La capacità SJAE misurata in questo esempio concorda strettamente con la curva di progetto.

I sistemi di pompe per vuoto vengono generalmente installati come set con capacità di riserva del 100%, in cui uno degli SJAE o LRVP è destinato a essere in servizio mentre l'altro è fuori servizio come riserva di riserva isolata. Con questa configurazione, è possibile ottenere una valutazione rapida e semplice delle prestazioni effettuando un confronto fianco a fianco della capacità operativa per identificare una pompa degradata. Il test di confronto della capacità della pompa viene eseguito facendo funzionare una pompa alla volta, quindi confrontando le capacità tra loro e con la curva delle prestazioni del produttore. Questo può essere fatto per i getti SJAE osservando il flusso di massa (libbre all'ora [libbre/ora]) rispetto alla pressione e per gli LRVP osservando il flusso volumetrico (piedi cubi effettivi al minuto [ACFM]) rispetto alla pressione.

Durante l'esecuzione del test, il carico dell'unità di generazione deve essere stabile entro ±2% per tutta la durata del test in modo da poter programmare almeno un'ora di carico costante per il test. Le condizioni stabili vengono mantenute per almeno 30 minuti per consentire un tempo sufficiente affinché i parametri del processo si stabilizzino. Il flusso volumetrico effettivo (o il flusso di massa per i getti di vapore) e le letture della pressione per ciascuna pompa vengono confrontati tra loro e con le curve prestazionali del produttore per stabilire le prestazioni della pompa e valutare se è degradata.