Огурцов А.П. Паровые турбины ЛМЗ сверхкритических параметров

Подождите немного. Документ загружается.

161

межуточных контуров охлаждения маслосистем с использованием в

этих контурах конденсата. Такие схемы выполнены на ряде турбин у

нас в стране и на многих турбинах, поставленных на экспорт.

Затраты на дополнительное сооружение промежуточного конту-

ра невелики, так как он состоит из двух насосов, двух водо-водяных

теплообменников и дыхательного бака емкостью 2—5 м

. При возмож-

ном попадании масла в воду (хотя это становится значительно менее

вероятным, так как маслоохладители при работе на конденсате работа-

ют более надежно) содержащееся в промежуточном контуре небольшое

количество воды может быть слито для очистки или сожжено в котле.

Применение промежуточного контура примерно на 5° С повышает

температуру охлаждающей воды, что должно учитываться при выборе

числа маслоохладителей.

Давление масла на отметке оси турбины составляет 0,117 МПа.

Поддержание давления в турбинах К-300-240-1 осуществляется двумя

сливными клапанами. Выполнение в этих клапанах демпфера малого

объема полностью решило вопрос их устойчивости. Для более точного

поддержания давления в условиях указанных переменных режимов

работы маслосистемы на напорном коллекторе устанавливается огра-

ничительная шайба диаметром 105 мм, а забор масла на гидромуфту

питательного электронасоса берется до этой шайбы. В этих условиях

при работе турбины на ВПУ и остановленных питательных насосах

давление на оси турбины составляет 0,14 МПа, снижаясь до 0,117 МПа

по мере включения в работу остальных агрегатов блока. В турбинах

последних выпусков вместо сливных устанавливаются редукционные

клапаны, которые поддерживают давление масла на оси турбины дрос-

селированием всего расхода масла без слива масла в бак, что улучшает

работу бака, но требует некоторого запаса по давлению. Для обеспече-

ния надежности часть масла дросселируется помимо клапана. Диаметр

дроссельной шайбы выбирается таким образом, чтобы при случайном

закрытии редукционного клапана через нее мог проходить расход мас-

ла 50—70% номинального.

Подвод масла к вкладышам подшипников осуществляется через

бачки, встроенные в верхних крышках подшипников (рис. 9.4). Из бач-

ков масло подается по двум трубам к вкладышу подшипника. По одной

из труб подача осуществляется только при нормальной работе, когда

бачок полон и находится под давлением. По другой трубе осуществля-

ется дозирование подачи масла при остановке турбины с неработаю-

щими масляными насосами, с тем, чтобы обеспечить минимальный

расход масла на подшипники с учетом возможности снижения этого

расхода по мере снижения частоты вращения. В ряде подшипников

подвод рабочего и аварийного масел осуществляется по одной трубе. В

бачке предусматривается воздушник, через который обеспечивается

подача воздуха в бачок (срыв вакуума) по мере его опорожнения. Кон-

струкция должна исключить засорение этого воздушника, а сечение его

должно быть достаточным для принятой скорости опорожнения бачка в

аварийных режимах, даже если это приводит в нормальных режимах к

увеличению расхода на подшипник на 5— 10%. Перед бачками часто

устанавливаются дозирующие шайбы, с помощью которых можно кор-

ректировать расход масла. Диаметр этих шайб выбирают таким обра-

зом, чтобы давление в бачке при работе на частоте вращения

3000 мин

-1

было в пределах 40-70 кПа.

Рисунок 9.4. Подвод масла к

опорному подшипнику:

1-подача от напорного коллекто-

ра; 2-подвод масла; 3-аварийный

подвод масла; 4-воздушник;

5-доэирурующая шайба;

Слив масла из подшипников осуществляется в сливные коллек-

торы, в которых идет интенсивное выделение захваченного в подшип-

нике воздуха. Для предотвращения эжектирующего действия струи

масла в вертикальном сливном стояке масло в бак сливается под уро-

вень (или через зауженное сечение в баке), а перед сливным стояком

устанавливается гидрозатвор. Гидрозатвор устанавливается также по-

сле сливного коллектора подшипников генератора, в который может

попадать водород (если система уплотнений генератора не отделена от

системы смазки). Из сливных коллекторов и из бака осуществляется

отсос воздуха с помощью эксгаустеров, перед которыми устанавлива-

ются отстойники для задержания уносимых при этом аэрозолей масла.

Сливные коллекторы выполнялись всегда незаполненными и в

них создавались условия для интенсивного шламования масла и корро-

зии (высокая температура, воздух, вода, малая скорость). Поэтому в

турбинах К-800-240-5 применена схема с затопленными сливными кол-

лекторами, которая должна замедлить эти процессы. В этом случае вы-

162

163

полняется специальный вентиляционный коллектор, а уклон сливного

коллектора для исключения воздушных пробок выполняется таким об-

разом, чтобы направления движения выделяющихся пузырьков воздуха

и сливающегося масла совпали.

Таблица 9.3. Характеристики систем смазки.

Тип турбины

Показатель

К-300-240-3 К-500-240-4 К-800-240-5

Расход масла. м3\ч:

На подшипники турбины и

генератора

общий на турбоустановку

емкость, м

маслобака

общая системы

Количество отводимой теп-

лоты, ГДж/ч

Расход воды на все маслоох-

ладители, м

/ч

Тип и число маслоохлади-

телей

Тип насосов и их количество

Мощность электродвигателя

рабочего насоса, кВт

Тип аварийных насосов и их

количество

Мощность электродвигателя

аварийного насоса, кВт

180

315

9.6

450

М-240

12КМ-15 2

100

12КМ-20а

230

310

5,9

600

М-540

12КМ-15В 2

100

12КМ-20

280

370

6,7

600

М-540

12КМ-15В 2

100

12КМ-20

Включение насосов (резервного, аварийных) осуществляется по

отключению работающего насоса, а также от реле при падении давле-

ния до 78 кПа. При падении давления ниже 29 кПа срабатывает защита

турбины на останов и исключается вращение турбины валоповоротным

устройством. Кратковременное (на 1—2с) падение давления при от-

ключении работающего и включении резервного насосов не приводит к

снижению давления на оси ниже 59 кПа.

Температура масла после маслоохладителей составляет обычно

40—42° С. При необходимости пуск турбины может начинаться при

более низкой температуре, так как по мере подъема частоты вращения

начинается интенсивный прогрев масла. При этом следует вести пуск

таким образом, чтобы повышение частоты вращения сверх 1000 мин

-1

происходило при температуре масла не ниже 38° С. В этих условиях,

как правило, не потребуется подогрев масла в маслоохладителе, кото-

164

рый может неблагоприятно отразиться на его надежности. При работе

на огнестойком масле с целью понижения динамической вязкости с

учетом свойств ОМТИ допустимо повышение рабочей температуры

масел до 50

С с соответствующим повышением температуры масла на

сливе из подшипников до 75° С.

Аварийный слив масла при пожаре предусматривается из днища

бака системы смазки через специальные задвижки с электроприводом,

расположенные вдали от бака. При применении ОМТИ аварийный слив

масла не требуется.

Характеристики систем смазки турбин СКД. Основные харак-

теристики систем смазки паровых турбин СКД ЛМЗ мощностью 300,

500 и 800 МВт приведены в табл. 9.3.

9.4. КОНСТРУКЦИИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОТДЕЛЬНЫХ УЗЛОВ.

Масляный бак. На рис. 9.5 показана конструкция бака с насо-

сами, навешиваемыми на стенки бака. Создано три модификации бака

полезной емкостью 37, 47 и 80 м

, отличающихся лишь длиной проме-

жуточного (среднего) отсека. Материал корпуса бака—углеродистая

сталь или двухслойная сталь с плакирующим слоем из стали 08Х13.

Сливаемое масло поступает в «грязный» отсек под уровень и с помо-

щью дырчатого листа равномерно раздается по всему сечению проме-

жуточного отсека, способствуя лучшей работе прямоточного воздухо-

отделителя. В качестве наклонных перегородок применяются листы из

алюминиевых сплавов или легированных сталей, а в качестве проста-

вок—бруски из сухого дерева. После воздухоохладителя устанавлива-

ется два ряда рамочных фильтров (по три фильтра в ряду) с сетками

№ 025, ГОСТ 6613-73 из полутомпака Л80, ГОСТ 15527-70. Размер

ячейки в свету около 0,2 мм, габаритные размеры сеток 220х1100 мм.

Насосы фланцами крепятся прямо к стенкам бака. Всего имеется воз-

можность установить к «чистому» отсеку пять насосов (три на торце-

вой стенке и по одному на боковых). Обычно среднее гнездо по торце-

вой стенке не используется. Насосы крепятся на площадки, приваривае-

мые к баку. Внутри «чистого» отсека расположены задвижки, позво-

ляющие отключить каждый насос в аварийной ситуации, связанной с

поломкой корпуса насоса. В остальных режимах работы управление

этими задвижками не требуется.

На баке имеются штуцеры с фланцами для слива масла в бак и из

бака, отсоса паров и т. п. В «чистом» отсеке устанавливается маслоука-

затель со шкалой от 0 до 100 делений, где 0 соответствует уровню мас-

ла 1000 мм от верхней кромки бака и является минимально допусти-

мым уровнем.

Рисунок 9.5. Масляный бак:

1-грязный отсек; 2-дырчатый лист; 3-воздухоотделитель;

4-рамочный фильтр; 5-чистый отсек; 6-насосы; 7-маслоуказатель; 8-ФТО.

Маслоохладители. Маслоохладитель представляет собой верти-

кальный цилиндрический поверхностный теплообменник, в котором

охлаждающая вода движется внутри трубок, а масло—в межтрубном

пространстве. Теплопередающая поверхность образована трубками,

имеющими снаружи оребрение из медной проволоки, припаянной к

трубкам. Пространство между оребренными трубками внутри трубного

пучка заполняется деревянными вставками. Трубный пучок вставлен

внутри кожуха с продольными фланцами. Трубки развальцованы в

трубных досках. Нижняя трубная доска жестко закреплена между кор-

пусом и нижней водяной камерой. Верхняя трубная доска способна

перемещаться относительно корпуса при тепловых расширениях за

счет линзового компенсатора, расположенного в верхней части корпу-

165

166

са, и стальной мембраны, обеспечивающей плотность масляного про-

странства маслоохладителя.

Масло подается в маслоохладитель через нижний патрубок и от-

водится через верхний. Охлаждающая вода подводится и отводится

через патрубки, находящиеся в нижней водяной камере. Имеются не-

обходимые воздушники и спускные краны.

Расчетные характеристики маслоохладителей типов М-240 и

540 приведены ниже:

Поверхность охлаждения, м

Расход масла, м

/ч

Гидравлическое сопротивление по маслу, кПа

Давление масла, МПа:

рабочее

пробное

Температура масла, °С:

на входе

на выходе

Присоединительные фланцы по маслу

(вход и выход)

Расход воды, м

/ч

Гидравлическое сопротивление по воде, кПа

Давление воды, МПа:

рабочее

пробное

Температура воды, °С:

на входе

на выходе

М-240

240

165

Ду 200, Ру 6,

150

М-540

540

330

0,5

0.8

Ду 300, Ру 10

300

0,2

0,4

Насосы. В качестве рабочих насосов применяются насосы типа

12КМ-15, в качестве аварийных—типа 12КМ-20. Характеристики при-

меняемых модификаций этих насосов показаны на рис. 9.6. Насосы

имеют конструкцию, схематично показанную на рис. 9.3, это насос

центробежного типа, вертикальный, привод от электродвигателя через

упругую муфту. Корпус насоса выполнен из чугуна. Конструкция по-

зволяет производить осмотр или замену рабочего колеса или уплотни-

тельных колец без снятия насоса с опорной плиты и демонтажа трубо-

проводов.

Для заливки гидравлических уплотнений насоса его полость со-

общается с баком ниже минимально возможного уровня масла в баке.

Смазка опорно-упорного подшипника осуществляется из напорного

патрубка насоса и от напорного коллектора перед маслоохладителями.

Слив протечек осуществляется непосредственно в бак.

Рисунок 9.6. Характеристики

масляных насосов:

1-насос 12КМ-15, диаметр коле-

са D=355 мм;

2—насос 12КМ-15в, D=358 мм;

3— насос 12КМ-20, D=295 мм;

4 —насос 12КМ-20а, D=270 мм.

Рисунок 9.7. Редукционный клапан.

Редукционный клапан (рис. 9.7). Он выполнен в виде регуля-

тора давления «за собой» непрямою действия, без обратной связи по

положению регулирующего клапана. Обратная связь осуществляется

167

168

непосредственно по давлению масла за редукционным клапаном, кото-

рое может регулироваться воздействием на пружину золотника. Бай-

пасная шайба расположена непосредственно внутри клапана и измене-

ние ее диаметра при настройке требует только снятия верхней крышки.

Редукционный клапан должен располагаться обязательно выше масля-

ного бака.

10. ТЕПЛООБМЕННОЕ И

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ ТУРБОУСТАНОВКИ.

10.1. КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА.

Экономичная и надежная работа энергоблока в значительной

степени зависит от технического уровня и качества теплообменных

аппаратов и вспомогательного оборудования, соответствия их характе-

ристик условиям работы в составе данной турбоустановки, качества их

монтажа и ремонта, уровня эксплуатации. В процессе проектирования

турбоустановки рациональному выбору теплообменных аппаратов и

вспомогательного оборудования уделяется самое серьезное внимание.

В целях унификации, а это ведет к снижению затрат на разработку и

изготовление и облегчает эксплуатацию и ремонт оборудования, стре-

мятся подобрать те или иные виды оборудования из числа серийно вы-

пускаемого промышленностью и соответствующего по своим характе-

ристикам условиям работы в составе данной турбоустановки. Если же

это оказывается невозможным, то специализированным предприятиям

выдается заказ на создание необходимых видов оборудования.

Как и многие детали, узлы, сборочные единицы и агрегаты паро-

вых турбин, многие виды теплообменных аппаратов и вспомогательно-

го оборудования постоянно совершенствуются. Поэтому в составе даже

однотипных турбоустановок одной электростанции разных лет постав-

ки можно встретить аппараты и оборудование, имеющие отличия в

конструкции. В этой ситуации эксплуатационному, ремонтному и мон-

тажному персоналу электростанций необходимо внимательно изучать

заводские инструкции и другую техническую документацию, посту-

пающую с новым оборудованием, не надеясь на знание оборудования,

уже эксплуатирующегося на электростанции.

Ниже приводятся некоторые основные сведения о теплообмен-

ных аппаратах и вспомогательном оборудовании, используемых в по-

следних модификациях турбоустановок мощностью 300, 500 и 800 МВт

Конденсационные устройства паротурбинных установок вклю-

чают в себя собственно конденсатор, систему удаления воздуха из кон-

денсатора, паросбросное устройство, систему удаления конденсата и

169

систему охлаждающей воды. Основные характеристики конденсаторов

приведены в табл. 10.1.

Таблица 10.1. Основные характеристики конденсаторов паровых

турбин СКД ЛМЗ на расчетном режиме.

Показатель К-300-240 К-500-240 К-800-240

Тип конденсатора

Поверхность охлаждения (общая), м

Расход охлаждающей воды, м

/ч

Гидравлическое сопротивление, кПа

Температура охлаждающей воды,

Давление в конденсаторе, кПа

Диаметр трубок, мм/мм

Длина трубок, м

Масса конденсатора с трубками, т

300-КЦС-З

15400

36000

44,1

3,43

28/26

340

500-КЦС-4

22500

51480

44,1

3,43

28/26

515

800-КЦС-5

41200

73000

58,9

3,43

28/26

871

В последних модификациях паровых турбин мощностью

800 МВт используется конденсаторная группа типа 800-КЦС-5, со-

стоящая из двух конденсаторов, устанавливаемых продольно под вы-

хлопными патрубками ЦНД. Общий вид одного конденсатора группы

показан на рис. 10.1. Поверхности охлаждения обоих конденсаторов

одинаковы. Конденсаторы включены последовательно по охлаждаю-

щей воде, которая проходит по трубным пучкам конденсатора двумя

параллельными потоками, что позволяет отключать один из потоков

охлаждающей воды без остановки турбины. Для разделения потоков

охлаждающей воды во всех водяных камерах установлены вертикаль-

ные перегородки. Подвод охлаждающей воды к каждому потоку и от-

вод ее осуществляется отдельными для каждого потока трубопровода-

ми.

Паровые пространства конденсаторов группы разобщены, в ре-

зультате чего в первом по ходу охлаждающей воды конденсаторе, где

температура охлаждающей воды ниже, устанавливается более глубо-

кий, вакуум, чем во втором, где температура охлаждающей воды выше

вследствие нагрева теплотой, отведенной при конденсации пара в пер-

вом конденсаторе. Такое секционирование конденсатора обеспечивает

повышение экономичности турбоустановки (

см. гл. 2).

Каждый конденсатор группы имеет по три горловины, к кото-

рым присоединяются выхлопные патрубки трех ЦНД турбины

К-800-240-5. Конденсаторы опираются на пружинные опоры, воспри-

нимающие массу конденсатора, не заполненного охлаждающей водой.

Взаимные тепловые расширения ЦНД и конденсаторов компен-

сируются линзовыми компенсаторами на соединительных патрубках

ЦНД-2 (среднего) и между корпусами конденсаторов и водяными ка-

мерами.

Конденсат из конденсатора с более глубоким вакуумом через

специальное устройство самотеком отводится в конденсатор с более

высоким давлением и проходит к месту откачки конденсата из второго

конденсатора в систему регенерации.

В верхних частях конденсаторов, примыкающих к выхлопным

патрубкам турбины, размещены паропроводы восьмого регенеративно-

го отбора, по которым пар отводится к ПНД-1. В переходных патруб-

ках между выхлопами ЦНД и трубным пучком конденсатора размеще-

ны пароприемные устройства, обеспечивающие сброс и охлаждение

пара, поступающего в конденсатор из БРОУ на пусковых режимах, при

сбросах нагрузки блоком и при его останове.

Конденсаторы аналогичной конструкции применяют для турбин

К-500-240-4 ЛМЗ.

Рисунок 10.1. Общий вид конденсатора 800-КЦС-5:

1—конденсатор № 1; 2—линзовый компенсатор между выхлопом

ЦНД-2 и конденсатором; 3—конденсатор № 2; 4—линзовые компенсаторы

между корпусом и водяными камерами; 5—входная водяная камера; б—

патрубок подвода охлаждающей волы; 7—пружинные опоры; 8—

промежуточная водяная камера; 9—трубные пучки

С паровыми турбинами К-300-240-3 применяются конденсаторы

типа 300-КЦС-З. Конденсатор однокорпусный. Паровое пространство

конденсатора разделено продольной перегородкой на две половины.

Система охлаждения каждой половины конденсатора двухходовая.

170