Огурцов А.П. Паровые турбины ЛМЗ сверхкритических параметров

Подождите немного. Документ загружается.

Рисунок 13.8. Зависимость

температуры пара в диафрагме

последней ступени ЦНД от

температуры пара, поступаю-

щего в ЦСД, и давления в кон-

денсаторе при работе турбины

К-800-240-3 на холостом ходу.

Рисунок 13.9. Конструкция смотрового окна, устанавливаемого в ЦНД:

1-корпус турбины; 2-винт; 3-фланец; 4-защитное оргстекло; 5-кольцо;

6-смотровое стекло; 7-прокладка; 8-оправка.

к исчезновению видимых капель воды и тумана во всех выходных пат-

рубках, и их внутренние поверхности стали сухими.

2. Концевые уплотнения турбины. При температуре пара на кон-

цевые уплотнения ЦНД ниже 160

С наблюдался вынос струек и капель

воды из конуса обоймы уплотнений в корневую зону последних ступе-

ней в виде кольцевого циркулярного душа. При повышении температу-

ры пара в коллекторе уплотняющего пара выше 160

С и поддержании

ее в пределах 160—180

С влага из уплотнений не выделяется.

3. Впрыски в пароприемном устройстве конденсатора. Испыта-

ния показали, что при пусках из холодного состояния их включать не

надо. Частичное открытие задвижек на этих впрысках необходимо при

пусках из неостывшего и горячего состояний, когда температура пара

после ПСБУ становится выше 140—160

С. В связи с этим в дальней-

269

шем запорная арматура на этих впрысках была заменена на регули-

рующую и было введено автоматическое управление конечными впры-

сками в ППУ в зависимости от температурного состояния выхлопных

патрубков ЦНД.

4. Сбросы воды от КЭН I и II ступеней в верхнюю часть конден-

сатора (выше уровня пароприемных устройств). С целью устранения

влаги, поступающей к рабочим лопаткам последних ступеней, сбросы

от КЭН (и все другие сбросы воды) были перенесены из верхней части

конденсатора в нижнюю.

Температурные испытания проточных частей ЦНД паровых тур-

бин 300, 500 и 800 МВт позволили исследовать работу ЦНД и их по-

следних ступеней в малорасходных режимах и разработать как эффек-

тивные методы охлаждения ЦНД, так и мероприятия по снижению эро-

зии выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней.

Рисунок 13.11. Результаты измерений температур в рабочей лопатке последней

ступени длиной 1200 мм экспериментального натурного ЦНД при работе

на малорасходном режиме (частота вращения ротора 50 с

-1

, давление

в конденсаторе 7,85 кПа, расход пара 8,1 кг/с):

О—температура пара; •—температура металла °С

В турбинах ЛМЗ с рабочими лопатками последних ступеней

длиной 960 мм для охлаждения выходных патрубков и лопаток исполь-

зуется подсос пара и мелкодисперсной влаги из верхней части конден-

сатора к рабочим лопаткам в малорасходных режимах. Этот способ

лучше применяемого другими заводами и фирмами водяного форсу-

270

271

ночного охлаждения, так как позволяет исключить избыточную влагу в

зоне последней ступени.

Для исследования температурного состояния паровых потоков в

зоне последней ступени ЛМЗ применяются также специальные термо-

гребенки, устанавливаемые за последней ступенью в двух взаимно пер-

пендикулярных направлениях (рис. 13.10).

С помощью такой термооснастки исследованы температурные

поля в ЦНД турбин мощностью 300, 800 и 1200 МВт, и в их проточных

частях на различных режимах и получены зависимости температур от

расхода пара в ЦНД, от вакуума, частоты вращения и температуры пара

перед ЦНД. Представляют значительный интерес температурные поля

в рабочих лопатках последних ступеней (рис. 13.11).

13.3. ПУСКОВЫЕ СХЕМЫ.

В состав пусковой схемы блока кроме основных элементов па-

роводяного тракта тепловой схемы включают, специальные устройства

и трубопроводы, используемые только при пусках, остановках и сбро-

сах нагрузки. Характеристики и количество этих устройств зависят от

конструктивных особенностей оборудования и в первую очередь котла

и турбины. Пусковая схема обеспечивает ту или иную технологию рас-

топки котла и пуска котла.

Однобайпасные схемы. В СССР турбины ЛМЗ. как правило,

устанавливают по однобайпасной схеме блоков с применением техно-

логии пусков турбин паром скользящих параметров, при которой в

процессе пуска после достижения определенных значений происходит

постепенное нарастание расхода, давлений и температур свежего и

вторично перегретого пара. Такая технология обеспечивает благопри-

ятные условия прогрева турбины при пуске и способствует снижению

пусковых потерь. К недостаткам однобайпасной схемы следует отнести

ограниченный расход пара через промежуточный пароперегреватель

котла и необходимость обеспаривания системы промперегрева в на-

чальный период пуска турбины. Это часто ставит создателей котлоаг-

регата в затруднительное положение, и для ряда топлив оказывается

сложным выбор места расположения и конструкции пароперегревателя

котла.

На рис. 13.12 представлена упрощенная пусковая схема моно-

блока 300 МВт с прямоточным котлом. По условиям надежности тем-

пературного режима и гидродинамики парообразующих экранов котла

растопочный расход питательной воды должен быть не менее 30% но-

минального, а давление среды в экранах должно поддерживаться на

уровне, близком к рабочему.

Для обеспечения режима пуска турбины паром скользящих па-

раметров котел оснащен встроенным пусковым узлом, в состав которо-

го входят встроенная задвижка (ВЗ), встроенный сепаратор (ВС) и тру-

272

бопроводы с дроссельными клапанами подвода среды к ВС (Др-1),

сброса влаги (Др-2) и отвода пара из ВС (Др-3).

В начале пуска ВЗ закрыта. Ее открывают после исчерпания

пропускной способности пускового узла и достижения давления свеже-

го пара, близкого к номинальному. С помощью клапана Др-1 поддер-

живается давление в парообразующих экранах котла. Регулирование

сброса влаги из ВС клапаном Др-2 обычно ведут так, чтобы вместе с

влагой отводилось и некоторое количество пара. При достижении тем-

пературы среды перед ВЗ 410

С закрытием клапана Др-2 осуществля-

ется перевод котла на прямоточный режим. Клапан Др-3, так же как и

ВЗ, при остановке блока закрывается, что позволяет обеспарить пере-

греватель и избежать скопления конденсата в нем.

При пуске блока после достижения в ВС определенного давле-

ния и степени сухости пароводяной смеси открытием клапана Др-3

осуществляют подключение пароперегревателя и прогрев паропрово-

дов. Пароводяная смесь из ВС через Др-2 сбрасывается в растопочный

расширитель Р-20. Для утилизации теплоты при пуске блока пар из

Р-20 направляется в деаэратор. При пусках после ночных и кратковре-

менных остановок до открытия клапана Др-3 в Р-20 выделяется пара

больше, чем нужно для деаэратора. Избыточный пар по специальной

линии сбрасывается в конденсатор. Загрязненная вода из Р-20 в на-

чальный период пуска сбрасывается в циркуляционный водовод, а по

достижении заданного качества— направляется в конденсатор.

В схеме предусмотрен байпас турбины (ПСБУ) для сброса све-

жего пара в обвод турбины в конденсатор при пуске блока или при

сбросе нагрузки на турбине. При пуске блока сброс пара через ПСБУ

производится до тех пор, пока температура свежего пара не достигнет

значения, требуемого графиком пуска турбины. Для эффективного про-

грева главных паропроводов отвод пара на ПСБУ должен осуществ-

ляться возможно ближе к главным паровым задвижкам (ГПЗ) или к

стопорным клапанам турбины. Пропускная способность ПСБУ обычно

принимается по режиму пуска энергоблока из горячего состояния, при

котором температура свежего пара должна быть повышена до мини-

мальной, а расход его равен расходу питательной воды. Такая же про-

пускная способность (около 30% номинальной) требуется от ПСБУ при

сбросе нагрузки на турбине до холостого хода или до нагрузки собст-

венных нужд.

Рисунок 13.12. Пусковая схема моноблока 300 Мвт:

1,2-основные и пусковые впрыски свежего пара; 3,4-аварийные и пусковые

впрыски в тракт ПП; 5-подвод пара в КСН; 6-пар на уплотнения турбины;

-пар на ПТН; 8,9-подпитки котла; 10,11-сбросы конденсата; 12-от БЗК;

13-на БОУ; 14-от БОУ; обозначение линий: с-сбросной; р-растопочный.

273

Одноступенчатое байпасирование турбины со сбросом свежего

274

пара непосредственно в пароприемные устройства конденсатора при-

менено в СССР в качестве типового решения для всех энергоблоков

мощностью 200, 300, 500, 800 и 1200 МВт. Такое схемное решение

учитывалось при проектировании котлов этих энергоблоков. Поэтому

их промежуточные перегреватели размешены в зоне пониженных тем-

ператур газов. При этом допускается длительная работа этих котлов на

режимах с нагрузкой 30% номинальной без охлаждения промежуточ-

ных перегревателей паром, т.е. при сбросах нагрузки или до подачи

пара в турбину при пуске.

Для прогрева системы промежуточного перегрева и для ее обес-

паривания в схеме предусмотрены специальные линии сброса пара из

горячих паропроводов промежуточного перегрева в конденсатор,

сбросные клапаны которых открываются автоматически при закрытии

стопорных клапанов ЦСД.

Для прогрева системы промежуточного перегрева между глав-

ными паропроводами и холодными паропроводами промежуточного

перегрева устанавливается специальная РОУ ограниченной паропроиз-

водительности. В представленной на рис. 13.12 типовой пусковой схе-

ме моноблока 300 МВт для прогрева системы промперегрева при от-

сутствии РОУ для пусков из холодного состояния подается пар от рас-

топочного расширителя или применяется так называемый совмещен-

ный прогрев, при котором подается пар в ЦВД, систему промперегрева

и по сбросным линиям—в конденсатор; турбина при этом работает на

частоте вращения 800 об/мин при обеспаренных ЦСД и ЦНД. Этот

способ имеет ряд недостатков и применяется на ограниченном числе

блоков 300 МВт.

При пуске энергоблока, работающего с однобайпасной пусковой

схемой, принята следующая технология пусков турбин.

Пуск из холодного состояния. По этому режиму турбина пус-

кается, если температура нижней половины ЦВД в зоне паровпуска

ниже 150

С.

После включения в работу валоповоротного устройства, подачи

пара на уплотнения и наборе вакуума производится растопка котла со

сбросом свежего пара через ПСБУ в конденсатор турбины. При этом

прогреваются главные паропроводы, а при открытии байпасов ГПЗ—

стопорные клапаны ЦВД и перепускные трубы от них к регулирующим

клапанам.

Путем открытия РОУ производится прогрев системы пром-

перегрева с отводом пара через сбросные клапаны ЦСД в конденсатор.

При этом производится также прогрев ЦВД и перепускных труб от ре-

гулирующих клапанов до ЦВД.

После завершения прогрева трубопроводов свежего пара, систе-

мы промперегрева, перепускных труб ЦВД, ЦВД, стопорных и регули-

рующих клапанов производится пуск турбины по графику пуска из хо-

лодного состояния (рис. 13.13,а). Для улучшения условий прогрева ци-

линдров и управления относительными удлинениями роторов включа-

ется в работу система обогрева фланцев и шпилек ЦВД и ЦСД.

После выполнения проверок работы систем турбины на холо-

стом ходу производится синхронизация турбогенератора, включение

его в сеть и нагружение турбины согласно графику пуска.

Пуски из неостывшего и горячего состояний. В зависимости

от теплового состояния турбины режимы пуска подразделяются на сле-

дующие виды: из поостывшего состояния, из горячего состояния и по-

сле кратковременной остановки.

Подготовка к пуску турбины и вспомогательного оборудования

производится так же, как и при пуске из холодного состояния. Перед

пуском турбины производится прогрев корпусов стопорных клапанов,

если их температура более чем на 50° С ниже температуры металла

паровпуска ЦВД. Прогрев стопорных клапанов и перепускных труб

между стопорными и регулирующими клапанами производится при

достижении температуры пара перед ГПЗ на 80° С выше температуры

корпусов стопорных клапанов открытием байпасов ГПЗ и дренажей

пароперепускных труб. Регулирующие клапаны при этом закрыты. При

пусках из горячего состояния прогрев стопорных клапанов и паропере-

пускных труб не производится.

Рисунок 13.13. Графики пуска

турбины К-300-240 из

различных тепловых состояний:

а-из холодного состояния;

б-после остановки на 48ч.;

в-после остановки на 8ч.

275

276

Температура свежего пара до подачи в турбину должна быть на

80—10

С выше температуры металла паровпуска ЦВД, но не выше

номинальной.

Прогрев системы промперегрева производится при всех пусках

после простоев более 8 ч. Этот прогрев заканчивается при выравнива-

нии температур металла трубопровода горячего промперегрева перед

стопорными клапанами ЦСД и корпуса ЦСД в зоне паровпуска и пре-

вышении к концу прогрева температуры пара перед стопорными кла-

панами ЦСД над температурой металла корпуса ЦСД в зоне паровпус-

ка на 70

С.

После завершения прогрева трубопроводов, достижения пуско-

вых параметров свежего пара и пара промперегрева, требуемых графи-

ками пуска, система промперегрева обеспаривается. После проверки

отсутствия искривления вала при давлении в конденсаторе не более

8 кПа приступают к пуску турбины подачей пара в ЦВД и ЦСД. Набор

частоты вращения и нагружение турбины производится согласно гра-

фику пуска. Работа турбины на холостом ходу ограничивается

Первоначальная нагрузка турбины после включения генератора

и сеть при пусках из неостывшего и горячего состояний определяется

температурой пара в камере регулирующей ступени: при правильно

выбранной первоначальной нагрузке температура пара в регулирую-

щей ступени не должна снижаться, для того чтобы не было расхолажи-

вания ЦВД. Нагружение турбины до выхода котла на прямоточный

режим производится на скользящих параметрах пара с постепенным

повышением давления и температуры свежего пара и пара промперег-

рева.

Принципиальная пусковая схема, предназначенная для монобло-

ков с паровыми турбинами типа К-800-240, выполнена однобайпасной

с одним ПСБУ и одним пускосбросным устройством собственных нужд

(ПСБУ СН) (рис. 13.14). Схема рассчитана на применение сепаратор-

ных режимов пуска блока и растопки котла из любых тепловых состоя-

ний, на удержание блока и работе при сбросах нагрузки до собствен-

ных нужд или холостого хода.

Встроенные в тракт котла сепараторы с дроссельными устройст-

вами предназначены для получения пара скользящих параметров при

пусках турбины из различных тепловых состояний. Встроенные сепа-

раторы рассчитаны на пропуск 30% номинального расхода среды. Из

встроенных сепараторов пароводяная смесь поступает в растопочный

расширитель Р-20 с давлением 2 МПа. В начальный период пуска за-

грязненная вода из расширителя сбрасывается в циркуляционные водо-

воды, а при достижении требуемого качества конденсата схема пере-

ключается на подачу воды в водоприемный коллектор конденсатора.

Пар из расширителя может направляться в коллектор собственных

нужд блока, непосредственно в паровой коллектор деаэраторов, а также

277

может сбрасываться в конденсатор.

При пусках и остановках блока, сбросах нагрузки и холостом

ходе, когда паропроизводительность котла превышает расход пара че-

рез турбину, пар из паропровода свежего пара через ПСБУ сбрасывает-

ся в конденсатор. Пропускная способность ПСБУ 375 т/ч при расчет-

ных параметрах пара 15,7/0,98 МПа и 560° С.

ПСБУ СН—такой же пропускной способности, рассчитано на

давление пара за ним 3,92 МПа. Пар из паропровода свежего пара через

ПСБУ СН (рис. 13.14) и дроссельные шайбы Ш-1 и Ш-2 подводится в

коллектор собственных нужд для питания деаэраторов, уплотнения

основной и вспомогательных турбин, калориферов, турбоприводов пи-

тательных насосов и других потребителей. Избыточное количество па-

ра, пропускаемое ПСБУ СН, сбрасывается в конденсатор из участка

паропровода между шайбами Ш-1 и Ш-2 по сбросному трубопроводу,

на котором установлены задвижка, регулирующий клапан и впрыски-

вающий пароохладитель. Суммарная пропускная способность ПСБУ и

ПСБУ СН соответствует производительности котла после сброса на-

грузки турбины до холостого хода и снижения давления пара перед ней

до 16-17 МПа. Температура пара, сбрасываемого в пароприемные уст-

ройства конденсатора, не должна превышать 200

С. Для обеспечения

этого требования на впрыск ПСБУ и ПСБУ СН подается вода от про-

межуточных ступеней питательных насосов. Кроме того, пар после

РКС и непосредственно в пароприемных устройствах конденсатора

дополнительно увлажняется водой от КЭН-II ступени. ПСБУ СН пред-

назначено также и для прогрева системы промежуточного перегрева

путем подачи пара после пароохладителя ПСБУ СН в трубопроводы

холодного промперегрева через отключающие сблокированные за-

движки.

В пусковой схеме предусмотрены специальные сбросные клапа-

ны для сброса пара из трубопроводов горячего промперегрева перед

стопорными клапанами ЦСД в конденсатор, за счет чего производится

необходимый прогрев всего тракта промперегрева и обеспаривание его

при сбросах нагрузки.

Автоматическое включение ПСБУ и ПСБУ СН производится

при срабатывании любой из защит, переводящих котел на растопочную

нагрузку вследствие отключения турбины или перевода ее на холостой

ход. При повышении давления первичного пара в паропроводе, подво-

дящем пар к ПСБУ до 24,9 МПа, также происходит его автоматическое

включение. Действие блокировок при автоматических включениях и

отключениях ПСБУ и ПСБУ СН в данной схеме не рассматривается.

Рисунок 13.14. Типовая пусковая схема моноблока 800 МВт с котлом

ТГМП-240 и турбиной К-800-240-3: 1-коллектор 1,05 МПа и 250 С; 2-коллектор

1,05 МПа и 400 С; 3-коллектор собственных нужд; 4-на мазутное хозяйство;

5—из 4 отбора турбины; 6-из 3 отбора турбины; 7-к турбовоздуходувке котла

(ТВД); 8-на мазутные форсунки 9-на уплотнения ЦНД и ЦСД; 10-на уплотне-

ния ЦНД; 11-в циркуляционные водоводы;

278