Энергопроект  / Услуги  / Нормализация тепловых перемещений  / Нормализация тепловых расширений

Комплекс работ по нормализации тепловых перемещений турбоагрегатов

1. Состояние вопроса

По мере износа парка находящихся в эксплуатации турбоагрегатов, проблема нормализации тепловых перемещений выходит на одно из первых мест, как по влиянию на надёжность, так и на экономичность их дальнейшей эксплуатации.

Вопросы нормализации тепловых расширений цилиндров паровых турбин регламентируются в настоящее время РД 34.30.506-90. За более чем 15 лет, прошедших со времени выхода в свет данного руководящего документа (РД), он успел в значительной степени устареть, так как наряду с приведёнными в нём рекомендациями разработаны и внедряются новые методы по решению проблемы нормализации тепловых перемещений турбоагрегатов.

1.1. Нарушение теплового расширения цилиндров паровых турбин в процессе их длительной эксплуатации характеризуется:
1.1.1. Уменьшением величины абсолютных расширений цилиндров турбоагрегата;
1.1.2. Ростом величины относительных расширений (ОР) между ротором и цилиндром турбоагрегата;
1.1.3. Скачкообразным перемещением корпусов подшипников турбоагрегата;
1.1.4. Нерасчетными эксплуатационными расцентровками роторов турбоагрегата;
1.1.5. «Кручением» поперечных риге¬лей фундамента турбоагрегата.

1.2. Все перечисленные факторы вызывают:
1.2.1. Резкое ухудшение вибрационного состояния турбоагрегата;
1.2.2. Ускоренный износ радиальных и осевых уплотнений в проточной части цилиндров в результате задеваний, снижая тем самым КПД турбины;
1.2.3. Повреждение лопаточного аппарата турбины, соединительных муфт (болтов и полумуфт) роторов, вкладышей подшипников и маслозащитных уплотнений;
1.2.4. Снижение надежности и экономичности работы турбоагрегата и энергоблока в целом.

Кроме вышеперечисленных нарушений работы турбоагрегата в результате плохих тепловых перемещений резко возрастает время пуска турбин из холодного и неостывшего состояний, что особенно актуально в настоящее время, так как значительно снижает маневренность энергоблока и ведет к пережогам топлива.

Негативное влияние одного или нескольких вышеуказанных последствий нарушения тепловых перемещений турбоагрегата, как например «защемление» корпусов подшипников может привести к резкому росту относительных расширений (ОР) и как следствие, к тяжелой аварии.


2. Комплекс мероприятий по оптимизации опорных нагрузок и улучшению характеристик тепловых перемещений турбоагрегатов

 

2.1. Основные причины нарушений тепловых перемещений турбоагрегатов

2.1.1. Некомпенсированные усилия, действующие на цилиндры со стороны подсое¬диненных к ним трубопроводов;
2.1.2. Неравномерное распределение нагрузок на опорные лапы цилиндров высокого (ВД) и среднего (СД) давления;
2.1.3. Перекосы и защемления в пазах вертикальных, продольных и поперечных шпонок;
2.1.4. Ухудшение перемещений опорных поверхностей корпусов подшипников по фундаментным рамам.

2.2. Перечень предлагаемых работ

В рамках комплекса работ по нормализации тепловых перемещений турбоагрегатов мы предлагаем выполнить:

2.2.1. Обследование и наладку опорно-подвесных систем присоединенных трубопроводов, включая:

- проведение расчетов усилий от присоединенных трубопроводов по специальной программе,
- корректировку проектных схем присоединенных трубопроводов,
- расчет и установку сильфонных компенсаторов, позволяющих значительно снизить усилия, действующие на цилиндры турбины со стороны присоединенных трубопроводов,
- расчет и установку пружинных подвесок трубопроводов новой конструкции для лучшей компенсации усилий.

2.2.2. Определение по специальной методике эксплуатационных расцентровок турбоагрегатов при различных режимах эксплуатации с помощью гидравлических уровней.

Анализ полученных результатов замеров с выдачей рекомендаций по изменению центровки валопровода турбоагрегата в процессе проведения ремонта с целью повышения надежности его эксплуатации.

2.2.3. Обследование железобетонных конструкций фундаментов турбоагрегатов.

В рамках комплекса мероприятий по оптимизации опорных нагрузок и улучшению характеристик тепловых перемещений турбоагрегатов предлагаем выполнить:

2.2.4. Увеличение жесткости (ужесточение) выхлопных частей и корпусов подшипников паровых турбин путем установки новых элементов конструкций.

2.2.5. Определение величин и оценка тепловых перемещений эле¬ментов турбоагрегатов в соответствии с нормативными документами РАО «ЕЭС России» (РД 34.30.506-90, информационное письмо № 31-4-1-751 от 24.05.2000г, оперативное указание № ОУ-04-2003 (ТП) от 14.02.2003 года и др. документы).

2.2.6. Внедрение по результатам обсле¬дования комплекса мероприятий с целью оптимизации опорных нагрузок и улучшения характеристик тепловых пере¬мещений турбоагрегата

2.2.7. Определение и оптимизация усилий действующих на опорные лапы цилиндров высокого и среднего давления, включая измерение нагрузок на опорные лапы цилиндров в процессе сборки и эксплуатации турбины с помощью динамометров, поставляемых фирмой «Энергопроект».

2.2.8. Ревизию и модернизацию шпоночных соединений цилиндров и корпусов подшипников с целью ликвидации перекосов и защемлений в пазах вертикальных, продольных и поперечных шпонок.

2.2.9. Уменьшение сил трения между поверхностями скольжения корпусов подшипников и фундаментными рамами путем применения технологий установки антифрикционных металлофторопластовых покрытий на поверхностях скольжения фундаментных рам.

Применение антифрикционных металлофторопластовых покрытий позволяет значительно снизить коэффициент трения скольжения между поверхностями скольжения корпусов подшипников и фундаментными рамами.

2.3. Экономическая эффективность от внедрения мероприятий по нормализации тепловых перемещений

В результате проведения комплекса работ по нормализации тепловых перемещений:

2.3.1. улучшаются характеристики тепловых перемещений цилиндров,
2.3.2. улучшается вибрационное состояние турбоагрегата,
2.3.3. возрастает экономичность (КПД) работы турбины за счет снижения протечек пара через уплотнения,
2.3.4. повышается маневрен¬ность работы турбоагрегатов,
2.3.5. увеличиваются межремонтные сроки эксплуатации турбоагрегатов,
2.3.6. существенно возрастает надежность и экономичность работы турбоагрегатов в целом.


3. Комплекс работ по увеличению жесткости (ужесточению) выхлопных частей цилиндров турбины.

Даная работа является составной частью комплекса мероприятий по оптимизации опорных нагрузок и улучшению характеристик тепловых перемещений турбоагрегатов.
Работа выполняется с целью нормализации тепловых перемещений, или вибрационной наладке турбоагрегата.

3.1. Краткое описание работ

Дефекты, связанные со снижением жёсткости опор турбоагрегата часто приводят к нестабильной и повышенной вибрации его опор. Указанные дефекты являются достаточно распространённым явлением, особенно для турбоагрегатов с длительными сроками эксплуатации. Эти дефекты являются одним из прямых следствий недостаточных тепловых перемещений турбоагрегата. Последствия этих дефектов - повышенная динамическая податливость опор турбоагрегата, приводящая к нестабильной и повышенной вибрации, частому нарушению центровки валопровода.

При выявлении в процессе обследования турбоагрегата повышенной чувствительности к остаточному дисбалансу (согласно ГОСТ Р 51498-99) или больших приращений вибрации при изменении режимов работы, при которых балансировка не обеспечивает нормального вибрационного состояния, мы рекомендуем выполнить комплекс мероприятий по повышению жесткости (ужесточению) выхлопной части цилиндра со встроенными корпусами подшипников.

Рассмотрим причины возникновения данных дефектов на примере турбоагрегатов типа ПТ-60-90(130)/13 (ПТ-65/75-130, ПТ-80/100-130/13) производства филиала ОАО «СМ-ЛМЗ», имеющих унифицированную выхлопную часть низкого давления (ЧНД) (чертеж 1185551 СБ). В случае недостаточного теплового перемещения корпуса подшипника №2 или его полного заклинивания, тепловые перемещения ЧНД обеспечиваются лишь за счет «кручения» ригеля под корпусом подшипника №2 и деформации выхлопной части ЦНД, особенно в зоне встроенного корпуса подшипников №4 и №5. Именно эти факторы со временем приводят к повышению динамической податливость опор турбоагрегата, постоянному нарушению центровки валопровода, и как следствие к нестабильной и повышенной вибрации.

Особую актуальность работы по повышению жесткости (ужесточению) выхлопной части цилиндра НД приобретают в случае, когда в рамках реновации оборудования производится замена цилиндров высокого давления (ЦВД) турбин, а ЧНД остаётся старой, сохранившей все накопленные в процессе многолетней эксплуатации дефекты.

Данная работа заключается в установке (приварке) в выхлопную часть ЧНД турбины дополнительных элементов (рёбер жёсткости и силовых стержней (труб)) служащих для повышения жесткости выхлопной части ЦНД.

Работы выполняются по технической документации и под техническим руководством специалистов фирмы «Энергопроект».

3.2. Объем выполняемых работ

В базовый перечень работ входит:

3.2.1. Ознакомление с имеющейся на электростанции ремонтной и эксплуатационной документацией;
3.2.2. Разработка (адаптация) проекта по увеличению жесткости (ужесточению) выхлопной части для конкретной турбины;
3.2.3. Передача комплекта рабочей документации (рабочие чертежи и технология выполнения работ) Заказчику;
3.2.4. Шефнадзор при проведении работ по реконструкции выхлопной части цилиндра на электростанции со стороны специалистов фирмы «Энергопроект».

Кроме того, следует учесть, что для изготовления дополнительных силовых элементов ЦНД используется труба по ГОСТ 8732-78.

В качестве дополнительных силовых элементов используются ребра жесткости, и накладки из листа углеродистой стали толщиной 25 мм и 50 мм по ГОСТ 19903-74.

Монтаж дополнительных силовых элементов ЦНД производится в период планового ремонта турбины (со вскрытием ЦНД) в условиях электростанции по технологии фирмы «Энергопроект», которая передается Заказчику в рамках выполнения данной работы.

В случае выполнения комплекса мероприятий по повышению жесткости (ужесточению) выхлопной части цилиндра фирмой «Энергопроект» «под ключ», поставка материалов для изготовления дополнительных силовых элементов и выполнение работ на турбине производится силами специалистов фирмы «Энергопроект».

В противном случае, вышеперечисленные работы производятся силами специализированной ремонтной организации производящей ремонт турбины.

Ориентировочные трудозатраты на монтаж дополнительных силовых элементов ЦНД составят 300- 350 нормо-часов, без учета подготовительных работ и работ, выполняемых в рамках планового ремонта турбоагрегата.

Многолетний опыт проведения работ по повышению жесткости (ужесточению) показал, что установка в выхлопной части цилиндра дополнительных элементов для повышения жесткости не оказывает отрицательного влияния на газодинамические процессы в выхлопной части, и не ведет к какому либо снижению характеристик турбоагрегата по экономичности или надежности работы.

Вся техническая документация по повышению жесткости выхлопной части цилиндра разработана нами совместно со специалистами завода - изготовителя турбины (филиала ОАО «СМ-ЛМЗ»).

3.3. Референция

Данная работа успешно внедрена на:

-на турбине ПТ-60-130/13 Южно-Сахалинской ТЭЦ-1,
- на турбинах ПТ-80-130/13 Ростовской ТЭЦ-2 (2 турбины) 2003 и 2004 годах,
- на турбине ПТ-60-130/13 Самарской ТЭЦ, ТЭЦВАЗА в 2007 году.