Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Решение проблемы абразивной эрозии ступеней ЦВД и ЦСД турбин с промперегревом

В. Г. ОРЛИК, И. И. БЕЛЯКОВ, В. В. БОЖКО, Ю. Я. КАЧУРИНЕР, И. А. НОСОВИЦКИЙ, А. В. КОНДРАТЬЕВ, О. В. ДМИТРИЕВ

Аннотация


Высокотемпературные ступени ЦВД или ЦСД изнашиваются абразивными осколками окалины - легко восстанавливающейся защитной оксидной плёнки магнетита с внутренних стенок перлитных трубок перегрева свежего пара или промежуточного перегрева, не теряющих от этого прочности при расчётных температурах до 565 °С. Проблема обострилась при переходе на манёвренную эксплуатацию с частыми пусками, поскольку окалина отслаивается при пускоостановочных теплосменах и выносится из трубок в паропроводы возрастающим расходом пара при пуске и взятии нагрузки, когда в турбину попадает в сотни раз больше окалины, чем при постоянной нагрузке. Усилению окалинообразования способствуют малорасходные пусковые режимы пароперегревателей. Для пароперегревателей промежуточного перегрева пара такие режимы неизбежны в энергоблоках с однобайпасной пусковой схемой, преобладающих в РФ, что и обусловило наибольшую актуальность проблемы абразивного износа именно ступеней ЦСД. Первые ступени ЦВД подвержены абразивному износу в энергоблоках с прямоточными котлами, имеющих ограничения пускового расхода пара через первичные пароперегреватели. Проанализированы следующие варианты решения проблемы абразивной эрозии. Замена ХМФ трубок аустенитными. На ТЭС с аустенитными трубками эрозии нет, так как оксиды не отслаиваются, но цена трубок в 4 раза выше, что делает пароперегреватель на 30 % дороже. Замена однобайпасной пусковой схемы на двухбайпасную. Обвод ЦВД исключит беспаровой режим промперегрева, снижая количество окалины, а обвод ЦСД сбросит её остатки в конденсатор. Затраты на дополнительные БРОУ, трубопроводы и монтаж - порядка 100 млн руб. Модернизация штатной однобайпасной схемы с сепарацией окалины перед ЦСД. Выполнен и запатентован проект модернизации стоимостью порядка 30 млн руб., окупаемый за 3 года. Эффективные сепараторы-уловители типа тройник расположены перед ЦСД в трубопроводах или в пусковых байпасах дополнительных пусковых задвижек. Последнее обеспечит улавливание окалины, выносимой при пусках, и исключит потери давления под нагрузкой, возникающие, если сепараторы установлены на паропроводах. Для снижения эрозии ступеней при штатных пусковых схемах энергоблоков с перлитными пароперегревателями рекомендовано выполнить перенос надбандажных козырьков на следующую ступень для межвенцовой сепарации окалины, а в процессе пуска избегать безрасходных режимов пароперегревателей и производить их надлежащую продувку.

Ключевые слова


пар; турбина; эрозия; абразив; окалина; уловители; модернизация; steam; turbine; erosion; abrasive; scale; catchers; modernization

Полный текст:

PDF

Литература


О причинах эрозионного износа лопаток первой ступени ЦВД и ЦСД турбин К-200-130 ЛМЗ и К-160-130 ХТГЗ / В. П. Маркин, Г. Т. Школьник, М. И. Лужнов, М. Б. Грубер // Теплоэнергетика. 1969. № 1. С. 35-38.

Паули В. К. О влиянии режимных факторов прямоточных котлоагрегатов на скорость износа элементов проточной части турбин // Электрические станции. 1996. № 12. С. 26-32.

Паули В. К. Некоторые проблемы организации нейтрально-кислородного водного режима котлоагрегатов ТЭС // Электрические станции. 1996. № 12. С. 20-26.

Зенкевич Ю. В., Сергеев В. Ф., Пискарёв А. Ф. Причины повреждения лопаток регулирующей ступени турбины К-200-130 // Энергомашиностроение. 1968. № 4. С. 6-9.

Хаимов В. А., Качуринер Ю. Я., Воропаев Ю. А. Эрозионный износ твёрдыми частицами проточной части ЦСД-1 турбин Т-250/300-240 // Электрические станции. 2004. № 4. С. 33-41.

Снижение абразивной эрозии турбинных ступеней перегретого пара / В. Г. Орлик, Н. В. Аверкина, А. А. Азнабаев и др. // Электрические станции. 2008. № 12. С. 14-20.

Дейч М. Е., Филиппов Г. А., Лазарев Л. Я. Атлас профилей решёток осевых турбин. - М.: Машиностроение,1965. - 96 с.

Баммерт К., Зандстеде Х. Влияние неточностей изготовления и шероховатости поверхности лопаток на характеристики турбины // Труды ASME. 1976. № 1. С. 33-41.

Yun Yong Il, Park Il Young, Song Seung Jin. Performance degradation due to blade surface roughness in a single-stage axial turbine // Trans. ASME. J. Turbomach. 2005. № 1. Pp. 137-143.

Анализ изменения эксплуатационной экономичности цилиндров турбины методом расчёта характеристик на ЭВМ / С. Ш. Розенберг, Г. В. Жуковский, Л. А. Хоменок, З. Н. Тихонова // Труды ЦКТИ. 1982. Вып. 196. С. 64-70.

Коллинз С. Пути улучшения характеристик паровых турбин // Мировая электроэнергетика. 1995. № 4. С. 15-17.

Орлик В. Г., Перминов И. А. Оценка эффективности отдельных цилиндров по результатам тепловых испытаний и выявление резервов дальнейшего повышения экономичности паровых турбин // Труды ЦКТИ. 1984. Вып. 214. С. 20-24.

Определение изменения экономичности цилиндров паровых турбин / И. А. Лазутин, М. Г. Таращук, Н. Н. Новиков, Э. И. Кульков // Теплоэнергетика. 1983. № 4. С. 63-64.

Sumner W. J., Vogan J. H., Lindinger R. J. Reducing solid particle erosion damage in large steam turbines: Proc. Amer. Power Conf., Apr. 22-24, 1985, pp.196-212 // Турбостроение. 1986. № 5.

McCloskey T. H. Minimising solid particle erosion in power plant steam turbines // Power engineering. 1989. № 8. Pp. 35-38.

McCloskey T. H. Reduce blade failures to boost steam turbines availability // Power. 1983. № 9. Pp. 61-63.

Casey G. E., Sterling J. A., Fels H. Chemical cleaning for solid particle erosion redaction of steam turbine components: Pap. № 229 Corrosion'91, 11-15 March, Cincinnati, Ohio [Houston (Tex.)]: NECE, 1991, pp.8 // Турбостроение. 1992. № 5.

Попов А. Б. Основные причины повреждения высокотемпературных поверхностей нагрева энергетических котлов // Теплоэнергетика. 2011. № 2. С. 13-19.

Резинских В. Ф., Школьникова Б. Э. Перспективные стали для пароперегревателей котлов СКД // Теплоэнергетика. 2000. № 10. С. 39-43.

Reinhard K. Schaeden an Dampfturbinen infolge Festkoerpererosion // Brown Boweri Mitt. 1977. № 6. P. 339-342.

Ikeda K., Watanabe O., Miyazaki M. || Therm. And Nucl. Power. 1985. № 12. Pp. 1289-1296 // Электрические станции. 1986. № 10. С. 47.

Паровые турбины сверхкритических параметров ЛМЗ / В. И. Волчков, С. А. Г. Вольфовский, И. А. Ковалёв и др.; Под ред. А. П. Огурцова и В. К. Рыжкова. - М.: Энергоатомиздат,1991. - 384 с.

Капелович Б. Э. Эксплуатация паротурбинных установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 304 с.

Орлик В. Г., Будняцкий Д. М. О снижении себестоимости электроэнергии: Сб. докладов 3-й всеросс. конф. "Реконструкция энергетики-2011". - М.: ООО "ИНТЕХЭКО", 7-8.06.11. с. 53-57.

Патент 5111663 (USA) Turbine start-up particulate separator / Brandon R. E.

Лебедюк Г. К., Вальдберг А. Ю., Громова М. П. Коленный каплеуловитель // Промышленная и санитарная очистка газов. 1971. № 1. С. 7-8.

Забелин Н. А. Исследование сепарации влаги в подводящих и перепускных трубах паровых турбин. - Автореферат дис. ...канд. техн. наук. - Л.: ЛПИ, 1982.

Патент 2213607 (РФ). Устройство для очистки пара или газа от инородных включений / В. Г. Орлик, Л. Л. Вайнштейн, А. А. Азнабаев // Бюл. изобретения. 2003. № 28.

Качуринер Ю. Я., Носовицкий И. А., Орлик В. Г. Малозатратные мероприятия, повышающие надёжность и экономичность действующих паровых турбин // Теплоэнергетика. 2012. № 9. С. 36-43.

Патент 6237341 (США). Boiler scale collecting device before steam turbine / Masami K., Yoshitaka U., Akihiro S. et al.

Патент 2631960 (РФ). Паротурбинная установка / В. Г. Орлик, И. А. Носовицкий, Т. Б. Бужеев // Бюл. Изобретения. 2017. № 28.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


© 1998 – 2023 НТФ «Энергопрогресс»


Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

                

Выставки: