ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Повреждения корпусов из "Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки " Разрывы корпусов турбины возможны либо вследствие появления очень крупных дефектов в условиях эксплуатации (например, крупных трещин термической усталости), либо за счет энергии разлетающихся деталей или их частей (например, оторвавшихся лопаток, разорвавшихся дисков и т.д.). Первая причина характерна для корпусов ЦВД и ЦСД, которые работают при высоких температурах, вторая — для корпусов ЦНД, где центробежные силы вращающихся масс наиболее значительны, а корпус тонок. [c.493] Пропаривание как внешних, так и внутренних корпусов турбин всегда приводит к снижению экономичности, так как часть пара исключается из работы в проточной части. Имеются и другие отрицательные последствия пропаривания разъемов. [c.493] Трещины термической усталости в корпусе появляются вследствие возникновения в его стенках высоких, повторяющихся от пуска к пуску температурных напряжений, которые в свою очередь являются следствием неравномерного прогрева корпуса по толщине. Этот вид разрушения характерен только для турбин, работающих с частыми и быстрыми пусками и остановками. Во многих случаях бывает так, что турбина, проработавшая много лет в условиях постоянной нагрузки (с несколькими остановками в году), не имеет никаких повреждений в корпусе, а при переводе ее в режим частых пусков в корпусе обнаруживаются трещины после нескольких сотен пусков. [c.494] Трещины появляются в тех зонах турбины, где, во-первых, температуры имеют максимальные значения и, во-вторых, скорость их изменения также максимальна. Такими зонами являются паровпускные части ЦВД (и ЦСД для турбин с промежуточным перегревом), которые содержат в себе элементы с резкими изменениями сечений, резкие переходы и другие концентраторы. [c.494] Пример 18.1. Приведем пример образования трещин на ТЭС США в турбине мощностью 59 МВт на параметры свежего пара 8,7 МПа и 510 °С. Примерно после 3 лет эксплуатации и 65 пусков в корпусе были обнаружены настолько больщие трещины, что его невозможно было отремонтировать в условиях электростанции и пришлось выполнять ремонт на заводе. Через 5 лет последующей эксплуатации, за время которой турбина пускалась еще 784 раза, в корпусе появились очень большие трещины и его пришлось заменить полностью. [c.494] Основной причиной разрушения явилась конструкция паровпуска, не позволяющая эксплуатировать турбину в режимах частых пусков и остановок. Дело в том, что сопловые коробки отливались заодно с крышкой корпуса. Сопрягаемые элементы паровпуска имели резкое различие в толщине, в частности, толщина сопловых коробок была значительно меньше толщины фланцев. Кроме того, пуск и нагружение турбины производились последовательным открытием регулирующих клапанов, когда температура в турбине изменяется наиболее значительно. Поэтому трещины термической усталости возникали в разделительных стенках сопловых коробок, в расточках под сопловой аппарат регулирующей ступени, местах сочленения сопловых коробок, фланцах в зонах отверстий под болты. [c.494] Эффективной мерой борьбы с образованием трещин термической усталости явилось изменение конструкции паровпуска вместо сопловых коробок, отлитых заодно с корпусом, стали использовать отдельные сопловые коробки (см. рис. 3.26), ввариваемые в корпус турбины. Применение такой конструкции позволяет выполнить стенки сопловых коробок тонкими (поскольку разность давлений, действующих на ее стенку, мала) и, следовательно, легко прогреваемыми. Корпус при этом будет обогреваться паром сниженной температуры. [c.495] Однако опыт эксплуатации показал, что такие меры эффективны только для турбины со сравнительно низкими начальными параметрами пара, когда не требуется большая толщина корпуса. С переходом на параметры 13 МПа и 565 °С в корпусах опять началось интенсивное образование трещин. [c.495] Пример 18.2. Многие турбины с одностенным ЦВД после 400—500 пусков имели трещины термической усталости в области камеры регулирующей ступени. В определенной степени образование трещин (рис. J8.3) обусловливалось неудачной конструкцией крепления направляющего козырька, при которой выточка в корпусе создавала значительную концентрацию напряжений. После модернизации паровпуска турбины, а также отработки пусковых режимов была обеспечена ее надежная работа. [c.495] Большим сопротивлением термической усталости корпусов обладает конструкция с двойным корпусом и сопловыми коробками (см. рис. 3.28). Образование трещин происходило и в таких турбинах, например, во внутреннем корпусе первых турбин К-300-23,5, однако их причиной были не термическая усталость, а другие явления, обычно литейные пороки. [c.495] Следует отметить, что появление трещин термической усталости часто наблюдается и в других неподвижных элементах турбины, в частности, в корпусах регулирующих клапанов. [c.495] Неотработанность пусковых режимов обычно проявляется при переводе турбоагрегата в несвойственный ему режим эксплуатации. Например, турбины мощностью 150 и 200 МВт были первоначально спроектированы для работы с постоянной нагрузкой. При этом редкие пуски из холодного состояния были хорощо отработаны. Однако через некоторое время оказалось, что турбины необходимо использовать для покрытия неравномерностей графика нафузки, в частности, останавливать на ночь и в конце недели. Недостаточная в первое время проработка графиков пуска этих энергоблоков из горячего и неостывшего состояния и конструктивные недостатки, снижающие маневренность, привели к многочисленным случаям появления трещин термической усталости. Модернизация турбин и тщательные исследования пусковых режимов позволили обеспечить надежную работу этих турбин и в условиях частых пусков. [c.495] Короблением корпуса называется остаточное изменение его формы, приводящее к изменению ци-линдричности расточек и нарушению плотности фланцевого соединения. [c.495] ЛИНИИ сброса пара из обнизки в конденсатор нельзя, поскольку обогревающие фланцы короба окажутся под давлением в корпусе турбины, существенно превышающем допустимое, и произойдет разрыв коробов или сработают предохранительные клапаны. Поэтому при короблении внутреннего пояска разъема приходится допускать постоянную утечку пара из корпуса в конденсатор, которая существенно снижает экономичность турбины. [c.496] В некоторых конструкциях обнизка не связана с коробами, однако и тогда ставить ее под большое давление недопустимо, поскольку в этом случае происходит прогрессирующее коробление, а иногда — пропаривание и внешнего уплотняющего пояска с утечкой пара в атмосферу. Тогда турбину необходимо немедленно ставить на капитальный ремонт. [c.496] Особенно четко коробление корпусов обнаруживается при разболчивании фланцевого соединения между свободно положенной крышкой корпуса и нижней половиной обнаруживается зазор иногда в несколько миллиметров. [c.496] Пример 18.3. На первых мощных турбинах с промежуточным перефевом пара коробление фланцевого разъема ЦВД в некоторых случаях достигало 3,7 мм, а ЦСД —- до 2 мм. Коробление внутреннего пояска наружного корпуса ЦВД некоторых турбин мощностью 300 МВт первых выпусков достигло 3 мм. Впоследствии эти недостатки были ликвидированы. [c.496] Турбину с деформированным фланцевым разъемом невозможно собрать усилий затяжки шпилек (или болтов) не хватает для создания плотного фланцевого соединения. Поэтому при капитальных ремонтах фланцевые разъемы приходится подвергать исключительно трудоемкой шабровке, а иногда и предварительной опиловке. [c.496] Диагностика причин коробления корпуса очень сложна. Во многих случаях наблюдается связь между числом пусков и степенью коробления, иногда такой связи не обнаруживается. Как правило, для определения причин коробления требуются специально поставленные тщательные исследования. [c.496] Меры предупреждения коробления следуют из его причин. Необходимо строго выдерживать начальные параметры пара, в особенности температуру, во избежание интенсификации процесса ползучести, поддерживать в исправности регуляторы уровня конденсата греющего пара в подогревателях и обратные клапаны, чтобы исключить заброс воды в турбину, скрупулезно соблюдать пусковые инструкции. [c.496] Вернуться к основной статье