Совершенствование режимов останова блока

В случае отказа маслонасосов масло из бачков через подводящую линию и ограничительную шайбу поступает непосредственно к месту образования масляного клина. Расход масла из бачка к подшипнику задается в соответствии с требованиями выбега турбины – сначала расход максимальный, затем (при падении уровня) расход резко уменьшается с тем, чтобы обеспечить маслом подшипники в течение всего времени  выбега. Элементом, задающим расход, является труба с радиальными сверлениями, расположенными по высоте по определенному закону. Подшипники № 1,2,3 и упорный подшипник шайб на линиях от бачков не имеют.

Система безмасляного останова обеспечивает безаварийный останов  в случае мгновенного отключения генератора при отказе насоса или  существенно уменьшает последствия аварии, если генератор не удается отключить мгновенно.

ЭЛЕМЕНТЫ  СИСТЕМЫ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ

Масляный  бак

Масляный бак  предназначен для сбора, организации  очистки и отстоя, удаления воздуха  из масла и подачи его к масляным насосам, а также для хранения масла при остановах турбогенератора. Очистка, отстой и удаление воздуха из масла достигаются за счет организации потоков в баке и установки ряда конструктивных элементов.

   

Таблица№3 ТЕХНИЧЕСКАЯ  ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ

№ п.	Наименование элементов  системы	Марка завода-изготовителя	Кол-во	Место установки	Производит.	Напор (давление перепада)	Мощность (кВт)	Тип привода	Параметры	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Насосы масляные основные	12КМ-15а МН-А,Б	3	Отм.3.6	290 м3/час	39м	36	АО2-92-4	1470об/мин КПД 76%	2раб. 1рез.
2	Насосы масляные аварийные	12КМ-30а АМН-А,Б	2	Отм.3.6	30м3/час	18м ст.ж.	19	П-82	1400об/мин КПД 70%
3	Насосы масляные уплотн. Генерат.	4МК-7×2	3	Отм.0.0	30м3/час	80м ст.ж.	11	П-51-2	2940об/м	1раб. 1рез. 1авар.
4	Насос гидроподъёма ротора	Г-12-26А	3		200л/м	63кгс/см	28	ВАО-81-6
5	Насос пусковой ПТН	III-8-25Б	1	Отм.5.0	5,8м3/ч	2,5кгс/см2	1,0	4А100S4УЗ	1430об/мин	1раб.
6	Маслобак основной	МБ-190-250	1	Отм.3.0					Ёмкость 53м3
7	Насос откачки масла  из м/б аварийного слива	12МО-9×4		Отм.–4.6				КО-21×4
8	Бак демпферный уплотнения генератора		1	Отм.17.5					Ёмкость 1м3
9	Бак подпиточный		1	Отм.10.2					Ёмкость 3,5м3
10	Бак-отстойник		1	Отм.-3,8					Ёмкость 1,5 м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
11	Бак грязного масла	БГМ	1	Отм.-2,0					Ёмкость 5м3
12	Маслобак ПТН		2	Отм.-5.5					Ёмкость 0,8м3
13	Маслобак авар. слива		1	Отм.-4,6					Ёмкость 75м3
14	Бак авар. маслоснабж. подш. турбины		7						=0,25; 0,88 =0,4/0,4 0,4
15	Маслоохладитель	МБ-190-250	4	Отм.0.0
16	Маслоохладитель	МО-2	4
17	Гидрозатвор	ЗГ-30	2	Отм.0.0
18	Вентилятор-эксгаустер	ЦВ-2	4	Отм.10.2
19	Клапан предохранит.	АГ-52-27	1
20	Центрифуга	ПСМ-1-3000	2	Отм.0.0
21	Фильтр-пресс	ФП2-3000	2	Отм.4.0
22	Дифференциальный регулятор	2ДРД-10	1	Отм.10.2
23	Фильтр масляный	4ФМ1	2	Отм.0.0

 

 

 

4.Постановка задачи по совершенствованию  режимов останова турбины, характеристики  естественного остывания

 

         Важнейшей характеристикой процесса  остывания турбин является характерная температура её цилиндров, при которой разрешается отключать подачу масла на подшипники, останавливать ВПУ, вскрывать подшипники и проточную часть турбины, вскрывать генератор, демонтировать тепловую изоляцию. Обычно в качестве характерной используют температуру наиболее горячей точки корпусов высокотемпературных цилиндров – в районе их паровпусков.   Детальное обоснование этой температуры ранее, как правило, не производилось, а её значение чаще всего задавалось  ”волевым”  способом, по интуитивным оценкам . При этом характерные температуры, устанавливаемые разными заводами и фирмами, не очень существенно отличались друг от друга, несмотря на заметные различия в конструкции турбин. Так, в практике отечественных турбостроительных заводов отключение ВПУ и системы смазки обычно разрешается при температуре 150–170ºС независимо от типа и конструкции турбины, способа остановки и других факторов .         

         Аналогичную картину мы наблюдаем  и при рассмотрении данных  по рассматриваемому вопросу,  относящихся к практике зарубежных турбостроительных фирм и компаний.

         Так, опыты  по расхолаживанию турбины 64МВт,  проведённые на электростанциях  ФРГ, указано, что к съёму  изоляции можно приступать после  снижения температуры металла  корпуса до 200˚С, а разборку турбины можно начинать при температуре 150ºС. Отмечается, что температура, при которой можно удалять тепловую изоляцию, в соответствии с инструкцией фирмы "Сименс" (изготовителя турбины) равна 200ºС. Вместе с тем уточнено, что подача масла на подшипники продолжается до снижения температур металла всей турбины ниже 100ºС; это же значение является условием начала работ по разборке турбины. В работе указана характерная температура – 150ºС – при достижении которой разрешено начинать ремонтные работы на турбинах "Инглиш Электрик "  мощностью от  200  до  500  МВт (параметры пара 16,3 МПа, 566 / 566С ). Эта же температура определяет возможность начала работ по ремонту и вскрытию турбин 125, 250, 600МВт (фирмы "Рато", "Рато – Шнайдер"), эксплуатируемых на электростанциях Франции. Сопоставление характеристик естественного остывания турбин с временем, затрачиваемым на этот процесс до температуры, при которой можно начать ремонтные работы на турбинах 200 – 1300 МВт фирмы, позволяет установить, что эта температура составляет около 200ºС.

         Таким образом, характерная температура,  при которой разрешается прекратить  подачу масла на подшипники  и начать их вскрытие, а также  разборку тепловой изоляции и  вскрытие проточной части, находятся  для турбин различных типов  и конструкций в сравнительно низком диапазоне – от 100 до 200ºС. Вместе с тем ни в одном из рассмотренных источников не приведено каких – либо  аргументов,   обосновывающих   величину  характерной температуры металла цилиндра, определяющих возможность отключения СС.

         Вместе  с тем величина рассматриваемой  температуры имеет принципиальное  значение с точки зрения продолжительности  простоя при выводе турбины  в ремонт, т.к. начало большинства  из них так или иначе возможно  только после отключения СС. При этом существенный эффект может дать даже небольшое повышение температуры в пределах диапазона 150 – 250ºС. Объясняется это известной закономерностью, в соответствии с которой количество теплоты отводимой от  металла турбины в окружающую   среду ,  пропорционально  разности  температур "металл – окружающая среда". С учётом этого нетрудно доказать, что скорость снижения температуры металла при его естественном остывании пропорционально разности этой температуры и температуры окружающего воздуха. Действительно, называемого "регулярного режима"

 

 

         где  t – текущее значение температуры металла , t _нач – его начальное

значение ; t _B – температура воздуха; m – темп остывания (величина, постоянная для данного цилиндра турбины ), τ - время остывания.

       

           Продифференцировав выражение (4.1) по временной переменной, получаем  скорость изменения температуры  металла:

     

          Подставим в последнее выражение  соотношение (4.1). Найдём окончательно:

 

  

         Таким образом, скорость остывания определяется, во – первых, самой температурой металла турбины: чем она ниже, тем меньше величина скорости остывания. Другим фактором, определяющим процесс остывания, является величина темпа "m". Сущность понятия станет ясной, если рассмотреть его значение для тела простой геометрической формы:

     

        

 

 где α  - коэффициент  теплоотдачи от тела к охлаждающему  агенту, усреднённый по всей поверхности  S тела; с – удельная теплоёмкость  материала тела, М – его масса;  ψ - коэффициент, характеризующий неравномерность распределения температуры в теле.

 Очевидно, что чем  выше масса тела (цилиндра турбины), чем совершеннее её тепловая  изоляция (меньше величина коэффициента  теплоотдачи), тем меньше величина  темпа остывания "m".

 Значения темпов остывания "m " для широкого круга турбин приведены в монографии. Используя их, можно вычислить скорость естественного остывания цилиндров турбины при интересующих нас температурах . Результаты таких расчётов для некоторых типов турбин при температуре окружающего воздуха 25ºС сведены в таблицу .

Приведённые данные свидетельствуют, что при естественном остывании  снижение температуры металла ЦВД  турбин мощностью 300 – 800 МВт на 10ºС в зоне 150ºС занимает от 9,1 до 11,0 ч , а  в зоне 200ºС – 7,7 до 8,2 ч. Для ЦСД турбин мощностью 300 МВт это время составляет 3,2 – 3,7 ч в диапазоне 200ºС и 4,5 – 5,1 ч в диапазоне 150ºС . Для ЦСД турбин мощностью 500 и 800 МВт это время составляет 6,5 -6,7 в диапазоне 200ºС и 9,1 – 9,4 – в диапазоне 150ºС.

Применение принудительного расхолаживания турбины влияет на количественные характеристики, но не меняет принципиально качественную картину . Необходимость достижения более низких температур металла в конце расхолаживания существенно увеличивает продолжительность процесса, так как в этой зоне падает интенсивность теплоотвода из-за снижения разности температур "охлаждающий агент – металл". Примечательно, что применение практически всех известных методов принудительного расхолаживания турбины наиболее просто решают проблему сравнительно быстрого снижения температур металла в зоне высоких температур ; расхолаживание турбины в зоне невысоких температур связано с определёнными проблемами. Так, расхолаживание турбин под нагрузкой позволяет сравнительно просто снизить температуру металла ЦВД до 230 – 250ºС и ЦСД – до 280 – 300ºС . Для более глубокого расхолаживания требуется применение других способов – воздушного или комбинированного . Поэтому повышение температуры металла цилиндров , при которой допустимо отключение системы смазки, даёт заметный эффект и при принудительном расхолаживании т.к. позволяет упростить его режимы и технологию .

Изложенные соображения  определили актуальность задачи определения  возможности повышения рассматриваемой  характерной температуры . Проведён целый ряд расчётных и экспериментальных работ, которые показали, что смазки, не всегда достаточно обоснована. Как правило, она установлена с очень большим запасом , и имеются значительные резервы для её снижения . Это послужило основанием для проведения систематических работ по обоснованному выбору рассматриваемой температуры для каждого конкретного типа турбин с последующим внесением изменений в инструкции  по их эксплуатации .

 

 

 

Характеристики  естественного остывания высокотемпературных  цилиндров паровых турбин в зоне низких температур

 

 

Наименование параметра	Обозначение	Размерность	Тип турбины, цилиндр
			К-  300 -240  ХТЗ		К-300-240 ЛМЗ			К-500-240-2			К-800-240
			ЦВД	ЦСД		ЦВД	ЦСД	ЦВД	ЦСД	ЦВД		ЦСД
Темп остывания	m	1/час	0,007 -0,0075	0,0155		0,0074-0,0083	0,0150-0,0170	0,0070- 0,0075	0,00875	0,0075		0,0085
Скорость остывания   при 250º С   при 200º С   при 150º С	ν1   ν1   ν1	град/час        град/час   град/час	1,5-1,65   1,2-1,35   0,91-,97	3,41   2,8   2,0		1,63-1,83             1,33-1,49   0,96-1,1	3,30-3,74   2,7-3,1   1,95-2,21	1,54-1,65   1,25-1,30   0,88-0,94	1,925   1,53   1,1	1,65   1,3   0,94		1,87   1,5   1,06
Время остывания на 10ºС   при 250º С    при 200º С   при 150º С	τ10   τ10   τ10	час   час   час	6,1-6,5   7,4-7,9   10,-11,0	2,9   3,6   5,0		5,5-6,1   6,7-7,5   9,3-10,4	2,7-3,0   3,2-3,7   4,5-5,1	6,1-6,5   7,6-8,2   10,7-11,3	5,2   6,5   9,1	6,1   7,6   10,6		5,3   6,7   9,4