Совершенствование режимов останова блока

 

 

                                                                         

невелико. А именно средняя  температура   определяет стрелу прогиба корпуса и ротора. При  естественном остывании внутреннего  корпуса ЦВД той же турбины  показывают, что за исключением начальной  стадии процесса разности температур не превышают 20ºС.

Аналогичную картину  наблюдаем и при естественном остывании ЦСД турбины К–500–240–2 . Разности температур "верх – низ"  этого цилиндра несколько выше, чем  ЦВД. Их максимальные значения в зонах  паровпуска, III и 1V отборов не превышают 40ºС, в зоне V отбора и переднего концевого уплотнения – 70 - 80º С и лишь в зоне выхлопа достигают 95ºС.

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Экспериментальная обработка режимов останова турбины

 

          6.1 Опыт 1 .

 

        Останов турбины К – 500 –  240 – 2 с отключением системы смазки при температурах металла ЦВД/ЦСД 250/238º С после воздушного  расхолаживания

 

Общие положения

 

1. Описываемый    опыт    был    проведен    8 – 10.09.1989  на  турбине К–500–240–2  ст. № 9 Рефтинской ГРЭС . Этот  опыт был первым из серии  проведенных коллективом лаборатории турбиностроения при кафедре паровых и газовых турбин УПИ на турбинах ХТЗ мощностью 300 и 500 МВт. Проведению опытов предшествовала разработка технической программы работ ― ″ Программы работы по определению теплового состояния высокотемпературных цилиндров , допускающего отключение системы смазки и   валоповоротного  устройства при останове турбин К – 300 – 240 , К–500–240–2 Рефтинской ГРЭС ″ . Эта программа была утверждена главным     инженером   Рефтинской  ГРЭС  и   согласована   с     ХТЗ – НПО ″ Турбоатом ″ 16.08.1989 . В соответствии с ″ Программой  работ по определению теплового состояния высокотемпературных цилиндров , допускающего отключение системы смазки и   валоповоротного  устройства при останове турбин К–300–240 , К–500–240–2 Рефтинской ГРЭС ″ было установлено предельное значение температуры баббита подшипников , равное 100º С .

 Для проведения  опыта была разработана ″ Рабочая  программа опытов на энергоблоке  ст. № 9 Рефтинской ГРЭС по совершенствованию  технологии остановки турбины К–500–240–2 " утвержденная зам. главного инженера Рефтинской ГРЭС 01.09.1989 .

2. Программа опыта  предусматривала :

 ─  остановка  блока без расхолаживания турбины  под нагрузкой ;

 ─  расхолаживание  турбины воздухом с использованием  специального эжектора принудительного расхолаживания ( ЭСПР ), смонтированного для этой цели ;

─  отключение системы  смазки при температурах паровпуска ЦВД и ЦСД около 240º С после  прекращения воздушного расхолаживания и отключения ВПУ ;

─ естественное остывание цилиндров турбины при неподвижном роторе и отключенной подаче масла на подшипники ;

─ восстановление работы системы смазки и ВПУ после  того как температуры баббита  подшипников в процессе повышения  дойдут до максимума и начнут снижаться ;

─  продолжение воздушного расхолаживания турбины .

Остановке блока предшествовала длительная работа под нагрузкой  при номинальных параметрах свежего  пара и промперегрева .

После разгрузки блок был отключен в 1 ч 54 мин 08.09 . Затем  было выполнено обеспаривание пароперегревателей , после чего ( в 02 ч 40 мин ) приступили  к операциям  по  пассивации  котла ,  которые  были завершены к 06 ч 00 мин .

 

Расхолаживание  турбины воздухом

 

Операции   по   воздушному   расхолаживанию турбины   были  начаты в 7 ч 40 мин включением в работу ЭСПР . Расхолаживание проводилось с использованием схемы и технологии , для которых характерны следующие основные особенности :

─ использование в  качестве побудителя движения воздуха  специального пароструйного эжектора повышенной производительности ( по воздуху ) , подключенного к конденсатору ;

─  организация для  охлаждения каждого цилиндра двух автономных потоков воздуха : одного – для  охлаждения внутренних полостей цилиндров ; второго – для охлаждения фланцевых  соединений ;

─  организация опережающего   охлаждения   фланцев    для     создания "запаса" по величине ОРР ;

─  подача пара на концевые уплотнения в течение всего процесса расхолаживания ( за исключением последней  его части ) .

Применительно к описываемому опыту технология расхолаживания турбины К–500–240–2 была усовершенствованна . При этом для охлаждения наружного корпуса ( НК ) ЦВД создается поток воздуха , движущийся через межцилиндровое пространство ( МЦП ) по тракту линия 1 для впуска воздуха – МЦП – ступени 6 – 10 наружного корпуса ЦВД – ХПП –промпароперегреватель и т.д. При этом происходит интенсивное охлаждение НК ЦВД и почти не охлаждается ротор в зоне ступеней , находящихся во внутреннем корпусе ( ВК ) . Такая схема должна исключить появление ограничений на темп расхолаживания по величине относительных укорочений ротора , которые являются главным фактором , препятствующим ускорению процесса расхолаживания ЦВД воздухом . Этому способствует также интенсивное охлаждение фланцевого соединения ЦВД по тракту : вентили 3 – вентили ПФ-5 ( ПФ-6 ) – обнизки фланцев ЦВД – УП отбор – конденсатор – ЭСПР .

Аналогичные потоки воздуха  организуются и для охлаждения ЦСД . Так, для охлаждения фланцевых соединений ЦСД организуется поток воздуха , движущийся по тракту : вентили 2 –  вентили ПФ-7 , ПФ-8 – обнизки фланцев ЦСД – УП отбор – конденсатор – эжекторы .

Более подробно вопросы  совершенствования режимов воздушного расхолаживания турбины К-500-240-2 рассматриваются  в специальном отчете .

Воздушное расхолаживание турбины было начато в 7 ч 40 мин 08.09, т.е. примерно через 5.5 ч после отключения блока ; в этот период происходило естественное остывание цилиндров . За 18.5 ч воздушного расхолаживания температура ЦВД была снижена до 250/220º С ( верх/низ ), а температура ЦСД – с 380/360º С до 238º С .

В 0 ч 20 мин 09.09 воздушное  расхолаживание было прекращено , подача пара на концевые уплотнения была прервана , вакуум конденсатора сорван .

Измерение температур баббита  после отключения системы смазки

 

1. Около 2 ч 00 мин  09.09 были отключены наносы гидроподъема ротора ( МГР ) , остановлено ВПУ и прекращена подача масла на подшипники турбины . Таким образом был начат описываемый опыт с отключением системы смазки  ( СС ) .

 Тепловое состояние  цилиндров к моменту отключения  СС характеризовалось следующими температурами ЦВД и ЦСД в зоне паровпуска:

ЦВД – наружный корпус     ( НК ) – 250/220º С ( верх/низ );

         - внутренний корпус   ( ВК ) –  242/225º С ( верх/низ );

ЦСД – наружный корпус     ( НК ) – 238/237º С ( верх/низ ).

         Опыт с отключением СС был завершен в 5 ч 10 мин 10.09. К этому моменту тепловое состояние цилиндров турбины характеризовалось следующими значениями температур :

ЦВД – наружный корпус       - 209/183º С ( верх/низ ) ;

         - внутренний корпус      - 212/196º С ( верх/низ ) ;

ЦСД – наружный корпус        - 207/197º С ( верх/низ ) .

Таким образом , за то время , в течение которого происходил опыт с отключением СС , температура  НК ЦВД изменилась с 250/220º С , температура  внутреннего корпуса – с 292/225 до 212/198º С . Изменение температуры ЦСД за этот период с 238/237º С до 207/197º С .

         2. Важнейшим фактором , определяющим  допустимое значение температуры  металла высокотемпературных цилиндров  , при которой возможно отключение  СС , являются температуры баббита вкладышей опорных подшипников и колодок упорных подшипников .

После прекращения подачи масла наблюдается рост температуры  баббита всех подшипников . Наиболее значительных величин она достигает  у заднего опорного подшипника ЦВД (ОП–2) и переднего опорного подшипника ЦСД (ОП–3) . Это естественно , т.к. ОП – 2 расположен со стороны паровпуска ЦВД , а ОП – 3  - со стороны паровпуска ЦСД . В этих зонах ротор имеет наиболее высокую температуру , и перетечки теплоты по телу ротора в зоне расположения подшипников , наиболее значительны .

3.  Перед отключением  СС температуры баббита ОП  – 2 составляли около 45-47º С  . После отключения СС отмечен  быстрый рост температур баббита  : в течение первого часа возросла  на 17º С – с 47º С до 64º  С ; в течение второго часа рост составил 12,5 – с 64 до 76,5º С ; в течение третьего часа 4,5º С – с 76,5 до 81º С . В дальнейшем рост температуры резко замедлился : через 10 ч после отключения СС она достигла 90º С , т.е. за 7 ч рост температуры составил всего 9º С . Однако , несмотря на существенное снижение скорости роста температуры , стабилизации ее не произошло – еще в течение 14 ч происходило очень медленное ее повышение , которое составило около 2,5-3,0ºС. Таким образом , максимальный уровень температуры баббита ОП – 2 определяется величиной 92,5-93,0º С , достигнутой через 20 ч после отключения СС .

Снижение температуры  баббита ОП № 2 после прохождения  максимума происходило также  очень медленно : за 3 ч она снизилась  всего на 1,5-2,0º С .

4.  Несколько высоким  был уровень температур баббита опорного подшипника № 3 ( ОП № 3 ) , расположенного со стороны паровпуска ЦСД .

Перед отключением СС температура баббита ОП № 3 была равна примерно 40º С . После отключения СС отмечен быстрый рост температуры  баббита ОП № 3 ( как и для ОП № 2 ) : в течение первого часа рост составил около 18,5º С – с 40 до 58,5º С ; в течение второго часа - 10º С – с 58,5 до 68,5ºС. В дальнейшем скорость роста температуры резко упала – в течение третьего часа она составила 5,5º С – с 68,5 до 74º С , в течение четвертого часа 3,8º С – с 74 до 77,8º С . Через 10 ч после отключения СС температура баббита ОП № 3 достигла 89,3º С , т.е. за 7 ч ее рост составил 11,5º С . Однако рост температуры баббита ОП № 3 ( как и ОП № 20 продолжался еще достаточно долго , хотя и происходил очень медленно . Максимальное значение этой температуры – 95,4º С – было достигнуто примерно через 23 ч после отключения СС , при этом рост температуры за последние 12 ч составил всего 5,5º С .

После достижения максимума  началось снижение температуры баббита ОП № 3 , хотя происходило оно очень медленно – за 4 ч всего 0,5º С .

5. Максимальные значения  температур баббита других опорных  подшипников , наблюдавшиеся   в  опыте ,  были значительно  ниже , чем у ОП – 2 и ОП  – 3 . Их значения приведены  в таблице .

6.   Закономерности  изменения температур упорных  колодок для обеих систем –  со стороны регулирования и  со стороны генератора – примерно  одинаковы . Их возрастание происходило  достаточно равномерно и монотонно  . Максимальные значения были  достигнуты примерно в тот же промежуток времени , что у температур ОП – 2 и ОП – 3 . Это естественно , так как УП находится между двумя упомянутыми подшипниками . Однако максимальные значения температур колодок ( 81,0º С со стороны регулирования ; 77,0º С со стороны генератора ) значительно ниже , чем у подшипников № 2 и № 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица.

 

Максимальные  температуры баббита подшипников  и время их достижения после отключения системы смазки в опыте 09 – 10 . – 9.1989

 

Подшипник	Максимальные значения температуры баббита ( гр.С )	Промежуток времени  после отключения СС, час
ОП-1	89,0	13,0
ОП-2	93,0	20,0
ОП-3	95,5	22-24
ОП-4	81,0	14-18
ОП-5	81,0	4,0
ОП-6	66,0	4,0
ОП-7	63,0	4,0
ОП-8	61,0	5,0
УП (стор.регул.)	81,0	24-26
УП (стор.генер.)	77,0	24-26

 

 

Анализ изменения механических характеристик и прогиба консоли ротора в опыте с отключением системы смазки

        

Выбор температуры , при  которой возможно отключение системы  смазки и валоповоротного устройства , зависит от возникающего при этом теплового прогиба ротора . Расчетный анализ изменения этого параметра предполагает наличие достаточно широкой информации о тепловом состоянии турбины . В настоящем опыте влияние теплового прогиба ротора на надежность рассматриваемого режима останова можно оценить по следующим характеристикам :

- величина боя ротора  до остановки ВПУ :

         ЦВД – 0,04 мм ; ЦСД – 0,03 мм ;

- величина боя ротора  после включения ВПУ :

         ЦВД – 0,08 мм ; ЦСД – 0,05 мм ;

- ток двигателя ВПУ  до остановки                 - 36 а ;

- ток двигателя ВПУ после включения ВПУ – 35 а .

Эксцентриситет ротора ЦВД/ЦСД составлял 0,08/0,05 мм сразу  после включения ВПУ , затем он постепенно уменьшался до 0,01/0,02 мм .

Тщательное прослушивание  турбины после окончания опыта  и включения ВПУ не обнаружило каких-либо задеваний в проточной части . На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том , что и с точки зрения возникновения прогиба ротора , данный режим не представляет опасности .