Огурцов А.П. Паровые турбины ЛМЗ сверхкритических параметров

Подождите немного. Документ загружается.

249

открытии последнего регулирующего клапана ЦВД (№ 4), по которым

должны разрываться цепи электродвигателя механизма управления

турбиной на «прибавить», с тем, чтобы исключить недопустимое пере-

мещение золотника управления. С этой же целью предусмотрена сиг-

нализация о переходе системы регулирования на ограничитель мощно-

сти. Однако очень часто этому не придается должного значения, вслед-

ствие чего при работе, например, регулятора «до себя» золотник управ-

ления турбиной оказывается находящимся на верхнем упоре и при

сбросе нагрузки регулятор частоты вращения не в состоянии обеспе-

чить квазистатическое повышение частоты вращения ниже уставки

срабатывания бойков АБ, из-за чего турбина не удерживает сброс на-

грузки.

5. Наблюдение за работой ЭЧСР. При правильной работе ЭЧСР

ток выхода электроприставки не превышает 10—15 мА. Это обеспечи-

вает возможность безударного отключения и включения ЭЧСР при ис-

чезновении питания или выходе из строя какого-либо блока. Как пра-

вило, большое значение тока на ЭГП связано с неправильной работой

канала НКН, например, из-за повреждения датчика давления в промпе-

регреве. При необходимости отключения электроприставки при боль-

шом токе следует перейти на ограничитель мощности и лишь затем

отключить электроприставку, чтобы уменьшить бросок нагрузки.

6. Рабочая температура масла должна быть в пределах 45—50

С.

Однако иногда в силу ряда причин она может подниматься до 60° С,

причем это повышение может сопровождаться снижением максималь-

ного значения управляющего давления Ру и, следовательно, макси-

мальной нагрузки. Как правило, причина этого связана с повышенным

сливом масла в отсечных кромках ЭГП, увеличивающимся с ростом

температуры, в результате чего механизмом управления не удается

поднять буксу промежуточного золотника. Для избежания этого следу-

ет вести настройку отсечного положения ЭГП при максимальной тем-

пературе масла (60

С): на работающей турбине можно несколько под-

регулировать положение ЭГП воздействием на микрометрический винт

ЭМП.

7. В аварийном случае попадания больших количеств ОМТИ на

горячие паропроводы происходит сильное дымление масла и периоди-

ческое вспыхивание образующихся продуктов разложения. Кроме того,

в ряде случаев при применении некоторых материалов для тепловой

изоляции кроме дымления происходит также химическая реакция

взаимодействия ОМТИ и изоляции, сопровождающаяся свечением изо-

ляции, усиливающимся при ее разрушении. Поэтому при попадании

ОМТИ на изоляцию и дымлении не следует ее разрушать. При сильном

дымлении необходимо активно вентилировать помещение машинного

зала, уменьшить число людей, ведущих работы. Длительно находя-

щимся в районе сильного дымления рекомендуется надеть противога-

250

зы.

8. При попадании воды в маслосистему регулирования следует

иметь в виду, что незначительное количество воды хорошо удаляется

временным (на одни сутки) повышением температуры масла в баке до

70—75° С. Можно рекомендовать усилить при этом вентиляцию бака

(например, удалить на время ограничительную диафрагму перед экс-

гаустером бака).

12.7. РЕМОНТ ГЧСР.

Сроки и объем ремонта. Конструктивные решения и материалы

узлов регулирования и организация непрерывной очистки масла дела-

ют ненужными частые ремонты регулирования, по крайней мере, чаще,

чем проводятся капитальные ремонты. Напряжения в пружинах отно-

сительно невысоки, и в эксплуатации не было случаев их поломок или

заметного уменьшения усилия. Азотирование золотников и букс делает

их износ при надлежащем качестве масла неощутимым даже несмотря

на высокое давление. В то же время опыт показывает, что при проведе-

нии разборок узлов довольно часты случаи их загрязнения, ошибок при

повторной сборке, например вследствие замены однотипных деталей

разных узлов и т. п.

Критерием необходимости и объема ремонтных работ являются

результаты испытаний системы регулирования на остановленной тур-

бине и на холостом ходу. Эти испытания надо проводить ежегодно.

Они заключаются в сравнении характеристик отдельных узлов и систе-

мы в целом с характеристиками, приведенными в паспорте турбины и

снятыми при испытании на заводе и перед пуском ее после монтажа, и

позволяют выявить отклонения в работе узлов, ревизию которых целе-

сообразно производить в период ежегодного текущего ремонта турби-

ны. Кроме того, 1 раз в 2 года следует выполнять ревизию наиболее

ответственных усилителей и узлов защиты: блока золотника регулятора

частоты, АБ, промежуточного золотника, золотников АБ, золотников

ЭГП, регулятора частоты вращения и его привода, насосов системы

регулирования, производить осмотр фильтров, встроенных в узлы и

проверку чистоты дроссельных шайб, а также тех узлов, которые более

часто изнашиваются на данной электростанции. В целом же надо пла-

нировать объем ревизии так, чтобы каждый узел осматривать через 5—

6 лет.

Организация ремонта. Специфические требования к организа-

ции ремонта предъявлялись в связи с некоторой токсичностью огне-

стойкого масла «Иввиоль-3», но они полезны и при использовании

масла ОМТИ, повышая общую культуру работ.

На рис. 12.18 показан план площадки для ремонта узлов системы

регулирования, связанного с полной разборкой узла. На этой площадке

установлена плита для разборки узла с отбортовкой для сбора проте-

чек, верстаки, устройство для мытья узлов регулирования. Последнее

представляет собой бак, в который можно положить любой узел систе-

мы регулирования. К баку подведены вода, воздух, пар. Конструкция

бака такова, что моющий раствор, забираемый из нижней части бака

насосом, вода или пар подаются внутрь бака через множество отвер-

стий. В результате узел омывается многочисленными струями. В каче-

стве моющего раствора может служить 5%-ный раствор тринатрий-

фосфата, после применения которого узел нужно пропаривать, разби-

рать, протирать и смазывать тонким слоем минерального масла. Следу-

ет иметь в виду, что промывать узел нужно только при отправке его в

другие цеха электростанции или другие предприятия для мехобработки

или сварки. Для ревизии же узла без проведения последующей механи-

ческой обработки отмывка узла не требуется. Небольшие детали можно

отмывать при передаче для последующей обработки керосином вруч-

ную. В моечном устройстве имеется приспособление для отмывки се-

ток бака, выполненное в виде поворотных паровых форсунок, позво-

ляющих последовательно промывать отдельные участки загрязненных

сеток.

Рисунок 12.18. План площадки для ремонта системы регулирования:

1-устройство для мытья узлов, 2—плита для разборки узлов; 3—

верстак, 4— насос с электродвигателем для подачи моющего раствора, 5—

умывальник; 6—ванночка для мытья обуви, 7—ящик с грязной ветошью, 8-

ящик с чистой ветошью; 9—труба к вентиляции; линии I—насыщенный пар

давлением до 0,3 МПа, II—конденсат, воздух

Площадка для ремонта должна быть расположена в зоне обслу-

живания краном, иметь сетчатое ограждение, хорошо моющийся пол с

отбортовкой по краям, ящики для ветоши, умывальник. Умывальник,

251

252

ящики для ветоши должны быть также на площадке у бака регулирова-

ния, где проводятся разборка фильтра тонкой очистки и фильтр-пресса,

выемка маслоохладителей, а также на площадке обслуживания, так как

частичная ревизия узлов проводится без их снятия. Предусматривается

специальная переносная плита, на которую при этом складываются

инструмент и снятые детали. Транспортировка узлов по машинному

залу не должна загрязнять пол.

При создании специальных стендов для централизованного ре-

монта и испытании узлов в отдельных регионах должны применяться

те же правила организации работ. После ремонта проводится настройка

и снятие характеристик системы регулирования таким же образом и по

тем же методикам, что и после монтажа.

Быстроизнашиваемые детали. Число быстроизнашиваемых

деталей на разных типах турбин разное. По опыту эксплуатации к ним

следует отнести:

¾ бойки АБ, в которых из-за появления, по-видимому, низкочасто-

тен вибрации иногда наблюдается сильный износ торцевой поверх-

ности, хотя большинство агрегатов работает 10—12 лет без какого-

либо видимого износа,

¾ подшипники регулятора частоты вращения, в которых при ре-

монте часто образуется уменьшение осевого разбега до 0,1—0,12;

¾ регулятор частоты вращения, в котором иногда выходит из строя

муфта из-за электроэрозии; следует иметь в виду, что потребность в

запасных регуляторах резко сократилась при введении текстолито-

вых деталей для защиты регулятора от токов ротора и закреплении

муфты штифтами на торце регулятора;

¾ шлицевой валик регулятора частоты вращения, который также

может выходить, из строя из-за электроэрозии и ломаться при не-

правильной разборке;

¾ поршневые кольца сервомоторов, ломающиеся иногда при неак-

куратной заводке колец и сборке;

¾ пальцы в обратных связях сервомоторов регулирующих клапа-

нов ЦВД, разбиваемых при вибрации клапана; в ряде турбин были

усилены;

¾ втулки штоков сервомоторов регулирующих клапанов ЦВД тур-

бин 800 и 500 МВт, также разбиваемые при возникновении вибра-

ции регулирующих клапанов и также усиленные;

¾ пальцы в соединении сервомотора со штоком клапана, которые

при работе прикипают и разбираются с трудом, в последних конст-

рукциях применяется разборное шаровое соединение;

¾ манометры в системе регулирования.

Причиной выхода из строя манометров являются, по-видимому,

гидроудары в системе регулирования и влияние масла на материал,

которым паяют чувствительный элемент манометра. С целью прекра-

253

щения поломок манометров рекомендуется применять манометры на

Ру 100, в которых чувствительный элемент выполнен с помощью свар-

ки, а также установку катаракта перед манометрами, не используемыми

в системе автоматики, который резко уменьшает и потерю масла при

поломке манометра. В числе повреждаемых деталей нужно назвать

также катушку управления ЭМП. Одной из причин выхода из строя

катушки является попадание в нее грязи и шлама, образующегося во

внутренней замкнутой камере магнита при отсутствии дренажного от-

верстия. В случае отсутствия такого отверстия его следует выполнить

через одну из соединительных шпилек, причем категорически запреща-

ется разбирать магнитную систему, так как при этом напряженность

магнита уменьшается вдвое.

При подготовке к ремонту следует иметь сказанные детали в за-

пасе. Замены золотников и букс, как правило, не требуется. При кон-

троле износа этих деталей нужно иметь в виду, что чертежные зазоры в

этих парах составляют 0,05—0,09 мм для диаметра 30—50 мм., 0,07-

0,13 мм для диаметра 80—120 мм. Все неподвижные буксы сажаются в

корпус с зазором 0,02—0,05 мм. В условиях эксплуатации с учетом

отклонений, которые могли быть при наладке, а также в результате из-

носа максимальный зазор не должен превышать допустимый чертеж-

ный зазор более чем в 1,5 раза. Ни в коем случае не следует шлифовать

по диаметру золотники и буксы для выведения возникших при экс-

плуатации рисок на них, так как после одной-двух таких операций зо-

лотники придется менять.

Настройка срабатывания дополнительной защиты. При из-

носе (язвенной коррозией) сопла золотника регулятора частоты враще-

ния его можно проточить для получения чертежной формы сопла. При

этом, а также при замене муфты регулятора или его самого, необходи-

мо проверить правильность настройки срабатывания дополнительной

защиты, выполненной в золотнике регулятора (3420 ± 50 мин

-1

). Испы-

тание дополнительной защиты повышением частоты вращения ротора

турбины категорически запрещается. Однако при необходимости про-

верка настройки дополнительной защиты с достаточной точностью

может быть выполнена при испытании на остановленной турбине. Для

этого следует организовать слив из камеры под поршнем следящего

золотника блока золотников регулятора (из отверстия для измерения

давления) в коробку регулирования через вентиль, устанавливаемый на

одном из штуцеров коробки регулирования, предназначенных для из-

мерения давления. При испытании увеличивают слив с помощью вен-

тиля до тех пор, пока золотник не начнет медленно двигаться к регуля-

тору частоты вращения, сжимая его ленту, и фиксируют положение

золотника и давление в линии дополнительной защиты. Срабатывание

защиты должно происходить при перемещении следящего золотника на

11,7±0,2 мм, что надо учесть при коррекции взаимного положения сле-

дящего золотника и регулятора частоты вращения.

Установка сетчатых фильтров. Опыт эксплуатации показал,

что все дроссельные отверстия диаметром менее 3—4 мм должны быть

защищены индивидуальными фильтрами. Применявшийся ранее «рю-

мочный» фильтр с отверстиями диаметром 2 мм и щелями 1 мм не все-

гда предотвращал засорение дроссельные шайб, особенно в следящих

золотниках ЭГП и золотнике регулятора частоты. Поэтому был разра-

ботан сетчатый фильтр, который устанавливается на то же место, что и

старый. В качестве фильтрующего элемента используется латунная

сечка с ячейкой не более 0,9 и не менее 0,6 мм (чтобы исключить быст-

рый занос фильтра). Следует следить за направлением установки

фильтра, чтобы масло проникало через сетку внутрь фильтра.

Измерение расходов масла. Часто необходимость замены зо-

лотников из-за износа мотивируют заметным падением напорного дав-

ления в системе или в отдельных ее частях. Однако только по падению

давления достоверный вывод об увеличении расходов масла делать

нельзя, так как давление может понижаться также вследствие пониже-

ния частоты сети (при частоте 48,5 Гц напорное давление снижается на

0,3 МПа по сравнению с номинальным), ухудшения характеристик на-

соса, протечек в неработающий насос и т.п.; падение управляющего

давления может быть вызвано неправильной настройкой промежуточ-

ного золотника и ЭГП. Тем более трудно судить о возможных местах

повышенных утечек. Поэтому представляет интерес возможность про-

стой оценки расхода масла в различных частях системы. Установка рас-

ходомеров, как правило, не предусматривается, так как расход в систе-

ме в динамических режимах в несколько раз больше, чем в статиче-

ских, и наличие расходомерных шайб создает дополнительные замет-

ные потери давления в этих режимах.

Конечно, определить с достаточной точностью расход в системе

можно по измерению изменения напорного давления при включении и

отключении какого-либо дозированного потребителя масла, в частно-

Рисунок 12.19.

254

255

сти фильтра тонкой очистки. Таким путем можно определить удельное

падение напорного давления δР

=Р

. При шайбе перед фильтром

диаметром 4 мм и давлении 4,8 МПа расход через него 0,7 л/с. Пользу-

ясь рис. 12.19, можно определить примерный расход насоса Q

ф.

(При

малых расходах точность невелика, но при этом нет и надобности в

определении расхода). В схеме маслоснабжения с двумя напорными

коллекторами они разделены при работе шайбой диаметром 25 мм. По-

этому, фиксируя при этом испытании также изменение перепада давле-

ния Δр на шайбе площадью ƒ, причем Р=Рн1-Рн2, где Рн2 —давление в

линии нестабилизированного давления; Рн1—давление в линии стаби-

лизированного давления (Рн1=Рн), можно определить расход масла

(л/с) в линию нестабилизированного давления

н2

=3ƒ

Δр/Q=103Δр.

Тогда расход в линию стабилизированного давления составит

н1

-Q

н2

. Эти испытания легко могут быть сделаны при работе тур-

бины под нагрузкой. При наличии грузового аккумулятора расход Qн

может быть уточнен на неработающей турбине по времени движения

аккумулятора при отключении насосов регулирования. С учетом на-

стройки аккумулятора на 4 МПа расход системы, определенный таким

способом с пересчетом на давление 4,8 МПа, составит (Qн=55/Т, где

Т— время перемещения аккумулятора на полный ход, с.

При необходимости расходы масла в линии управляющего дав-

ления или в напорной линии к каждому сервомотору могут быть оце-

нены установкой ограничительной шайбы диаметром 4—5 мм в напор-

ном фланце соответственно промежуточного золотника или сервомото-

ра (если в сервомоторе такой шайбы не установлено) и измерением

перепада давления между напорным давлением и, соответственно,

управляющим давлением или давлением под поршнем сервомотора при

максимальном положении золотника управления.

Соответствующий расход будет определяться по формуле

=2,65ƒ

√(p

н2

-p

) с, где ƒ

площадь шайбы в см

Износ отсечных кромок сервомоторов можно оценивать по из-

менению напорного давления при постановке последовательно одного

из сервомоторов в среднее положение.

Можно руководствоваться следующими значениями мак-

симальных эксплуатационных расходов: общий расход Qн=8,5;

Qн1=2,5; Qн2=6 л/с; расход в линию управляющего давления всех сер-

вомоторов не более 0,8 л/с; расход в сервомотор регулирующих клапа-

нов не более 0,3 (в отсечном положении не более 0,4); расход в коробку

регулирования не более 1 л/с (ограничительная шайба диаметром 7

мм).

Прием, хранение и очистка масла в аппаратной. Для хране-

ния станционного запаса огнестойкого масла и для его очистки на элек-

тростанции имеется аппаратная огнестойкого масла. Примерная схема

аппаратной для электростанции с одной-двумя турбинами приведена на

рис. 12.20. Аппаратная связана с баком регулирования двумя трубопро-

водами (прямым и обратным). Диаметр трубопроводов должен быть

минимальным, допускаемые скорости 2—3 м/с, время заполнения бака

регулирования 3—4 ч. Желательно, чтобы аппаратная располагалась в

машзале или примыкала к нему. В противном случае соединительные

трубопроводы должны быть проложены с водяными спутниками, что-

бы обеспечить возможность пользования аппаратной в зимнее время,

но температура воды не должна превышать 70° С. Находит применение

способ перевозки масла из аппаратной в машзал в специальных емко-

стях

Рисунок 12.20. Принципиальная

схема аппаратной

для одной-двух турбин:

1-бак чистого масла; 2-бак отрабо-

тавшего масла; 3-фильтр-пресс; 4-

сераратор; 5-насос; 6-бак запаса.

Структурно аппаратная выполняется в виде двух практически

независимых контуров чистого и загрязненного масла. В первом конту-

ре имеется бак для хранения масла, готового к заливке. Емкость его

обеспечивает эксплуатационные доливки, а также замену ОМТИ на

одной из турбин. В этот бак масло поступает из приемного бака емко-

стью 25 т, заполняемого из железнодорожной цистерны насосом по

временному трубопроводу или гибкому шлангу. Бывшее в употребле-

нии масло во время ремонта перекачивается в бак загрязненного масла

из бака регулирования, очищается с помощью фильтр-прессов и специ-

альных сепараторов и после анализа подается в бак чистого масла для

последующей закачки в машзал. Для электростанций с большим чис-

лом турбин увеличиваются количество и емкости баков и качество

фильтрующих устройств так, чтобы исключить при очистке смешива-

ние порций с разными показателями по кислотному числу и механичес-

ким примесям.

При проектировании аппаратной следует исходить из того, что

количество жидкости, заливаемой в бак регулирования, составляет

256

257

5,5 м

. Промывочная порция ОМТИ должна составлять 4,5 м

. Кроме

того, необходимо иметь 4,5 м

масла на доливку при аварийном разливе

и 0,5 м

на ежегодные доливки. Таким образом, для пуска первой тур-

бины надо иметь около 15 м

масла (с учетом того, что промывочную

порцию можно очистить, 10 м

). Для пуска второй и последующих тур-

бин при этом требуется только по 6 м

. Емкости баков должны обеспе-

чивать также прием масла из всех ремонтируемых турбин.

13. РЕЖИМЫ ПУСКА И

ОСТАНОВА ТУРБИН.

13.1. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

При создании мощных паровых турбин СКД непрерывно возрас-

тали требования обеспечения их высокой маневренности при пусках,

остановках и других переменных режимах. Эти требования обусловли-

вались ростом неравномерности графиков электрических нагрузок, от-

сутствием специальных энергоблоков для покрытия полупиковых на-

грузок и перспективами ввода большого числа турбин АЭС, предназна-

ченных для работы с базовой нагрузкой.

Трудности обеспечения высокой маневренности турбин СКД оп-

ределялись применением массивных деталей и узлов, медленно и не-

равномерно изменяющих свое тепловое состояние при переходных ре-

жимах. Возникающие при этом нестационарные температурные поля,

деформации и напряжения могут нарушать нормальную работу турбин

и ограничивать их маневренность.

Маневренность и надежность агрегатов при переменных режи-

мах работы лимитируются нестационарными температурными полями,

деформациями и напряжениями. Надежно осуществлять переходные

процессы турбины можно лишь тогда, когда напряжения в деталях не

вызывают остаточных изменений, а тепловые расширения не приводят

к недопустимому изменению зазоров между вращающимися и непод-

вижными частями турбины. Все неприятности и аварии, происходив-

шие на турбинах высокого давления при нестационарных режимах их

работы, были связаны с большими напряжениями или недопустимыми

деформациями.

Возможность работы мощных паровых турбин в режиме частых

остановок и пусков требует целого ряда новых технических решений

как по турбинам, так и по их схемам. Задача значительно облегчается,

если эти решения приняты достаточно обоснованно на стадии проекти-

ровании оборудования, и существенно осложняется, а иногда и не на-

ходит оптимального решения, когда оборудование уже находится в

эксплуатации. Проблема обеспечения надежной работы мощных паро-

258

вых турбин в условиях частых и быстрых изменении тепловых режи-

мов в процессе пусков и остановок являлась в период создания и ос-

воения турбин СКД в эксплуатации одной из актуальнейших проблем и

требовала повседневного внимания конструкторов, исследователей и

эксплуатационников.

Ленинградский металлический завод, непрерывно повышая тех-

нико-экономические показатели мощных паровых турбин, уделял

большое внимание повышению их маневренности. Совместно с веду-

щими научно-исследовательскими организациями страны (ЦКТИ, ВТИ.

Союзтехэнерго и др.) он успешно преодолевал трудности, возникаю-

щие при переменных режимах работы турбин.

Кроме того, сложность тепловых и пусковых схем энергоблоков

СКД требовала увязки работы котла и турбины с тем чтобы они рабо-

тали как единый энергетический агрегат при всех режимах эксплуата-

ции. Графики пуска турбин должны выдвигать требования к парамет-

рам и расходу пара, подводимого к турбине.

Для решения указанных задач в первую очередь необходимо бы-

ло при проектировании турбин разработать графики их пусков из раз-

личных тепловых состояний и определить изменения температур, де-

формаций и напряжений путем расчетов.

Однако сложность конструктивных форм деталей турбин и не-

определенность граничных условий при решении задач нестационар-

ной теплопроводности и термоупругости не позволяли при создании

первых турбин мощностью 300 МВт решить указанную задачу в пол-

ном объеме. Первые работы в этом направлении были выполнены в

начале б0-х годов в ЦКТИ с применением метода электромоделирова-

ния, который выявил большие возможности в определении темпера-

турных полей в деталях турбин при стационарных режимах работы.

Проведенные на головных образцах турбин режимные испытания с

измерением температурных полей позволили уточнить граничные ус-

ловия теплообмена. Последующие усовершенствования методики элек-

тромоделирования в ЦКТИ позволили разработать руководящие техни-

ческие материалы по расчету температурных полей в роторах и корпу-

сах паровых турбин. С его использованием ЦКТИ и ЛМЗ выполнили на

стадии проектирования расчеты температурных полей и удлинений

одновальной турбины К-800-240-2. Эти работы позволили обоснованно

назначать режимы пуска турбин, определять стационарные темпера-

турные поля при работе на полной нагрузке, получать данные по осты-

ванию турбин после остановки, по состоянию турбин при сбросах элек-

трической нагрузки и при пусках из различных тепловых состояний.

Некоторые результаты расчетов для конкретных турбин представлены

на рис 13.1—13.3.