Основным результатом для Рязанской ГРЭС – как участника энергетического рынка – является возможность расширения спектра сжигаемых углей, что, несомненно, скажется на себестоимости продукции.

На основании результатов проведенных испытаний специалистами ООО “Политехэнерго” по согласованию с Рязанской ГРЭС была проведена дополнительная модернизация устройства нижнего дутья. Весь объем работ был проведен в текущий ремонт блока в августе – сентябре 2002 г. Дополнительная модернизация заключалась в увели- чении аэродинамического “носа” устройства ввода нижнего дутья и соответственно в уменьшении зазора между кромкой “носа” и дефлектора. Цель проведенной модернизации – уменьшение тепловых потерь с механическим недожогом за счет снижения горючих в провале.

После последнего текущего ремонта в феврале 2003 г. на котле были проведены эксплуатационные испытания, во время которых зафиксирована нагрузка блока 298 МВт. Максимальное значение температуры, измеренное в топке во время испытаний, составило 1357°С на отметке 12 м. Температуры газов в поворотных камерах котла по показаниям штатных приборов находились на уровне 795 – 810°С.

Потери тепла с уходящими газами q2 составили 11,49% при проектном значении, равном 13,8%, потери тепла с механическим недожогом q4 = 0,13% при проектном значении, равном 0,35%. В качестве топлива использовался уголь Бе-

резовского разреза с калорийностью 3640 ккал кг, при влажности топлива 35%, зольности 6,5% и содержании серы 0,5%. Концентрация NOõ в дымовых газах (при = 1,4) составила 219 мг м3. Все расчеты потерь проводились в соответствии с методиками, использовавшимися для расчетов во время комплексных испытаний котла.

После проведенной реконструкции энергоблок ст. ¹ 2 отработал 7500 ч при среднесуточной эксплуатационной нагрузке 220 – 240 МВт. За весь указанный промежуток времени остановов котла для расшлаковки не проводилось ни разу. Периодические осмотры конвективных шахт котла свидетельствуют об отсутствии каких-либо золовых отложений на конвективных поверхностях нагрева котла.

За все время работы после реконструкции котла, включая проведенные испытания, энергоблок ни разу не останавливался из-за появления свищей в трубах нижней радиационной части котла. После годового опыта эксплуатации так и не нашло подтверждения предположение о возможном абразивном износе труб в нижней части топки. Измерения, проводимые специалистами лаборатории металлов и сварки Рязанской ГРЭС во время ремонтных кампании и периодических остановов блока, ни разу не зафиксировали какого-либо утонения труб холодной воронки.

Таким образом, реконструкцию, проведенную на котлоагрегате П-59 ст. ¹ 2 Рязанской ГРЭС, следует признать успешной и эффективной в плане повышения бесшлаковочной мощности котлов.

Диагностика металла и восстановление деталей оборудования на Рязанской ГРЭС

Гурылев О. Ю., èíæ.

Рязанская ГРЭС

По мере увеличения наработки энергетического оборудования происходит старение металла, прежде всего, работающих при высоких температурах в условиях ползучести деталей. Для обеспе- чения их надежности необходим тщательный, достоверный контроль состояния этих деталей.

По приказу РАО “ЕЭС России” с 1995 г. Рязанская ГРЭС входит в группу отраслевых образцов стареющих ТЭС, на базе которых проводятся обкатка и доработка технологий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию энергооборудования, отработавшего парковый ресурс. В соответствии с отраслевой программой обеспечения живучести стареющих ТЭС на Рязанской ГРЭС внедрена и освоена компьютерная информационно-эксперт-

ная система ISP по определению категории опасности и возможности дальнейшей надежной эксплуатации гибов паропроводов, работающих в условиях ползучести, с учетом параметров и истинного состояния металла.

Для определения состояния металла гибов лабораторией металлов и сварки (ЛМС) станции производятся все неразрушающие виды контроля, предусмотренные действующими руководящими документами. Наиболее показательной из них является диагностика по микроструктуре, которая позволяет достоверно выявлять повреждаемость на стадии образования микродефектов (микропор) с характерным размером 1 – 3 мкм.

16	2003, ¹ 12

Микроструктурная диагностика производится ЛМС путем контроля:

структуры и микроповрежденности металла непосредственно на паропроводах переносным мобильным компьютерным комплексом;

микроповрежденности металла методом реплик; структуры и микроповрежденности металла по образцам, который позволяет определить микроповрежденность. Отбор микрообразцов произво-

дится электроискровым методом (ðèñ. 1). Характеристики состояния металла по резуль-

татам контроля вносятся в компьютерную инфор- мационно-экспертную систему ISP, позволяющую проводить индивидуальное наблюдение за каждым гибом.

Микроструктурный мониторинг и в целом ин- формационно-экспертная система внедрены на станции фирмой “Живучесть ТЭС”.

На Рязанской ГРЭС, как и на многих энергопредприятиях России, в связи с известными экономическими и технико-организационными факторами, эксплуатируются турбины, рабочие лопатки которых содержат опасные концентраторы напряжений. В сегодняшних экономических условиях замена изношенных деталей весьма проблематич- на как так, является делом дорогостоящим.

Ответственные элементы паровых турбин тепловых электростанций эксплуатируются в экстремальных условиях воздействия коррозионной среды. Эрозионно-коррозионные процессы, вызываемые влажно-паровым потоком, сокращают ресурс деталей и снижают надежность эксплуатации этих элементов и турбин в целом.

Наиболее интенсивно изнашивающимися и дорогостоящими элементами проточной части являются рабочие лопатки. Стоимость комплекта лопаток последней ступени роторов среднего и низкого давления К-300-240 ЛМЗ, К-800-240 ЛМЗ состав-

1 ( , , 2

ляет более 2,7 млн. руб. Интенсивные износы входных и выходных кромок лопаток сопровождаются возникновением опасных концентраторов напряжений, повышающих вероятность внезапных разрушений лопаток.

Современные способы активной и пассивной защиты лопаток не всегда удовлетворяют эксплуатационным требованиям.

В этой связи ВТИ и Рязанская ГРЭС совместно разработали метод и создали технологию упрочнения и восстановления лопаток турбин.

Технология электроискрового легирования (ЭИЛ) обеспечивает восстановление живучести поврежденных лопаток в зонах повреждений входной кромки на длине почти 600 мм и выходной кромки на длине до 800 мм (ðèñ. 2).

Работы по нанесению защитно-упрочняющих покрытий могут проводиться:

à)

á)

3 , , , , ' "

. 0 , , . 0

2003, ¹ 12

17

à) á)

& 4 . 0 , , . 0

на облопаченном роторе непосредственно на турбоагрегате без вскрытия крышки цилиндра че- рез конденсатор;

на облопаченном роторе непосредственно на турбоагрегате при вскрытой крышке цилиндра;

на облопаченном роторе, находящемся на опорах на ремонтной площадке;

на новых или демонтированных лопатках в условиях мастерской.

К настоящему времени технология ЭИЛ реализована на 24 ступенях турбоагрегатов ст. ¹ 1 – 6. При этом восстановлена живучесть свыше 2400 лопаток. Из них семь ступеней (670 лопаток) – дважды, одна ступень (96 лопаток) – трижды. В условиях мастерской упрочнено пять новых комплектов и восстановлено более 150 демонтированных лопаток, в том числе, на облопаченном роторе непосредственно на турбоагрегате без вскрытия крышки цилиндра через конденсатор – две ступени (192 лопатки).

Кроме лопаток последних ступеней, ЭИЛ-по- крытия нанесены в отдельных случаях при обнаружении промывов также на лопатки регулирующей ступени высокого давления и 13-й ступени низкого давления.

Преимущества метода электроискрового легирования: отсутствие нагрева материала лопаток; формирование слоя до 0,25 мм; локальность нанесения покрытия на любом протяжении входной и выходной кромок; мобильность оборудования за счет небольших габаритов (600 400 200 мм) и массы (до 15 кг); высокая производительность (до 15 лопаток в смену); оперативная обучаемость персонала технологическим приемам и навыкам.

Применение защитно-упрочняющих покрытий методом электроискрового легирования обеспечи-

вает уменьшение средней скорости износа лопаток почти в 2 раза за период до следующего ремонта (восстановления защитного слоя).

На Рязанской ГРЭС освоена технология газопламенного нанесения защитно-упрочняющих покрытий. Газопламенное напыление является одним из способов обработки поверхности материалов (ðèñ. 3). Основное назначение напыления – защита от коррозии различных конструкций, изношенных поверхностей деталей машин и инструмента. Напылением можно наносить покрытия с самыми различными свойствами (теплостойкие, теплоизоляционные, износостойкие, кор- розионно-стойкие, электроизоляционные и др.).

На Рязанской ГРЭС проведены работы по восстановлению сальниковых рубашек бустерных насосов. Ранее вместо изношенных покупались новые или рубашки изготавливались в механическом цехе. Как показал опыт эксплуатации бустерных насосов, сальниковые рубашки выходят из строя через 6 – 7 мес и их приходится заменять. Восстановленные методом напыления эти детали эксплуатировались 8 мес. Кроме этого, газопламенным способом упрочняются: штоки арматуры, сальниковые рубашки насосов, шейки валов, посадочные места уплотнителъных колец клапанов и др. Восстановлено и передано для установки на рабочее оборудование более 160 деталей семи наименований.

Основной особенностью технологии является более прочное (в 3 – 5 раз) сцепление покрытия с основным металлом.

Использование рассмотренных в статье методов диагностики и восстановления деталей позволило повысить надежность ответственного оборудования ГРЭС и уменьшить ремонтные расходы.

18	2003, ¹ 12

Сетевые компьютерные тренажеры для подготовки операторов энергоблоков 260 МВт Рязанской ГРЭС

Гурылев О. Ю., èíæ.

Рязанская ГРЭС

По данным ОРГРЭС суммарная мощность турбинного оборудования, исчерпавшего свой парковый ресурс, к 2005 г. достигнет 46,3% установленной мощности Центрэнерго, а к 2010 г. увеличится до 58,6%. Для обеспечения энергетической безопасности Центрального региона России в рассматриваемый период реализуется техническая политика продления паркового ресурса оборудования ТЭС. Прежде всего, это касается мощных конденсационных блоков ГРЭС. Продлен парковый ресурс оборудования: Конаковской ГРЭС (8 300 МВт), Костромской ГРЭС (4 300 МВт), Черепетской (4 140 МВт), Каширской ГРЭС (3 300 МВт), Щекинской ГРЭС (2 200 МВт).

Продление паркового ресурса достигается в результате комплекса работ по реконструкции и замене оборудования, диагностике его остаточного ресурса, внедрению нового поколения АСУ ТП, повышению качества обучения и натренированности оперативного персонала.

В документах РАО “ЕЭС России” отмечается высокая доля вины оперативного персонала, особенно персонала котлотурбинных цехов, в авариях, повреждениях оборудования, технологических нарушениях. Доля аварий по вине персонала на современном этапе развития энергетики по некоторым оценкам составляет от 15 до 40%, а нарушений в работе по вине персонала – от 25 до 80%.

Повышение качества обучения и натренированности оперативного персонала, постоянное поддержание его профессиональных навыков на высоком уровне обеспечивают резкое снижение отказов и аварий по его вине.

Существующая система непрерывной подготовки, переподготовки и повышения квалификации персонала энергопредприятий регламентируется руководящими документами электроэнергетической отрасли (РД 34). Однако ряд из них вследствие структурных изменений в отрасли явно устарел. Это не позволяет энергопредприятиям перейти на качественно новый уровень организации подготовки персонала средствами новых информационных технологий путем создания собственного структурного подразделения – учебнотренировочного пункта (УТП).

Сегодня в этом направлении значительных успехов достигли отечественные АЭС, которые в период постановки их под контроль МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии)

были вынуждены в кратчайшие сроки создать собственные УТП или УТЦ (учебно-тренировочный пункт, центр) в качестве самостоятельных структурных подразделений, укомплектовать их штатом инструкторов и методистов из числа высококвалифицированных специалистов, активно внедрять новейшие информационные технологии. В настоящее время при каждой АЭС функционирует на постоянной основе УТП или УТЦ, выполняя весь непрерывный цикл работы с персоналом: отбор, обу- чение, специальную подготовку, переподготовку, повышение квалификации, аттестацию.

Очевидно, что для ТЭС также необходимо создание собственных УТП. УТП как самостоятельное структурное подразделение обеспечит выполнение требований руководящих документов в части подготовки персонала. Внедрение компьютерных технологий позволит приблизить процесс получения знаний, навыков и умений к реальному рабочему месту оператора.

Ï

Ï

Ò

Ñ

Ñ

Ò

Ï

Ï

Ì Ì

Ì Ì

ÑÏÎ

ÑÏÎ

ÏÓ

ÏÓ

(ÐÌ ÌÝÁê)

(ÐÌ ÌÝÁò)

ÀÐÌ

Ïð

! ( , 5 , - , "

5 ' %

Ï – приборы; Ò – тренды; Ñ – табло сигнализации; Ì – мнемосхемы; ÑÏÎ – система поддержки оператора; ÏÓ – пульт управления; ÀÐÌ – автоматизированное рабочее место инструктора; Ïð – принтер

2003, ¹ 12

19

6 7 8 9 : 7; ,

Следует отметить, что оперативный персонал крайне заинтересован в компьютеризации процесса собственной подготовки, прежде всего, по таким направлениям:

обучение на должность; проверка знаний; противоаварийная подготовка;

оперативное информационное обеспечение. Наиболее эффективным средством подготовки

оперативного персонала энергопредприятий, с точки зрения комплексного приобретения знаний, навыков и умений, являются тренажерные системы. В настоящее время доминирует подход, предполагающий проведение противоаварийных тренировок с помощью компьютерных тренажерных систем (КТС). Классификационный анализ существующих КТС по методам математического моделирования управляемого технологического процесса и форме имитации рабочего места оператора позволяет выделить три основных направления развития компьютерных тренажеров:

полномасштабные функционально-аналитиче- ские тренажеры (ФАТ);

локальные (участковые) ФАТ; логические тренажеры (ЛТ).

Полномасштабные ФАТ функционально предназначены для обучения и тренировки оперативного персонала в составе смены (с участием персонала различных цехов) ведению режимов пусковых, нормальных и с отклонениями.

Локальные ФАТ прежде всего имеют целью отработку действий оператора при управлении отдельными технологическими системами.

Логические тренажеры предполагают обуче- ние и тренировку последовательности выполнения операций определенной оперативной задачи.

С 2002 г. на Рязанской ГРЭС для целей подготовки оперативного персонала активно разрабатываются и внедряются перечисленные КТС.

За прототип взят пылеугольный блок 260 МВт [котлоагрегат Пп-990/255 (П-59)], турбина К-300-240 ЛМЗ, поверхностные ПНД, деаэратор на 7 кгс/см2, РОУ 255/40, схема пылеприготовления прямого вдувания с молотковыми мельницами типа ММТ и инерционными сепараторами, топливо: бурый уголь (мазут, газ).

На основании принципа декомпозиции прямоточный котельный агрегат СКД типа П-59 с нали- чием вспомогательных технологических систем, обеспечивающих его нормальное функционирование во всех эксплуатационных режимах, рассматривается как совокупность моделей процессов, аппаратов, механизмов, систем, взаимосвязанных по каналам поступления внешних управляющих воздействий, внешних и внутренних возмущений. С этих позиций котлоагрегат представляет следующую совокупность взаимосвязанных математиче- ских моделей в виде отдельных программных модулей, описывающих:

топочные процессы; состояние газовоздушного тракта;

гидродинамику и теплообмен рабочей среды по тракту котлоагрегата;

питание топливом (газовое кольцо, мазутное кольцо, паровое кольцо, пылеугольный тракт);

состояние растопочного узла в режимах пуска; положение запорно-регулирующей и предохра-

нительной арматуры; управление арматурой, агрегатами и механиз-

мами; срабатывание сигнализации, блокировок, защит.

Особенностью рассматриваемой модели котлоагрегата является моделирование его состояния во всех режимах работы не как отдельно выделенного объекта численного исследования, а как неразрывной части управляемых технологических процессов энергоблока единой динамической системы.

20	2003, ¹ 12

Базовый вариант КТ (ðèñ. 1) предусматривает два рабочих места обучаемых для подготовки машинистов энергоблока по котлу (ÌÝÁê ) и по турбине (ÌÝÁò ).

Тренажер рассчитан для работы в локальной или корпоративной сети ТЭС под управлением Windows 98 или Windows 2000 в одноранговой сети Microsoft.

Для имитации структуры блочного щита управления конфигурация тренажера предусматривает оптимально пять-восемь мониторов для размещения моторных и информационных полей на одном рабочем месте подготавливаемого оператора (органы управления – один; схемы – один, два; приборы контроля – один, два; сигнализация

– один; тренды – один). В состав тренажера входит выделенное автоматизированное рабочее место (АРМ) инструктора тренировки.

В объем моделирования компьютерного тренажера входят: технологические схемы и оборудование блока; система контроля и управления; система защит и блокировок оборудования; перечень режимов нормальной эксплуатации; перечень нарушений и отказов в работе оборудования блока; пределы моделирования; удаленное автоматизированное рабочее место (АРМ) инструктора для подготовки, управления и протоколирования результатов тренировки.

Перечень моделируемых режимов нормальной эксплуатации предусматривает:

пуски из любого теплового состояния; нагружение и разгружение блока во всем энер-

гетическом диапазоне его работы; останов блока с расхолаживанием и без расхо-

лаживания турбины.

Пределы моделирования тренажера включают: выполнение подготовительных, пусковых и остановочных операций; ручное, дистанционное и автоматическое управление оборудованием в нормальных, с отклонениями и аварийных режимах работы блока в соответствии с положениями инструкции по эксплуатации энергоблока-прототипа.

Íà ðèñ. 2 изображены фрагменты оконного меню АРМ инструктора для задания нарушений и отказов в работе регулирующих клапанов.

Перспективы развития и становления имитационного математического моделирования всережимной динамики сложных управляемых технологических систем в аспекте разработки КТС открывают пути для создания и внедрения на передовых энергопредприятиях интеллектуальных информационных динамических систем реального времени в общеблочной постановке задачи для целей оптимального управления, диагностики, экспертного оценивания, прогнозирования, планирования и поддержки принятия решений.

2003, ¹ 12

21