Открытый доступ  Доступ для подписчиков

Эрозионная стойкость рабочих лопаток последних ступеней в турбинах ТЭС и АЭС РФ обычно обеспечивалась упрочнением их входных кромок (в том числе пластинами стеллита) в сочетании с периферийным и внутриканальным удалением капель влаги из проточной части отсосом в дренажи и на выхлоп. Эрозия в турбинах ТЭС резко возросла при переходе на манёвренную эксплуатацию с остановами на выходные дни и глубокой разгрузкой на ночь, особенно при наличии в ЧНД отборов на ПНД. По измерениям в турбинах ХТГЗ К-300-240 Ставропольской ГРЭС, эрозионный съём металла с упрочнённых входных кромок всего за пять пусков был больше, чем в течение года при нагрузках 150 - 300 МВт между этими пусками. Ещё более резко эрозия возросла с углублением ночных разгружений до 140 МВт. Причина возрастания эрозии - "компрессорный" режим последней ступени, характерный для малых расходов пара при холостом ходе и низких нагрузках, когда давление на выхлопе выше, чем внутри ЧНД, особенно при сбросах со срывом вакуума. Это парализует работу обеих систем влагоудаления, а также вызывает присосы влаги в ЧНД извне: - влага обратных токов выхлопа присасывается через парализованные тракты влагоудаления, переувлажняясь конденсатом из концевых уплотнений, а при холостом ходе - сбросами БРОУ, охладительными впрысками, конденсатом со стенок выхлопа и с верхних трубок конденсатора; - конденсат греющего пара ПНД вскипает и присасывается через отборы; - основной конденсат продавливается из конденсатора через дренажи ступеней и через гидрозатвор слива ПНД. Особенно высока эрозионная опасность в ЧНД турбин ТЭЦ. В отопительный сезон при закрытых регулирующих диафрагмах компрессорный режим с расходом меньше расхода холостого хода длится более полугода. Вне отопительного сезона к этому добавляется суммарная длительность ночных провалов электрической нагрузки. При сохранении отборов для горячего водоснабжения эрозия в последних ступенях ЧНД усиливается от появления влажности уже перед регулирующими диафрагмами, что вызывает "внепроцессную" конденсацию на диафрагмах и дисках из-за теплоотвода по их толщине, интенсивного в отсутствие разгрузочных отверстий. Для снижения эрозии рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин предложены апробированные и запатентованные профилактические мероприятия, выполнимые при капитальных ремонтах. Меры, отсекающие ЧНД на малых расходах от присоса влаги извне: - установка водоотбойников на деталях выхлопа с отводом влаги из зоны обратных токов; - перфорация рёбер выхлопа, снижающая их орошение и вброс водяной плёнки обратными токами; - установка сепараторов на сбросах БРОУ; - замена охладительных впрысков циркуляцией холодного пара через ЧНД; - установка обратных клапанов в гидрозатворе слива ПНД, в дренажах ступеней, в отборах, а также в тракте периферийного влагоудаления из ЧНД; - адаптация пусковых схем ПТУ к малым расходам в ЧНД. Меры, всережимно ослабляющие эрозию: - внедрение испарительного влагоудаления паровым обогревом полостей направляющих лопаток вместо внутриканального отсоса в конденсатор; - дренирование перепускных труб перед ЦНД; - удаление внепроцессного конденсата с диафрагм ЧНД, а на ТЭЦ - и с деталей ресиверов; - подавление внепроцессной конденсации за счёт каскадного дросселирования через диафрагменные уплотнения и отверстия дисков; - экранирование каминов; - обессоливание коррозийно-опасного первичного конденсата или его удаление из цикла ПТУ; - замена пайки стеллитовых пластин на электроприварку; - применение выступающих из ранжира рабочих лопаток как протекторов; Расходы генерирующих компаний на предлагаемое малозатратное техперевооружение с лихвой окупятся увеличением срока службы рабочих лопаток и повышением приёмистости ПТУ. Предложенные решения повысят рентабельность изготовителей запасных частей и ремонтных фирм.

турбина; пар; ЧНД; эрозия; манёвренность; модернизация; капитальный ремонт; окупаемость

Зыков Р. Э., Орлик В. Г., Мещеряков Д. К. Проблемы паровых турбин в современных условиях энергопотребления. - Сб. мат-лов конф. Института энергетики Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого "Неделя науки". - СПб.: Изд-во СПбПУ, 2019, С. 13-17.

Орлик В. Г. Эрозия рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин на пусковых и малорасходных режимах / В. Г. Орлик, Ю. Я. Качуринер, В. Ф. Червонный и др. // Электрические станции. 2007. № 4. С. 6-10.

Паровая турбина К-300=240 ХТГЗ / под ред. Ю. Ф. Косяка - М.: Энергоиздат, 1982.

Щегляев А. В. Паровые турбины: Изд. 5-е, доп. Б. М. Трояновским. - М: Энергия, 1976. - 268 с.

Кириллов И. И., Фаддеев И. П., Радик С. В. Эрозия выходных кромок рабочих лопаток осевых турбин, работающих на влажном паре // Теплоэнергетика. 1972. № 4. С. 38-41.

Лагун В. П., Симою Л. Л. Особенности работы последних ступеней ЦНД на малых нагрузках и холостом ходу // Теплоэнергетика. 1971. № 2. С. 21-34.

Фаддеев И. П. Эрозия влажнопаровых турбин. - Л.: Машиностроение, 1974. - 208 с.

Лагун В. П. Эрозия выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин / В. П. Лагун, Л. Л. Симою, Ю. В. Нахман и др. // Теплоэнергетика. 1977. № 10. С. 10-16.

Орлик В. Г., Резник Л. Б. Исследование эрозии выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней конденсационных турбин в условиях эксплуатации // Труды ЦКТИ. 1983. Вып. 205. С. 68-79.

Орлик В. Г. Подсос пара из концевых уплотнений на рабочие лопатки турбин / В. Г. Орлик, С. Я. Михайлов, Б. Б. Новиков, Л. Б. Резник // Теплоэнергетика. 1982. № 12. С. 53-55.

Орлик В. Г., Резник Л. Б. О причинах и мерах предотвращения эрозии выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней турбин К-300-240 // Энергетик. 1983. № 9. С. 8.

Качуринер Ю. Я. Комплекс программ "Влажный пар". Опыт использования программ ППП "Влажный пар" при проектировании и отладке энергетического оборудования // Тр. ЦКТИ. 1997. Вып. 292, т. 1. С. 20-34; т. 2. С. 61-70.

Аверкина Н. В. Особенности эрозионного износа рабочих лопаток последних ступеней турбин мощностью 300 МВт и выше / Н. В. Аверкина, Е. Б. Долгоплоск, Ю. Я. Качуринер, В. Г. Орлик // Теплоэнергетика. 2001. № 11. С. 34-40.

Долгоплоск Е. Б., Качуринер Ю. Я., Орлик В. Г. Снижение эрозии рабочих лопаток последних ступеней на действующих конденсационных установках: В сб. "Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования". Выпуск 12. - СПб.: Минэнерго РФ, ГОУ ДПО "ПЭИПК", НПО ЦКТИ, 2000. С. 122-135.

Готовский М. А. Анализ возможности заброса влаги в турбину из смешивающего ПНД при аварийном сбросе нагрузки турбоустановки / М. А. Готовский, Ю. Г. Сухоруков, В. Ф. Ермолов, Н. Н. Трифонов // Надёжность и безопасность энергетики. 2013. № 4. С. 50-58.

Божко В. В. Модернизация пусковой схемы для снижения эрозии рабочих лопаток паровых турбин и предотвращения массовых обрывов стеллитовых пластин / В. В. Божко, А. В. Горин, И. В. Зайцев и др. // Теплоэнергетика. 2017. № 3. С. 22-30.

Кантор З. И., Орлик В. Г., Розенберг С. Ш. Исследование плотности стыков диафрагм паровых турбин в условиях эксплуатации // Теплоэнергетика. 1977. № 7. С. 59-61.

Аверкина Н. В. Влажно-паровая эрозия дисков и валов паровых турбин / Н. В. Аверкина, И. В. Железняк, Ю. Я. Качуринер и др. // Электрические станции. 2010. № 8. С. 27-35.

Орлик В. Г. Исследование некоторых особенностей рабочего процесса паровых турбин и повышение его эффективности // В. Г. Орлик, Н. В. Аверкина, М. В. Бакурадзе и др. // Труды ЦКТИ. 1997. Вып. 281, т. 2. С. 91-101.

Качуринер Ю. Я., Орлик В. Г., Хоменок Л. А. Совершенствование и повышение эксплуатационной надёжности турбинных ступеней, работающих на влажном и абразивном потоках пара. Ч. I. Снижение эрозионного износа рабочих лопаток влажнопаровых ступеней. - СПб.: ПЭИПК, 2007. - 68 с.

Сандовский В. Б. Совершенствование последней ступени ЦНД турбин К-300, К-500 и К-800 ЛМЗ с учётом работы турбоустановок в переменной части графика нагрузки / В. Б. Сандовский, А. П. Огурцов, И. М. Смирнов и др. // Тр. ЦКТИ. 1984. Вып. 196. С. 36-39.

Шнеэ Я. И. Особенности работы турбин ной ступени с малым DСР/L в режимах малых нагрузок / Я. И. Шнеэ, В. Ф. Пономарёв, В. И. Фёдоров, Л. Н. Быстрицкий // Теплоэнергетика. 1971. № 1. С. 39 - 42.

Шнеэ Я. И. Основные результаты создания и газодинамических исследований последней ступени турбин К-500 и К-1000-60/1500 / Я. И. Шнеэ, Ю. Ф Косяк., В. Ф. Пономарёв и др. // Теплоэнергетика. 1978. № 9. С. 2-7.

Сандовский В. Б. К вопросу об образовании торового вихря у периферии турбинной ступени с малым DСР/L / В. Б. Сандовский, В. А. Харченко, Ю. А. Марченко, К. Я. Марков // Труды ЦКТИ. 1981. Вып. 184. С. 102-105.

Патент РФ 2 558743 С2. Часть низкого давления паровой турбины / В. Г. Орлик, И. А. Носовицкий, Ю. Я. Качуринер и др. // Бюл. Изобретения. 2015. № 22.

Фролов В. В., Троицкий А. А., Розанов Н. А. Экономичность влажнопаровых турбинных ступеней с обогреваемыми сопловыми лопатками // Тр. МЭИ. 1993. Вып. 663. С. 48-56.

Аверкина Н. В. Опыт промышленного применения обогрева направляющих лопаток для снижения эрозии влажнопаровых турбинных ступеней / Н. В. Аверкина, Ю. Я. Качуринер, В. Г. Орлик и др. // Электрические станции. 2004. № 2. С. 24-27.

РТМ 24.020.13-72. Расчёт охлаждения турбин с помощью ЭВМ. Температурные поля и гидравлика. - Л.: НПО ЦКТИ, 1972.

Патент РФ 2267617 С1. Способ удаления влаги из каналов направляющего аппарата влажнопаровой турбинной ступени / В. Г. Орлик, Ю. Я. Качуринер, Н. В. Аверкина и др. // Бюл. Изобретения. 2006. № 1.

Патент РФ 221607 С1. Устройство для очистки газа или пара 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 паровых турбин ТЭС и АЭС // Теплоэнергетика. 2012. № 9. С. 1-9.

Орлик В. Г. Снижение абразивной эрозии турбинных ступеней перегретого пара // В. Г. Орлик, Н. В. Аверкина, А. А. Азнабаев и др. Электрические станции. 2008. № 12. С. 33-40.

Патент РФ 2532086 С1. Часть низкого давления паровой турбины / В. Г. Орлик, И. А. Носовицкий, Ю. Я. Качуринер, В. М. Неуймин // Бюл. Изобретения. 2014. № 30.

Патент РФ 2540213 С1. Часть низкого давления паровой турбины / В. Г. Орлик, И. А. Носовицкий, Ю. Я. Качуринер, И. В. Шишминцев // Бюл. Изобретения. 2015. № 4.

Иванов А. В. Реконструкция паровой турбины К-300-240 ЛМЗ / А. В. Иванов и др. // Электрические станции.1997. № 5, С. 16-21.

Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с.

Зыков Р. Э., Мещеряков Д. К., Орлик В. Г. Эрозионный износ рабочих лопаток паровых турбин ЛМЗ типа ПТ и способы его уменьшения // Энергетик. 2019. № 4. С. 22-26.

Симою Л. Л., Эфрос Е. И., Гуторов В. Ф. Влияние режимов работы турбины Т-250/300-240 на уровень влажности в ступенях ЦНД // Электрические станции. 2005. № 6. С. 27-32.

Аверкина Н. В. Влияние теплоотвода через металлические детали на интенсивность эрозионных и коррозионных процессов в проточной части ЦНД паровых турбин / Н. В. Аверкина, Е. Б. Долгоплоск, Ю. Я. Качуринер и др. // Электрические станции. 1999. № 12. С. 20-23.

Аверкина Н. В. Особенности работы диафрагм влажнопаровых турбинных ступеней / Н. В. Аверкина, Ю. Я. Качуринер, Л. Л. Вайнштейн, В. Г. Орлик // Энергетик. 2002. № 12. С. 16.

Применение моторного режима на тепловых электрических станциях / Под ред. А. А. Мадояна. - М.: Энергия, 1980, - 256 с.

Богданов А. Б. Проблемы энергосбережения в России // Энергорынок. 2005. Июнь. С. 52-56.

Бекман Г., Гилли П. Тепловое аккумулирование энергии: пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 272 с.

Сафонов Л. П. Обеспечение глубокой электрической разгрузки теплофикационных энергоблоков с сохранением отпуска теплоты внешним потребителям / Л. П. Сафонов, А. А. Пискарёв, С. И. Мочан, Д. М. Будняцкий // Тр. ЦКТИ. 1990. Вып. 259. С. 50-53.

Семёнов В. Н. Концентрирование примесей в первых каплях конденсата и жидких плёнках при расширении пара в турбине с пересечением линии насыщения // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 4. С. 48-51.

Василенко Г. В., Сутоцкий Г. П., Конторович А. Х. Зависимость надёжности работы турбин от качества первичного конденсата // Теплоэнергетика. 1984. № 4. С. 34-37.

Ратнер А. В., Зеленский В. Г. Эрозия материалов энергетического оборудования. - М.-Л.: Энергия, 1966.

А.С. СССР 1290000. Паротурбинная установка / Л. Х. Конторович, В. Г. Орлик, И. А. Рогальская, Л. Б. Резник // Бюл. Изобретения. 1987. № 6.

А.С. СССР 1344919. Система продувки энергетической установки / Л. Х. Конторович, В. Г. Орлик, И. А. Рогальская // Бюл. Изобретения. 1987. № 38.

А.С. СССР 1449673. Способ удаления примесей из рабочей среды паротурбинной установки с регенеративными отборами / Л. Х. Конторович, В. Г. Орлик, И. А. Рогальская // Бюл. Изобретения. 1989. № 1.

Абдрахманов Р. Г., Цыплинов Ю. А., Людвиницкий С. В. Восстановление эрозионно-изношенных входных кромок рабочих лопаток последних ступеней ЦНД паровых турбин из сталей 20Х13Ш и 15Х11МФШ методом ручной аргонно-дуговой сварки // Энергетик. 2013. № 7. С. 50-52.

Дорогов Б. С. Эрозия лопаток в паровых турбинах. - М.-Л.: Энергия, 1965. - 95 с.

Щедролюбов В. Л. Эрозионный износ входных кромок рабочих лопаток ЦНД мощной паровой турбины ТЭС. Сопоставление способов упрочнения / В. Л. Щедролюбов и др. // Энергетик. 2017. № 10. С. 40-44.