О компании Продукция и услуги Внедрения Пресс-центр Карьера Контакты
 
Разделы:
 


Публикации

«Энергосберегающие реконструкции узлов паровых турбин». Опубликовано в журнале «Химическая техника» №8 за 2009 г.
 
Д.В. Ремизов, О.Ф. Фомченко (ООО “Комтек-Энергосервис”)
 

 В процессе длительной эксплуатации паровых турбин выявляются проблемы, связанные с недостаточной надежностью, ускоренным изнашиванием и ограниченным ресурсом узлов и деталей турбинного оборудования. Многие проблемы хорошо изучены и имеются готовые решения в виде реконструкций, позволяющие устранить имеющиеся проблемы в процессе ремонта турбинного оборудования. Еще более важным является реализация реконструкций при замене оборудования, отработавшего ресурс.

 
Большой ряд морально устаревших конструкций может быть модернизирован по предложенному варианту:
 
Парораспределение цилиндров паровых турбин мощностью 50...800 МВт
 
В большом числе конструкций запорных и запорно-регулирующих органов (клапанов) имеются слабые места, значительно влияющие на работоспособность и долговечность (рис. 1, а):
  • запорный элемент (тарелка клапана) находится в условиях обтекания   нестационарным  потоком пара высоких параметров и не защищен от вибрации и износа направляющих поверхностей;
  • шпиндель (шток) является чрезвычайно   нагруженной   деталью, при этом нагрузка меняется как по   величине,   так   и   по   знаку. Очень частой причиной аварийного останова турбины является обрыв   штока   (по   галтелям   или резьбе);
  • соединение деталей с помощью резьбы, находящееся в паровом пространстве, после длительной эксплуатации становится неразборным
  • на некоторых устаревших конструкциях применяются поршневые кольца для обеспечения паровой разгрузки. Эти кольца быстро изнашиваются и становятся причиной застревания клапанов;
  • протечки пара по зазору между штоком и буксой являются причиной   снижения   КПД   агрегата, так как пар, уходящий по трубам отсосов, попадает в подогреватели,  где используется с очень низким КПД;
  • выполнение капитального ремонта таких клапанов очень трудоемко  из-за  сложной   операции  по замене длинной буксы.
 
Удачным решением указанных проблем является комплексная реконструкция узла (рис. 1, б), которая включает:
  • шлицевое   соединение   тарелки клапана   со   штоком,   позволяющее разбирать и собирать клапан за несколько секунд без применения инструмента;
  • тарелка   клапана   защищена   от воздействия потока пара буксой,а букса - специальным защитным кожухом. На шток не передаются поперечные и крутильные усилия от тарелки, возникающие вследствие нестационарности потока пара; ш высокогерметичные уплотнения (рис. 2) штока полностью герметизируют зазор шток-букса, при этом пар, ранее уходивший в подогреватели, выполняет работу на лопаточном аппарате и позволяет дополнительно вырабатывать от 350 до 700 кВт без дополнительных затрат топлива; 
  • простота конструкции и минимальная номенклатура запчастей повышают ремонтопригодность и минимизируют затраты на ремонт.
 
 В качестве привода регулирующих клапанов на турбинах мощностью 25...200 МВт используется групповой привод от кулачкового устройства. На крышках клапанов установлены приводные пружинные колонки. Корпус и рамка (поршень) выполнены из серого чугуна (рис. 3). При нагревании серого чугуна выше температуры   260°С   происходит его объемный «рост», сопровождающийся застреванием рамки в корпусе.
 
Это связано с распадом карбида железа, происходит увеличение количества и размеров графитовых скоплений и общее разрыхление. «Рост» чугуна не останавливается, с течением времени прогрессирует и приводит к разрушению детали (рис. 4).
 
Стальные колонки из хромомо-либденовых сталей являются абсолютно надежными, долговечными (рис. 5). Во избежание задиров в паре трения рамка-корпус применены направляющие втулки с поверхностным упрочнением, например азотированием.
 
Серьезной проблемой оказалась эксплуатация турбин с групповым кулачковым приводом (КРУ). В опорах привода штатно устанавливаются роликовые подшипники качения (рис. 6). Повышенная температура, пыль, вибрация, отсутствие смазки приводят к изнашиванию контактных поверхностей  роликов  и  обойм, разрушению сепаратора и в конечном итоге к заклиниванию подшипника.
 
Использование подшипника скольжение с металлофторопластом (рис. 7) в этом узле предпочтительно, так как вал не вращается, а лишь поворачивается на угол 130°. Материал подшипника скольжения имеет самосмазывающий эффект, а отсутствие деталей вращения исключает заклинивание. 
 

 


Высокотемпературное уплотнение. Это уплотнение (рис. 8, а) расположено со стороны впуска свежего пара в ЦВД или пара промежуточного перегрева в ЦСД. Из-за конструктивных особенностей и высокой температуры (~500°С) происходит коробление каминной камеры, эластичного кольца, обой мы каминной камеры, раскрытие вертикальных и горизонтальных фланцев, износ уплотнительных колец и, как следствие, увеличение протечки пара, пропаривание, обводнение масла.
Решение этой проблемы заключается в замене части уплот нения реконструированным (рис. 8, б). В данном уплотнении каминная камера разделена на корпус и обоймы, в 2 - 3 раза увеличена прочность крепежа, осуществлен симметричный подвод уплотняю щего пара и отсос паровоздушной смеси, охлаждающий пар подается через форсунки. В результате этого исключается коробление реконструированной части уплот нения, снижается изнашивание уплотнительных колец, не проис ходит пропаривание и обводнение масла.
Низкотемпературное уплотнение. Это уплотнение расположено в выхлопных частях ЦНД (рис. 9, а).
Из-за конструктивных особенностей имеет место деформация, раскрытие фланцев горизонтального разъема каминной камеры и износ уплотнительных колец. Уплотнение не разбирается, его ре монт возможен только при вскрытии цилиндра. В результате наблюдается присос воздуха или пропаривание. Решить эти про блемы  можно,  заменив уплотнение изображенным на рис. 9, б. Особенности нового уплотнения: крепление корпуса уплотнения осуществляется с наружной стороны вертикального фланца; в 2 -3 раза увеличена прочность крепежа, применен симметричный подвод уплотняющего пара и отсос паровоздушной смеси.
В качестве положительного эффекта от замены уплотнений можно отметить повышение надежности, экономичности и ремонтопригодности.


 
Обойма регулирующей ступени турбин мощностью 50...300 МВт
 
В качестве надбандажного уплотнения регулирующей ступени применяется обойма (рис. 10, а), которая ограничивает протечки пара через бандаж. Существует несколько причин, негативно влияющих на работу обоймы: • наличие больших возмущающих сил   и неравномерности потока пара по окружности и в осевом направлении из-за соплового парораспределения; 
  • отсутствие осевого перепада давления на обойме (обойма разгружена), прижимающего обойму к упорной поверхности расточки под гребень обоймы;
  • маленькая масса обоймы (легко раскачивается возмущающими силами);
  • недостаточно надежный крепеж и элементы фиксирования обоймы в цилиндре;
  • обойма имеет двухопорную систему (две лапки).
 
Эти недостатки обусловливают повреждение обоймы с разрушением посадочных мест и повреждение надбандажного уплотнения.
 
На рис 10, б, в приведены новые уплотнения для турбин соответственно К-300-240-1 и турбин мощностью 50...200 МВт. В уплотнении турбины К-300-240-1 реализован переход на четырехопорную систему (четыре лапки); масса обоймы увеличена в 3 - 4 раза; внутренняя поверхность обоймы выполнена торообразной для плавного направления пара во вторую  ступень  и  создания  прижимного осевого усилия; в горизонтальном разъеме применен увеличенный (до М42) крепеж из высоколегированной стали.
 
В уплотнении турбин мощностью 50...200 МВт две обоймы объединены в одну деталь.
 
В результате реконструкции исключены повреждения обойм и надбандажного уплотнения регулирующей ступени, снижены 
протечки высокопотенциального пара через бандаж. Положительный эффект: повышение надежности, экономичности, ремонтопригодности.
  • ООО «Комтек-Энергосервис» предлагает решение проблем эксплуатации и ремонта и других узлов турбин:
  • набандажного уплотнения направляющего аппарата (13-й ступени) ЦСД турбин К-200 и К-300;
  • соединительной муфты между РВД и  РНД с пружинными элементами (муфта Биби)   турбин ПТ-60, ВК-100;
  • опорно-упорного вкладыша с целью снижения температуры на упорных колодках на 15...20°С.
 
 
Назад