Лекция № 13. Показатели надежности котлоагрегатов

Вопросы лекции:

Введение

1. Характерные отказы котлоагрегатов

2. Распределение отказов котлоагрегатов

Заключение

1. Характерные отказы котлоагрегатов

Отказы котлоагрегатов во многом определяют надёжность энергоблоков отечественных ГРЭС и ТЭЦ. Известно, что из общего числа отказов на тепловых электростанциях до 60% приходится на котлы и их вспомогательное оборудование. Это объясняется высокой тепловой напряжённостью топок современных котлоагрегатов, длительной работой металла теплопередающих поверхностей при высоких давлениях и температурах, значительными термоциклическими нагрузками. Дополнительными повреждающими факторами являются процессы коррозии металла, как со стороны топки, так и внутри водяных и паровых объёмов.

Распределение отказов котельного оборудования энергоблоков мощностью 300 МВт по элементам и узлам показано в табл.7.7. Как следует из этой таблицы, почти 80% всех отказов приходится на поверхности нагрева.

Этот вывод справедлив также для всех энергоблоков, что следует из данных табл.1.

Основным условием, определяющим надёжность работы поверхностей нагрева барабанных котлов, является температурный режим металла труб, находящихся в топке и в переходной зоне. Опыт эксплуатации энергоблоков ⁵показывает, что наиболее часто аварийные остановы паровых котлов возникают из-за повреждений металла пароперегревателя (40-50%), испарительных поверхностей нагрева (35-40%), водяных экономайзеров (до 10%).

Характерные отказы котельного оборудования энергоблоков 300 МВт

Таблица 1

Наименование оборудования	Относительное количество отказов, %	Наименование оборудования	Относительное количество отказов, %
Поверхности нагрева	79,2	Обмуровка	0,3
Вспомогательное оборудование	3,5	Арматура	4,9
Система топливоподачи	2,0	Автоматика	7,4
Регенеративные воздухоподогреватели	0,1	Другие элементы	2,6

При пусках, остановах и других переходных режимах работы металл труб пароперегревателей и барабана испытывает влияние температурного поля с градиентом до 1 градуса за секунду и иногда тепловые удары, когда скорость изменения температуры металла превышает 100 ⁰С в секунду.

При переменных режимах отдельные элементы котла испытывают значительно большие напряжения, чем при нормальной эксплуатации. В результате повышенных температурных напряжений на испарительных и пароперегревательных поверхностях нагрева и в металле барабанов котла возникают разрушительные процессы, усиливающиеся циклическими колебаниями температур при переходных режимах.

При стационарных режимах работы оборудования металл деталей разрушается в основном из-за дефектов, заложенных в процессе их разработки и изготовления, а также при монтаже и ремонте (дефекты сварки, литья и др.). Анализ аварийных ситуаций показывает, что основными причинами повреждений поверхностей нагрева являются: дефекты сварки (40-45 %), перегревы труб (18-20 %), коррозия и старение металла (15 – 18 %) и др.

В особенно тяжёлых температурных условиях работает металл пароперегревателя. Это объясняется тем, что степень нагрева стенок труб полностью зависит от температуры и скорости движения обоих теплоносителей (пар и газы), а также тем, что металл работает в области предельно допустимых температур по условиям длительной прочности. В начальный период пуска, когда в экранных поверхностях нагрева парообразования ещё нет (или циркуляционный контур работает с малой нагрузкой), а в трубах пароперегревателя конденсат уже испарился, но движение теплоносителя ещё не началось, температура металла труб пароперегревателя становится практически равной температуре газов на участке этих труб. При отсутствии расхода воды, затруднённом конвективном движении среды внутри парового пространства труб пароперегревателя и неравномерном внешнем прогреве пакетов могут создаться условия перегрева труб в отдельных зонах пароперегревателя.