Энергопроект  / Услуги  / Модернизации  / Модернизация узлов парораспределения  / Модернизация регулирующих клапанов

Модернизация регулирующих клапанов паровых турбин

В рамках комплекса мероприятий по модернизации систем парораспределения «Энергопроект» на основании многолетнего опыта обслуживания энергетического оборудования электростанций предлагает выполнить замену регулирующих клапанов (РК) на модернизированные клапана повышенной надежности. Данная работа выполняется для паровых турбин производства филиала ОАО «Силовые машины - ЛМЗ» (ЛМЗ), ЗАО «Уральский турбинный завод» (ТМЗ) различной мощности и разных лет выпуска.

                                


1. Введение

Регулирующие клапаны (РК) являются исполнительными органами системы регулирования паровых турбин. В процессе эксплуатации турбины к ним предъявляются следующие основные требования:

1.1. Работа клапанов должна быть исключительно надежной, так как они обеспечивают не только работу турбины с заданной нагрузкой, но и являются исполнительными органами одного из контуров защиты. Клапаны должны плотно прилегать к седлам при полном закрытии во избежание разгона турбины при сбросах нагрузки. Конструкция корпуса клапана не должна приводить к высоким температурным напряжениям, из-за которых пришлось бы ограничить скорость пуска и нагружения турбины, снижая тем самым маневренность энергоблока.

1.2. При полном открытии клапанов потери давления в них должны быть минимальны, так как дросселирование пара приводит к снижению используемого теплоперепада, и как следствие снижение КПД турбины в целом.

1.3. Для устойчивой работы турбин на холостом ходу и при частичной нагрузке открытие первого регулирующего клапана должно производиться при значительном его перемещении, но при малом открытии и изменении степени открытия.

Современный разгруженный регулирующий клапан
(«четвёртого» поколения)

Разгруженный регулирующий клапан старой конструкции («первого» поколения)

2. Состояние вопроса

Ниже показан типичный разгруженный регулирующий клапан «первого» поколения. Основные недостатки указанной конструкции хорошо известны:

2.1. Обрывы штоков п.1 особенно в зоне головки штока.

2.2. Износ и поломка поршневых колец п.3 и, как следствие, «зависание клапана» в произвольном положении.

2.3. Низкая ремонтопригодность из-за невозможности разобрать при плановых и аварийных ремонтах детали клапана п.4 и п.5, соединенные между собой по резьбе с применением сварки.

2.4. Невысокий КПД и вибрационная устойчивость на режимах частичной нагрузки.

Вышеперечисленные недостатки характерны для регулирующих клапанов, работающих в настоящее время на большинстве паровых турбинах различной мощности, изготовленных в разное время филиалом ОАО «Силовые машины - ЛМЗ» (ЛМЗ), ОАО «Турбомоторный завод» (ТМЗ) и другими производителями.

На протяжении ряда лет заводами - изготовителями и сторонними организациями велась постепенная модернизация регулирующих клапанов паровых турбин.

Однако добиться значительных результатов по искоренению вышеперечисленных недостатков удалось лишь с началом применения регулирующих клапанов «четвертого» поколения.

Регулирующие клапана «четвертого» поколения начали применяться на новых паровых турбинах филиала ОАО «Силовые машины - ЛМЗ» мощностью 200 МВт и выше с 90-х годов. Клапана указанной конструкции хорошо себя зарекомендовали на различных станциях, прежде всего зарубежных, например, на ТЭС «Битола» (Македония) и ряде других электростанций.

3. Описание модернизации

Предлагаемая нами модернизация предусматривает замену четырех (или пяти, при наличии перепускного клапана) РК ЦВД на клапана новой конструкции.
За основу разработки взята существенно доработанная конструкция клапанов «четвертого» поколения.

В настоящее время фирмой «Энергопроект» разработаны клапана для всего диапазона паровых турбинах мощностью от 25 до 200 МВт.

Наша разработка предполагает выполнение замены РК турбины в рамках комплекса мероприятий по модернизации систем парораспределения, однако допускает, что однако не всегда желательно, и поэтапную установку модернизированных клапанов.

4. Особенности конструкции модернизированных клапанов

- После модернизации клапана имеют тот же диаметр, что и ранее применяемые.
- Клапана выполнены разгруженными, без поршневых колец и резьбовых соединений.
- Штока имеют новую конструкцию, обеспечивающую более высокую надежность, и практически полностью исключающую обрывы в процессе эксплуатации.
- Повышенная вибрационная устойчивость, особенно на режимах частичных нагрузок, обеспечивается принятой системой впуска пара в камеру подгрузки и величиной зазоров между деталями.
- «Щелевая» разгрузка выполнена так, что при высокой вибрационной устойчивости и экономичности не возникает «зависания» клапанов из-за попадания в них окалины и других примесей из паропроводов. Это качество модернизированных клапанов особенно важно для электростанций с поперечными связями между энергоблоками.

 
Профилированная чашка клапана
(неразгруженная)

 Букса клапана
(с элементами паровой разгрузки)

- Новые профили чашек РК и седел обеспечивают уменьшение потерь на клапане и рост КПД турбины.
- Применение шлицевого соединения деталей (типа «автоматный затвор»), вместо прежнего резьбового, обеспечивает легкую сборку - разборку деталей клапана при плановых ремонтах турбоагрегатов.

5. Результаты модернизации

В результате модернизации регулирующих клапанов достигается:
5.1. Увеличение надежности эксплуатации РК за счет исключения обрыва штоков и поломки других элементов клапанов.
5.2. Повышается вибрационная устойчивость клапанов, особенно на режимах холостого хода и частичной нагрузки.
5.3. Простота разборки и замены деталей при плановых ремонтах парораспределения приводит к сокращению сроков проведения ремонтов и трудозатрат при их проведении.
5.4. Снижение потерь давления на дросселирование пара и как следствие повышение КПД турбины.
5.5. Уменьшаются усилия пружин, что, в совокупности, благотворно сказывается на работе всего кулачкового распределительного механизма и других деталей парораспределения.

6. Объем работ, выполняемых при модернизации

Замена клапанов выполняется при сохранении существующего привода от штатного кулачково-распределительного устройства (КРУ), для турбин с приводом РК от общего КРУ.
Паровые коробки клапанов и крышки паровых коробок сохраняются. Это обстоятельство дает возможность Заказчику после проведения модернизации, в случае необходимости, вернуться к первоначальной конструкции.

6.1. Стандартный объем модернизации РК включает:
6.1.1 Поставку комплекта из четырех регулирующих (РК) ЦВД с новыми седлами,
6.1.2. Поставку комплекта технической документации,
6.1.3. Работы по техническому руководству и шеф надзору за монтажом и установкой модернизированных клапанов на электростанции.
Срок изготовления и поставки комплекта из четырех модернизированных регулирующих клапанов с седлами ориентировочно составит 2,5 -3.5 месяца. Расчетный срок замены четырех клапанов на модернизированные в условиях электростанции составляет от 10 до 20 дней.
6.2. При проведении замены клапанов на модернизированные «Энергопроект» рекомендует одновременно выполнить следующие дополнительные работы:
6.2.1. Выполнить замену кулаков парораспределения п.6 (Рис.1) на кулаки с новым профилем и улучшенными характеристиками. Срок поставки кулаков парораспределения при отдельном заказе составит около1,5 месяцев.
6.2.2. Произвести замену пружин парораспределения на новые. Срок поставки пружин при отдельном заказе составит около одного месяца.
6.2.3. Произвести замену чугунных рамок и колонок клапанов на стальные. Указанная работа подробно представлена в отдельном предложении нашей фирмы.
6.2.4. Произвести модернизацию подшипников кулачково - распределительного устройства (КРУ) на основе металлофторопластовой ленты. Указанная работа подробно представлена в отдельном предложении нашей фирмы .

7. Референция

Данная работа успешно внедрена «Энергопроект» на турбине
ПТ-60-130/13 Мозырьской ТЭЦ (Белоруссия) в 2003 году,
ПТ-60-130/13 Тольяттинской ТЭЦ ( при участии ЗАО «Турбинист») в 2005 году
ПТ-80-130/13, Т-100-130 (УТЗ) Тольяттинской ТЭЦ ( при участии ЗАО «Турбинист») в 2008 году.
В настоящее время специалистами «Энергопроект» подготовлены к внедрению рабочие проект для других паровых турбин производства ЗАО «Уральский турбинный завод» (УТЗ).

Наши специалисты всегда готовы предоставить любую интересующую Вас дополнительную информацию по данному вопросу.