Огурцов А.П. Паровые турбины ЛМЗ сверхкритических параметров

Подождите немного. Документ загружается.

12-в бак горячего конденсата (БГК); 13—от насосов бака запаса конден-

сата (БЗК); 14 —нормальная подпитка; 15 -аварийная подпитка; 16-в конденса-

тор; 17-впрыск конденсата от КЭН-2; 18 -в деаэратор; 19-на калориферы; 20-на

ПНД-2; 21-на обогрев фланцев и шпилек ЦВД и ЦСД; 22-на эжекторы и уплот-

нения приводных турбин ПТН и ТВД.

279

280

Проверку готовности ПСБУ и ПСБУ СН необходимо проводить

перед каждой растопкой котла до его заполнения водой, при этом убе-

диться, что вентили на подводе воды на впрыски закрыты, что грузы на

предохранительных клапанах сбросного трубопровода ПСБУ СН и

коллектора собственных нужд блока установлены в отрегулированных

местах и сами клапаны в исправном состоянии, что в паропроводах

свежего пара отсутствует давление, что включены все контрольно-

измерительные приборы и подано напряжение на приводы пускосброс-

ных устройств, что паровые и водяные клапаны ПСБУ и ПСБУ СН

свободно перемещаются при дистанционном воздействии на их привод

с блочного щита управления, что действия защит и блокировок пускос-

бросных устройств соответствуют требованиям специальных инструк-

ций.

Во время работы блока следят за положением регулирующих

клапанов и вентилей на впрысках. Они должны быть закрыты при за-

крытых паровых клапанах.

Предохранительные клапаны сбросного паропровода ПСБУ СН

и коллектора собственных нужд блока настроены на срабатывание при

давлении 2,07 МПа. Настройку предохранительных клапанов следует

производить после монтажа, ремонта и с периодичностью не реже

1 раза в 6 мес.

Предохранительные клапаны ПСБУ настраиваются путем пода-

чи пара от постороннего источника при установленной временной за-

глушке со стороны сбросного трубопровода, которая после настройки

клапана должна быть удалена.

Пускосбросные устройства должны включаться в работу автома-

тически, а в случае отказа автоматики, защит или блокировок их функ-

ции должен взять на себя оператор.

Графики пуска турбины К-800-240 представлены на рис. 13.15.

Двухбайпасные пусковые схемы. В связи с запросами зару-

бежных заказчиков турбины мощностью 200, 300 и 500 МВт ЛМЗ

должны были устанавливаться в энергоблоках с котлами иностранных

фирм, которые требовали при пусках большого расхода пара через

промперегреватель в процессе растопки котла и работы его на частич-

ных нагрузках. Схема такого блока получила название двухбайпасной,

так как включает байпас ЦВД в виде линий, соединяющих главные па-

ропроводы с паропроводами холодной части промежуточного перегре-

ва, с установкой на них БРОУ-1, и байпас ЦСД—ЦНД турбины в виде

линий, соединяющих горячие паропроводы системы промперегрева с

конденсатором, с установкой на них БРОУ-2 (Рис. 13.16). Производи-

тельность БРОУ-1 часто достигает 100%, и клапаны ее при этом могут

выполнять роль предохранительных клапанов свежего пара котла.

Рисунок 13.15. Графики пуска турбины К-800-

240-3 при различных исходных

температурах металла ЦВД и ЦСД:

а-из холодного состояния;

б-после остановки на 32-46 ч.;

в-после остановки на 5 ч.

281

Рисунок 13.16. Двухбайпасная пусковая схема блока:

1 и 2-основной и промежуточный перегреватели котла; 3 и 4—

стопорный и регулирующий клапаны ЦВД; 5 и 6—стопорный и регулирующий

клапаны ЦСД; 7— пароприемное устройство конденсатора; 8 и 9—обратные

клапаны и их байпасы; 10-дренажи пароперепускных труб.

Такая схема обладает одним бесспорным преимуществом: при

пусках блока из любого теплового состояния растопка котла на конден-

сатор турбины производится в обвод турбины и обеспечивает получе-

ние практически любых параметров свежего пара и пара промперегре-

ва, которые требуются для пуска турбины. С тем чтобы исключить

взаимодействие растопочного пара промперегрева на ЦВД и РВД тур-

бины, за ЦВД устанавливаются обратные клапаны. Растопка котла на

конденсатор производится при достижении в конденсаторе определен-

ного вакуума и при работе турбины в режиме валоповорота. В связи с

наличием в системе промперегрева большого количества пара и невоз-

можностью отключения этой системы в момент пуска турбины (так как

промперегреватель котла находится в зоне высоких температур) потре-

бовалась разработка новой технологии пуска турбины—с подачей пара

не в ЦВД, а в ЦСД. При этом ЦВД при наборе частоты вращения и в

процессе частичного нагружения находится в так называемом беспаро-

вом режиме и подключается в работу только по достижении опреде-

ленной нагрузки, зависящей от теплового состояния ЦВД и состав-

ляющей от 15 до 30% номинальной нагрузки турбины.

В начальный период постановки задачи о работе ЦВД турбины в

беспаровом режиме отсутствовали данные о нагреве проточной части

турбин при работе в беспаровом режиме, а также были неясны способы

и возможности длительной работы в таком режиме. Поэтому длитель-

ность беспарового режима жестко ограничивалась заводскими инст-

рукциями: допустимое время работы составляло несколько минут.

282

С целью изучения нагрева проточной части ЦВД турбин были

разработаны специальные термопары для контроля за температурой

пара и металла и методика таких измерений. При этом обеспечивалась

возможность контроля температуры пара по ступеням с помощью спе-

циальных малоинерционных термопар, горячие спаи которых устанав-

ливались непосредственно в каналы диафрагм. Термопары по металлу

устанавливались на направляющих лопатках, на теле и на ободе диа-

фрагм. При этом была разработана надежная схема вывода таких тер-

мопар из проточной части ЦВД, обеспечивающая длительный контроль

и работу термопар в процессе испытаний и эксплуатации турбины.

Первые измерения производились во время режимных испыта-

ний турбин К-200-130-1 Прибалтийской ГРЭС. Эти испытания показа-

ли, что нагрев ступеней зависит от давления пара в ЦВД, т.е. от его

плотности. При различном давлении были получены допустимые вре-

мена работы этого ЦВД в беснаровом режиме. К моменту потребности

в таких схемах был накоплен некоторый опыт по работе ЦВД турбин

других мощностей и параметров в беспаровом режиме. Это позволило

разработать технологию такого режима. Возможность длительной ра-

боты ЦВД турбин на рабочей частоте вращения в беспаровом режиме

может обеспечиваться двумя путями: созданием в ЦВД вакуума или

расхода охлаждающего пара. Первый путь получил наименование ва-

куумного режима работы ЦВД, второй—работы с противотоком. Для

возможности работы ЦВД в таких режимах потребовались следующие

дополнения к пусковым схемам: во-первых, создание линий, соеди-

няющих ЦВД с конденсатором, и, во-вторых, установка байпасов на

обратных клапанах, расположенных за ЦВД (см. рис. 13.16). Наличие

этих элементов позволяет создать в ЦВД вакуумный или противоточ-

ный режим при длительной работе турбины на холостом ходу для элек-

трических испытаний генератора, а также при пусках или при сбросах

нагрузки.

Рисунок 13.17. Температурное состояние ЦВД турбины К-300-240 при дли-

тельной работе на холостом ходу под вакуумом:

1-температура пара в камере регулирующей ступени; 2, 3, 4—температура пара

в III, VI и IX ступенях; t

п.тр.

-температура перепускных труб;

хпп

-температура пара в паропроводах холодного промперегрева.

Так, например, при работе ЦВД турбины типа К-300-240 в ЦВД

283

создавалось давление 20—40 кПа. При электрических испытаниях ге-

нератора турбина длительно (около 17 ч) работала на холостом ходу.

Изменения температур по проточной части носили довольно плавный

характер (рис. 13.17). Температура пара в регулирующей, III и VI сту-

пенях к концу длительной работы в беспаровом режиме повысилась

примерно на 50

С и достигла 150—155

С, а в IX ступени—на 75

С и

достигла 185° С.

На рис. 13.18 показано изменение температур в ЦВД турбины

типа К-300-240 при работе в противоточном режиме. Из анализа дан-

ных по изменению температур в проточной части ЦВД следовало, что

оба режима обеспечивают надежную работу ЦВД во время всего пе-

риода отключения. Применение каждого из них должно соответство-

вать решаемой в процессе пуска задаче. Например, при необходимости

сохранить температурное состояние ЦВД на определенном уровне сле-

дует применять вакуумный режим работы, и, наоборот, при необ-

ходимости повысить температуры в ЦВД можно применить противо-

точный режим работы. Возможности применения противоточного ре-

жима ограничиваются работой БРОУ-1, так как при пусках горячей

турбины на противоток можно подавать пар только с температурой,

превышающей температуру металла ЦВД и РВД, а она ограничена ус-

ловиями работы БРОУ-1, т.е. температурой пара за ним.

Рисунок 13.18. Изменение температур в ЦВД турбины К-300-240 при

работе на холостом ходу под противотоком при Рпп=1 МПа,

хпп

=220

С(обозначения см в подписи к рис. 13.17)

Создание двухбайпасных пусковых схем и обеспечение возмож-

ности новой технологии пуска турбин потребовали также изменений в

системе автоматического регулирования турбины (САР). При этом бы-

ла введена так называемая перестройка САР, которая обеспечивает

уверенное отключение или подключение ЦВД в необходимый момент

284

285

пуска или при сбросе нагрузки при достижении определенного значе-

ния управляющего давления в системе регулирования турбины.

Во избежание ошибочных действий персонала при работе ЦВД в

беспаровом режиме, которые могут привести к перегреву элементов

РВД и ЦВД, в турбинах для двухбайпасных схем введена защита по

беспаровому режиму. В этой защите в качестве импульса берутся пока-

зания термопар, измеряющих температуру пара в ЦВД. При превыше-

нии определенной температуры пара эта защита воздействием на авто-

матические стопорные клапаны отключает турбину.

При отработке режимов пуска турбин в двухбайпасных пуско-

вых схемах решались также следующие важные вопросы:

1. Выбор давления в системе промперегрева. С одной стороны,

эта величина задается и определяется конструкцией котла, с другой—

обеспечивается соотношением открытия БРОУ-1 и БРОУ-2, с треть-

ей—определяет возможности прогрева ЦВД при противотоке и момент

включения ЦВД в работу. Испытаниями было установлено, что опти-

мальным давлением для различных видов пусков для ЦВД с петлевой

схемой потока основного пара является давление от 0,5 до

1,2 МПа.

2. Выбор мощности, при которой необходимо включать в работу

ЦВД. Так как ЦВД включается в работу автоматически и в течение ко-

роткого времени, а расход пара на турбину в этот момент уже составля-

ет 15 —30% номинального, то неправильный выбор мощности может

привести либо к высоким скоростям прогрева ЦВД и РВД, либо к их

недопустимому расхолаживанию. Результаты испытаний позволили

выбрать соответствующие критерии оптимального подключения ЦВД.

Определяющим при этом является выбор такой мощности при подклю-

чении, при которой температура пара в камере регулирующей ступени

турбины незначительно отличается от температуры металла ЦВД в

этой зоне.

3. Выбор мощности турбины в период после включения в работу

ЦВД. Испытания показали, что если после включения ЦВД недоста-

точно загружен по пару, то по проточной части в зоне последних сту-

пеней начинается интенсивный рост температур пара, который может

привести к отключению ЦВД защитой по беспаровому режиму. Если

наблюдается такой рост температур на последних ступенях, необходи-

мо повысить нагрузку и расход пара через ЦВД, тогда в ЦВД устанав-

ливается нормальный процесс расширения пара по проточной части.

4. Наладка совместной работы котла и турбины в режимах пуска,

останова и при сбросах и набросах электрической нагрузки. Необходи-

мость такой наладки связана с особенностями котлов, турбин и элемен-

тов пусковой схемы.

В итоге пусконаладочных работ и испытаний были получены

следующие преимущества двухбайпасной схемы с точки зрения повы-

286

шения маневренности турбин и энергоблоков:

¾ возможность качественного прогрева системы промперегрева,

паропроводов холодных и горячих линий и самого промперегрева-

теля;

¾ быстрое и надежное получение параметров и расхода свежего

пара и пара после промежуточного перегрева при пусках турбины

из любого теплового состояния;

¾ возможность качественного прогрева ЦВД и РВД при пусках хо-

лодной и неостывшей турбины за счет создания противоточного по-

тока пара путем открытия байпасов обратных клапанов при наличии

высокого давления пара в системе промперегрева в период работы

турбины в режиме валоповорота или на частотах вращения вплоть

до номинальных;

¾ улучшение условия прогрева перепускных труб, стопорных кла-

панов, ЦСД и РСД за счет повышенного расхода пара через них при

пусках турбины подачей пара в ЦСД;

¾ улучшение условий работы последних ступеней ЦНД за счет по-

вышенного расхода пара при работе турбины с отключенным ЦВД,

что особенно важно в период работы турбины на малорасходных

режимах. Это обстоятельство как способствует снижению темпера-

туры пара на последних ступенях, так и уменьшает подсос влаги и,

следовательно, снижает эрозию выходных кромок рабочих лопаток

последних ступеней;

¾ исключение практически полностью проблемы возникновения

термических напряжений в РВД и ЦВД при сбросах нагрузки, так

как при выходе на холостой ход или на нагрузку собственных нужд

ЦВД выключается из работы;

¾ улучшение условий работы системы обогрева фланцев и шпилек

ЦВД и ЦСД, так как появляется источник пара высокой температу-

ры и невысокого давления—паропроводы горячих линий системы

промперегрева.

Ниже приводится описание последовательности пуска из холод-

ного состояния турбин, установленных в двухбайпасной схеме:

1) турбина подготавливается к пуску блока в соответствии с ин-

струкцией по эксплуатации;

2) растапливается котел, а образующийся растопочный пар через

БРОУ-1 и БРОУ-2 направляется в конденсатор турбины до получения

пара «толчковых» параметров (рис. 13.19). Необходимо следить за тем,

чтобы температура пара за БРОУ-2 была не выше 200

С и не ниже

160° С, а вакуум не хуже 73 кПа (550 мм рт. ст.);

3) открываются дренажи или специальные паропроводы, соеди-

няющие ЦВД с конденсатором турбины;

4) после достижения температурой пара значения, превышающе-

го на 80

С температуру металла стопорных клапанов ЦВД, путем от-

287

крытия байпасов ГПЗ при открытых стопорных клапанах плавно про-

греваются (одновременно с растопкой котла) перепускные трубы ЦВД

до 250° С и коробки стопорных клапанов до 200° С;

5) после достижения температурой пара после промперегрева

значения, на 80

С превышающего температуру стопорных клапанов

ЦСД открытием стопорных клапанов ЦСД прогреваются перепускные

трубы ЦСД до 180

С;

6) после достижения в холодных нитках промперегрева темпера-

туры 190

С путем постепенного открытия байпасов обратных клапанов

за ЦВД и плавного повышения давления в ЦВД, прогревают противо-

током ЦВД до 140

С и перепускные трубы от регулирующих клапанов

ЦВД до ЦВД до 150

С;

7) после достижения устойчивых «толчковых» параметров

пара перед турбиной открытием регулирующих клапанов ЦСД начи-

нают набор частоты вращения согласно графику пуска. При n=17-20 с

-1

байпасы обратных клапанов закрывают и в ЦВД устанавливается ваку-

ум. Частоту вращения валопровода повышают до 50 с

-1

. Прогрев на

холостом ходу производится в течение 25—30 мин. ЦВД при этом на-

ходится в беспаровом режиме под вакуумом. Необходимо следить за

состоянием ЦВД по температуре и давлению пара в камере регули-

рующей ступени и на выхлопе ЦВД Защита по беспаровому режиму

ЦВД должна быть включена;

8) убедившись в нормальной работе турбины, проводят синхро-

низацию генератора и включают его в сеть, набирают нагрузку 10, ...,20

МВт и прогревают ЦСД на этой нагрузке. При этом необходимо сле-

дить за наличием вакуума в ЦВД;

9) поднимают нагрузку до 15—20%, при этом производят пере-

стройку регулирующих клапанов и включают ЦВД в работу с нормаль-

ным протоком пара.

Технология пуска турбины из неостывшего (горячего) состояния

следующая (рис. 13.19, б):

1) подготовив турбину и турбоустановку к пуску энергоблока в

соответствии с инструкцией, растапливают котел, сбрасывая пар через

БРОУ-1 и ВРОУ-2 в конденсатор с целью получения необходимых

«толчковых» параметров. При этом нужно следить за тем, чтобы тем-

пература за БРОУ-2 была не выше 200

С, а вакуум не хуже 73 кПа

(550 мм рт. ст.);

2) открывают дренажи, стопорные клапаны ЦВД и ЦСД и плавно

прогревают перепускные трубы от стопорных до регулирующих клапа-

нов ЦВД и ЦСД открытием байпасов ГПЗ;

3) проверяют, что в ЦВД турбины вакуум и защита по беспаро-

вому режиму ЦВД введены в работу;

4) производят перестройку регулирующих клапанов ЦСД на ре-

жим пуска (опережающее открытие) и после достижения устойчивых

288

«толчковых» параметров пара перед турбиной открытием регулирую-

щих клапанов ЦСД набирают частоту вращения валопровода до 50 с

-1

соответствии с графиком пуска. При этом следят за наличием вакуума в

ЦВД и за состоянием ЦВД по температуре и давлению в камере регу-

лирующей ступени, в проточной части и на выхлопе ЦВД;

5) убедившись в нормальной работе турбины на холостом ходу,

проводят синхронизацию генератора и включают его в сеть. Набирают

нагрузку 10—20 МВт и выдерживают турбину на этой нагрузке, со-

гласно графика пуска, для прогрева остывших элементов турбины,

удерживая ЦВД на этом режиме под вакуумом;

6) поднимают нагрузку до 20-30% путем открытия регулирую-

щих клапанов ЦСД в нормальное положение (параллельное открытие с

регулирующими клапанами ЦВД). При нагружении ЦВД подключается

в работу на нормальный проток пара.

7) дальнейшее нагружение турбины производится согласно гра-

фика пуска открытием регулирующих клапанов турбины и повышени-

ем параметров и расхода пара котла.

Приведенная выше технология пуска турбин в двухбайпасных

пусковых схемах, разработанная ЛМЗ, применяется уже более 15 лет на

турбинах, поставленных для зарубежных блоков мощностью 200, 300 и

500 МВт с котлами различных зарубежных фирм.

Конструктивные мероприятия по обеспечению высокой ма-

невренности турбин. Для обеспечения все возрастающих требований к

маневренности мощных паровых турбин, наряду с описанной выше

методикой расчетных исследований температурных полей, удлинений,

зазоров и температурных напряжений в элементах турбин при пере-

ходных режимах, а также совершенствованием тепловых и пусковых

схем турбин и энергоблоков, ЛМЗ проводит непрерывное совершенст-

вование конструкций турбин для возможности осуществления их быст-

рых и надежных пусков из различных тепловых состояний и других

режимов маневрирования. При этом в длительной эксплуатации про-

верены и широко применяются следующие конструктивные решения:

¾ двухстенные конструкции ЦВД и ЦСД;

¾ узкие фланцы горизонтального разъема ЦВД и ЦСД;

¾ симметричные паровпуски ЦВД и ЦСД;

¾ дополнительный обогрев фланцев и шпилек ЦВД и ЦСД;

¾ управление относительными удлинениями роторов за счет пода-

чи пара соответствующей темпера туры на концевые уплотнения

ЦВД и ЦСД;

¾ устранение насадных втулок в зоне концевых уплотнений РВД и

концентраторов в виде тепловых канавок и малых радиусах галте-

лей на роторах;