ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Система обогрева фланцевых соединений цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин из "Расчет термонапряжений и прочности роторов и корпусов турбин " Большинство современных паровых турбин отечественных и зарубежных электростанций снабжены системами обогрева фланцевых соединений корпусов ЦВД и ЦСД, что является необходимым условием обеспечения надежной их эксплуатации при пусковых режимах [21, 28, 31, 44, 75, 109]. [c.165] Конструирование систем обогрева осуществлялось, в основном, в двух направлениях. Первое из них характеризуется простыми схемными и конструктивными решениями использование в качестве рабочей среды пара, протекаюш,его в проточной части цилиндра, минимальное число арматуры, отсутствие коробов наружного обогрева. Второе направление отличается большим разнообразием и сложностью схемных и конструктивных решений использование для обогрева корпусов пара или газов (в том числе воздуха), подаваемых от внешних источников, электроподогревателей, а также наличие коробов и большого числа арматуры [21, 31]. Отечественные турбины, как правило, осна-ш,аются системами обогрева, типичными для второго направления. [c.165] Несмотря на ряд общих черт, отечественные системы обогрева имеют и ряд отличий. Так, в качестве источника пара для системы обогрева ЦВД используют пар горячего промперегрева своего или соседнего блока (К-200-130 ЛМЗ, К-300-240 ЛМЗ) и свежий пар от постороннего источника (К-200-130 ЛМЗ, Т-250/300-240 ТМЗ). Шпильки прогреваются при протечках газа через обнизку фланцевого соединения (турбины ЛМЗ), центральные сверления в шпильках (турбины ТМЗ) и кольцевые зазоры между шпильками и фланцами (К-300-240 ХТЗ). В последнем случае подвод и отвод пара, греющего шпильки, осуществляется через сверления во фланцах против каждой шпильки, что приводит к существенному усложнению схемы. [c.166] Сложность этих решений вызвана необходимостью повысить эффективность систем обогрева и снять ограничения на скорость нагружения энергоблоков, вызванные низкой допустимой скоростью прогрева фланцевых соединений. Так, при работе системы обогрева ЦСД турбины К-300-240 ЛМЗ скорость прогрева фланца ограничивалась 1,0 °С/мин [из условия непревышения допустимых разностей температур (100—120 °С) по ширине фланца] [21, 28, 31 ]. Диапазон работы традиционных систем обогрева также ограничен. Хотя в большинстве случаев их использование необходимо и при пусках из горячего состояния, и при расхолаживании энергоблока, максимальная температура цилиндра, при которой по условиям надежности работы фланцевого соединения разрешается включать такие системы, составляет 300 °С. [c.166] Перечисленные факторы характеризуют особенности развития систем обогрева второго направления. Наиболее характерна для этого направления система обогрева ЦВД и ЦСД-1 турбины Т-250/300-240 ТМЗ. Однако эта система очень сложна и не обеспечивает достаточной маневренности. [c.166] В системе первого направления прогрев фланцевого соединения происходит не только через обнизку. В связи со значительным уменьшением площади поперечного сечения обнизки в зоне установки шпилек основная часть потока пара, направляемого в систему обогрева, проходит через кольцевые зазоры между шпилькой и фланцем как в верхней, так и в нижней половинах корпуса [21 ]. Снятие ограничения на давление в системе обогрева, раздвоение потока в обнизке, увеличение проходных сечений во всех критических зонах системы обогрева, сокращение длины подводящих трубопроводов и количества арматуры — все это позволило значительно повысить ее эффективность. [c.167] Проведенные исследования и опыт эксплуатации этой системы обогрева показали, что нет необходимости в ее специальной настройке. Все операции по эксплуатации системы сводятся к полному открытию вентилей на подводе пара после включения генератора в сеть и их закрытию по окончании пускового режима. Это позволяет отказаться от регулирующей арматуры на сбросных линиях, что не только упрощает систему обогрева, но и исключает возможность действия максимального давления пара на обнизку. Вероятность ошибок операторов при управлении такой простой системой предельно сокращена. Важно также и то, что эта система обогрева при всех нестационарных режимах обеспечивает незначительное, вполне допустимое различие температур верхнего и нижнего фланцев не более 10—15 °С в зоне контроля и не более 20—35 °С в наиболее удаленных угловых зонах. [c.168] Использование этой системы обогрева позволило предусмотреть сокращение продолжительности этапа нагружения блока на 30—50 мин по сравнению с продолжительностью нагружения турбины К-300-240 ЛМЗ, оборудованной типовой системой обогрева. [c.168] В качестве источника пара, подаваемого в систему обогрева, при двухкорпусной конструкции ЦВД и ЦСД используют пар из межцилиндрового пространства, а при однокорпусной конструкции — из камеры регулирующей ступени для ЦВД и пар горячего промперегрева, отбираемый после защитных клапанов, — для ЦСД. Очевидно, что такие источники пара не могут служить средством, позволяющим изменять относительные удлинения роторов в столь же широких пределах, как внешний источник пара, применяемый в ряде типовых схем. Выбор источника пара при создании эффективных систем обогрева является одним из наиболее важных вопросов. Использование любого внешнего источника пара приводит к рассогласованию прогрева ротора и корпуса, а также стенки и фланца корпуса и к необходимости регулирования расхода пара не только во времени, но и по длине корпуса цилиндра. [c.168] В практике эксплуатации и ремонта паровых турбин известны случаи обрыва шпилек разъемов наружных корпусов ЦВД и ЦСД, в частности турбин К-300-240 ЛМЗ, для которых нередки также случаи раскрытия внутреннего пояска разъема корпуса ЦВД. Рассмотрим, в какой мере отмеченные дефекты могут быть вызваны переходом на систему обогрева ВТИ-ЛМЗ (ВТИ-ТМЗ). На основе систематизации сведений [122] о повреждениях шпилек из сталей ЭИ-723 и ЭП-182, используемых для фланцевых соединений разъемов корпусов ЦВД и ЦСД, был сделан вывод о низкой ударной вязкости и завышенном по сравнению с предусмотренным техническими условиями пределе текучести у оборвавшихся в процессе эксплуатации шпилек. В связи с использованием системы обогрева первого направления на турбинах К-300-240 ЛМЗ, Т-250/300-240 ТМЗ и Т-100-130 ТМЗ отметим следующее без замены шпилек разъемов ЦВД и ЦСД 30 турбин Т-100-130 ТМЗ отработали 100—160 тыс. ч, три турбины — 51— 100 тыс. ч и шесть турбин Т-250/300-240 ТМЗ — 51 —100 тыс. ч случаев раскрытия внутреннего уплотнительного пояска разъемов ЦВД и ЦСД на турбинах Т-250/300-240 ТМЗ не было. [c.169] Таким образом, обрыв шпилек и раскрытие внутреннего пояска разъемов ЦВД и ЦСД не связаны с особенностями системы обогрева первого направления [система ВТИ-ЛМЗ (ВТИ-ТМЗ)]. [c.169] Расчетная оценка напряженного состояния и повреждения, накопленного во фланце от циклического нагружения при использовании системы обогрева, показала, что число циклов до возникновения макротрещины превышает 10 с учетом принятых коэффициентов запаса и литейного дефекта в зоне максимальных напряжений. Отсутствие повреждений на ряде корпусов ЦВД и ЦСД, отработавших более 150 тыс. ч, служит дополнительным аргументом для обоснования возможности надежной эксплуатации турбин с системой обогрева ВТИ-ЛМЗ (ВТИ-ТМЗ). [c.169] Вернуться к основной статье