75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / ПТ / Книги / Учебное пособие. Режимы работы и эксплуатация паротурбинных установок ТЭС

–проверка гидравлической плотности конденсатора;

–проверка содержания растворенного кислорода в конденса- те после конденсатных насосов.

Более подробная информация о способах контроля вакуум- ной и гидравлической плотности, а также методах очистки во- дяного тракта конденсационной установки приведена в после- дующих разделах.

Типовыми неисправностями при эксплуатации конденсаци- онной установки являются:

–снижение расхода охлаждающей воды из-за завоздушива- ния сливного циркуляционного водовода;

–запаривание пароструйных эжекторов, обычно обусловлен- ное недостаточным расходом конденсата через холодильники эжекторов;

–захлебывание эжектора, выражаемое в увеличении уровня конденсата в его холодильнике, и затопление эжекторов;

–внезапное ухудшение вакуума, которое может быть обу- словлено:

● прекращением подачи пара на концевые уплотнения тур- бины;

● упуском уровня конденсата в конденсатосборнике; ● срывом конденсатных насосов; ● запариванием эжекторов;

● переполнением конденсатора (чрезмерным увеличением уровня конденсата в конденсатосборнике) с перекрытием тру- бопроводов отсоса из конденсатора паровоздушной смеси;

● нарушением вакуумной плотности конденсационной уста- новки вследствие появления значительных неплотностей в кор- пусе конденсатора или выхлопном патрубке турбины.

2.8.4.6.Контроль вакуумной плотности конденсационной установки

Расход воздуха с присосами в вакуумную систему турбо- установки GВ, кг/ч, в диапазоне паровой нагрузки конденсатора от 40 до 100 % не должен превышать значений, рассчитываемых по формуле [9]

61

GВ = 8 + 0,065 × Nт ,

где NТ – номинальная электрическая мощность турбоустановки в конденсационном режиме работы, МВт.

Косвенно на практике контроль воздушной плотности кон- денсатора при работе турбоагрегата осуществляется по содер- жанию кислорода в основном конденсате на напоре конденсат- ных насосов, по перегрузке воздухоудаляющих устройств, ухудшению вакуума в конденсаторе, увеличению температурно- го напора конденсатора.

Следует отметить, что присосы не только ухудшают коэффи- циент теплопередачи. Они увеличивают аэродинамическое со- противление трубных пучков, появляется разность давлений на уровне врезки трубопровода к воздухоудаляющему устройству и уровне конденсата в конденсатосборнике. Конденсатор теряет деаэрирующую способность, концентрация растворенного кис- лорода в конденсате становится больше нормативной. Примерно те же последствия возникают при значительном количестве от- глушенных труб поверхности теплообмена конденсатора (кон- денсатор не требует ремонта трубной системы при количестве отглушенных труб не более 10 %). Важно еще и место располо- жения отглушенных труб: если они сосредоточены в трубном пучке, выполняющем функции пароохладителя, то будут пере- гружаться основные эжекторы за счет большого количества от- сасываемого пара. Концентрация растворенного кислорода мо- жет быть повышенной из-за переохлаждения конденсата при нормативной величине присосов в вакуумную систему.

Все это требует взвешенного подхода при определении при- чин нарушений в работе конденсационной установки. В первую очередь, очень важно правильно замерить давление в конденса- торе для определения температуры насыщения. Применение штыревых датчиков дает большую погрешность. Замеры долж- ны проводиться с использованием зонда, усредняющего показа- тели давления в горизонтальном сечении входного патрубка. Также требуется точный замер температуры охлаждающей во- ды, имеющей неравномерность по сечению сливного циркводо- вода, для выравнивания которой в циркводовод по диаметру се-

62

чения врезается перфорированная труба, через которую произ- водится отбор воды для измерения температуры. Если этого не сделать, ошибка в измерении температуры охлаждающей воды может составить до 3 оС.

В случае выявления неудовлетворительной вакуумной плот- ности конденсационной установки необходимо определить при- чины увеличения присосов воздуха.

Недостаточно глубокий вакуум может быть следствием низ- кого качества ремонтных работ, а также несоблюдения правил эксплуатации конденсационной установки.

Кпричинам монтажного (ремонтного) характера следует от- нести: некачественную сварку трубопроводов и сборку эжекто- ров и насосов, неплотности фланцевых разъёмов и предохрани- тельных клапанов регулируемых отборов пара и т.п. Эти причи- ны должны быть выявлены оперативным персоналом в ходе приемки оборудования конденсационной установки из монтажа или ремонта.

Кпричинам эксплуатационного характера относятся: недо- статочная подача пара на концевые уплотнения турбины, недо- статочный расход охлаждающей воды через холодильники эжекторов, переполнение парового пространства конденсатора конденсатом, недостаточное давление рабочего пара на сопла эжекторов и др.

Контроль присосов воздуха можно провести различными ме- тодами. Наиболее надежным методом контроля вакуумной плотности конденсационной установки является непосредствен- ное измерение количества удаляемого эжектором воздуха, для чего на выхлопном патрубке пароструйного эжектора устанав- ливается дроссельный воздухомер. Такой метод, однако, непри- меним для конденсационных установок с водоструйными эжек- торами.

Проверка вакуумной плотности системы может осуществ- ляться также путем гидравлической опрессовки (заполнения до- бавочной водой) парового пространства конденсатора совмест- но с элементами его обвязки до рабочих лопаток ЦНД. Гидрав- лическую опрессовку конденсатора целесообразно проводить

63

после монтажа или ремонта турбоагрегата, особенно если ре- монт проводился на оборудовании конденсационной установки. Порядок проведения такого испытания следующий:

1.На подготовительном к испытаниям этапе выполняется сборка схемы вакуумной системы с открытием всей арматуры на трубопроводах обвязки конденсатора с таким расчетом, что- бы вода заполнила все узлы. Между опорными лапами (опорной рамой) конденсатора и фундаментом необходимо установить временные металлические подпорки, для того чтобы при увели- чении массы конденсатора от наливаемой воды не возникла не- расчетная нагрузка на выхлопной патрубок турбины (при сжа- тии опорных пружин конденсатора), которая может вызвать его деформацию или нарушение плотности соединения горловины конденсатора с турбиной. Конденсатосборник и конденсатор должны быть очищены от мусора, попавшего в них при выпол- нении монтажных или ремонтных работ.

2.В ходе испытаний вакуумная система заполняется химиче- ски очищенной (обессоленной) водой через трубопроводы, при- соединенные к паровому пространству конденсатора, до тех пор, пока уровень ее не достигнет рабочих лопаток ЦНД турби- ны. Наблюдение за уровнем воды производят через открытый люк на выхлопной части цилиндра низкого давления. По мере подъема уровня проверяют плотность сварки и фланцевых со- единений на конденсатосборнике, трубопроводах, подогревате- лях низкого давления, в соединении горловины конденсатора с выхлопным патрубком турбины и других элементах. Для созда- ния плотности системы необходимо, чтобы нигде не было ни малейших пропусков воды.

3.Для обнаружения мест неплотностей в ходе испытаний все узлы системы должны быть хорошо освещены. Уровень воды следует поднимать ступенями, наблюдая за плотностью систе- мы. Особое внимание следует обращать на сварные швы и фланцевые соединения, расположенные в труднодоступных ме- стах. Если течь незначительна, ее место следует отметить мелом

ипродолжать заполнение системы. Спускать воду и устранять неплотность следует только при наличии значительной неплот-

64

ности, когда вытекающая вода мешает осмотру конденсатора. Спуск воды производят через дренажные трубопроводы.

Недостатком проверки гидравлической плотности вакуумной системы методом гидравлической опрессовки является невоз- можность выявления неплотностей, расположенных выше уров- ня воды, залитой в паровое пространство конденсатора. Такие неплотности могут иметь место вблизи концевых уплотнений цилиндра низкого давления турбоагрегата, в разъемах самого цилиндра низкого давления, в атмосферных разрывных диа- фрагмах, во фланцевых соединениях перепускных труб, распо- ложенных над цилиндрами турбины, в системе трубопроводов отсоса паровоздушной смеси, идущих к эжекторам, и других элементах.

Другой метод проверки вакуумной плотности основан на контроле скорости снижения вакуума при отключении воздухо- удаляющих устройств на работающей конденсационной уста- новке. Отключение воздухоудаляющих устройств производится путем закрытия арматуры на трубопроводе отсоса паровоздуш- ной смеси из конденсатора. Вакуумная плотность системы счи- тается хорошей, если скорость снижения вакуума составляет 0,26–0,39 кПа/мин, удовлетворительной – при скорости

0,39–0,52 кПа/мин [13].

Выявление неплотностей во время работы турбоустановки может быть выполнено при помощи обычной восковой свечи, пламя которой будет затягиваться к неплотности, галоидных те- чеискателей, а также с использованием флуоресцеина.

Суть метода поиска неплотностей вакуумной системы с ис- пользованием галоидного течеискателя состоит в следующем. Газ, содержащий галоид, находится в сжатом состоянии в бал- лоне течеискателя, из которого он выходит через редукционный клапан, гибкий шланг и сопло. Струю выходящего из сопла газа направляют на места, где предполагается наличие дефектов. Ес- ли они действительно имеются, газ проникает в аппарат, а затем достигает трубопровода для отсоса воздуха. Датчик галоидного течеискателя целесообразно располагать в этом трубопроводе как можно ближе к конденсатору, что обеспечивает быстрое и

65

надежное обнаружение газа, содержащего галоид. В качестве вещества, содержащего галоид, часто используется фреон-12.

Для выявления неплотностей с помощью флуоресцеина па- ровое пространство конденсатора заполняют конденсатом, по- сле чего через люк или штуцер добавляют раствор флуоресце- ина. Затем места возможных протечек облучают с наружной стороны переносной ультрафиолетовой лампой. Вода, содержа- щая флуоресцеин, в лучах ультрафиолетового света имеет яркий желто-зеленый цвет, поэтому малейшие протечки на обследуе- мой поверхности становятся заметными. Во время облучения поверхности ультрафиолетовыми лучами вблизи не должно быть белого света, так как при этом эффект свечения флуо- ресцеина резко снижается. Качество контроля повышается при увеличении давления воды в аппарате до 0,1–0,2 МПа.

2.8.4.7. Контроль гидравлической плотности конденсатора

Контроль гидравлической плотности конденсатора осу- ществляется по значениям солесодержания или общей жестко- сти конденсата греющего пара. При нарушении герметичности конденсатора с водяной стороны вследствие трещин или обрыва трубок охлаждающая вода попадает в конденсат, что проявляет- ся в увеличении концентрации солей жесткости в этом конден- сате сверх нормативных значений. Допустимое содержание в конденсате солей жесткости регламентировано соответствую- щим нормативным документом [9]. Измерение солесодержания производится обычно один – два раза в смену в отобранных пробах турбинного конденсата.

Техническими условиями на поставку конденсаторов завода- ми-изготовителями присосы охлаждающей воды ограничивают- ся на уровне 0,001 % ее расхода [13]. Значение присоса опреде- ляется по результатам химических анализов теплоносителей по соотношению

П =	G		ЖК	,
	GВ		ЖВ − ЖК

66

где G – сумма расходов конденсата отработавшего пара и дре- нажей, поступающих в конденсатор; GВ – расход охлаждающей воды через конденсатор; ЖК, ЖВ – жесткость конденсата и охлаждающей воды соответственно.

Обнаружение мест присоса охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора на работающем турбоагрегате воз- можно при отключении по воде одной из половин конденсатора. При этом к трубной доске прижимается тонкая пластиковая пленка или на нее наносится слой пены, а соответствующий участок в противоположной водяной камере чем-либо закрыва- ется. Наличие крупных неплотностей обнаруживается в этом случае по вдавливанию пленки или засасыванию пены внутрь поврежденных трубок.

Нарушение гидравлической плотности конденсатора может происходить из-за следующих повреждений и дефектов:

–коррозионных и эрозионных повреждений трубок с паро- вой и водяной сторон;

–механических повреждений трубок;

–дефектов крепления трубок в трубных досках;

–дефектов приварки основных трубных досок к корпусу конденсатора или сварки между собой частей сборных трубных досок и др.

Около 70 % повреждений трубок происходит из-за их корро- зионного разрушения вследствие агрессивного воздействия со- держащихся в охлаждающей воде примесей. Эрозия трубок с паровой стороны характерна для их первых рядов в зоне входа пара, несущего капельную влагу, или в зонах повышенных ско- ростей пара, а также в местах ввода в конденсатор горячих дре- нажей. К механическим повреждениям относят образование усталостных трещин металла вблизи трубных досок, истирание трубок в отверстиях промежуточных перегородок или при вза- имном соударении трубок в длинных пролетах. В 20 % случаев причиной механических повреждений трубок является их виб- рация. Кроме того, механические повреждения возникают из-за дефектов изготовления трубок, несоблюдения правил их транс- портировки и хранения.

67

В случае выявления увеличенных присосов охлаждающей воды в конденсаторе необходимо устранить причины их появ- ления. К мероприятиям по повышению гидравлической плотно- сти конденсатора относятся: применение двойных трубных до- сок, нанесение специальных мастик в месте вальцовки трубок, приварка трубок к трубным доскам, заглушка поврежденных трубок и др. Если конденсатор выполнен двухпоточным, то ра- боты по уплотнению могут выполняться при работающей тур- бине. Для этого турбоагрегат разгружают, вскрывают половину конденсатора, устраняют неисправность и восстанавливают ра- боту турбины.

2.8.4.8. Очистка водяного тракта конденсационной установки

В процессе эксплуатации происходит загрязнение водяного тракта конденсаторов, выраженное в появлении отложений оса- дочных примесей воды и продуктов коррозии металла оборудо- вания и трубопроводов. Загрязнение поверхности теплообмена влечет за собой ухудшение вакуума в конденсаторе из-за увели- чения термического сопротивления теплопередаче и за счет уменьшения расхода охлаждающей воды, связанного с повыше- нием гидравлического сопротивления водяного тракта. Кроме то- го, образование отложений интенсифицирует процессы подшла- мовой коррозии металла, а содержащиеся в воде твердые приме- си, включая продукты коррозии, вызывают его эрозионный износ.

Используемые для охлаждения конденсаторов природные воды всегда содержат растворенные коллоидные и грубодис- персные примеси, а также растительные и животные организмы. Попадая в систему технического водоснабжения, природная во- да под действием специфических факторов изменяет свой физико- химический и биологический состав, что приводит к образованию отложений в конденсаторах турбин. Основными причинами за- грязнения водяного тракта конденсационных установок являются:

– выделение нерастворимых солей при нагреве воды в кон- денсаторе (накипные отложения);

68

–наличие микро- и макроорганизмов, способных поселяться

иразвиваться на поверхностях теплообмена (биологические от- ложения);

–наличие механических взвесей (шлама, ила, щепы, листьев

идр.), которые могут оседать, особенно в присутствии микроор- ганизмов, на поверхностях трубок конденсаторов (механические отложения).

Загрязнения конденсаторов возникают из-за несовершенства любых имеющихся в настоящее время систем предварительной очистки, которые необходимо совершенствовать. В случае не- возможности предотвращения образования отложений в кон- денсаторах турбин следует проводить их периодическую очист- ку. В настоящее время разработан ряд методов очистки и предотвращения загрязнения водяного тракта конденсационных установок [14, 15]:

1. Механическая очистка щетинными ершами, резиновыми цилиндриками или поршеньками, в том числе при использова- нии гидравлических или пневматических пистолетов. Отложе- ния удаляются при механическом воздействии на них использу- емого при очистке инструмента. Каждая трубка конденсатора чистится отдельно. Требуется отключение конденсатора или, при наличии возможности, его половины. Механическая очист- ка сопряжена с большими трудозатратами и занимает длитель- ное время.

2. Очистка гидравлическим пистолетом или с помощью уста- новки высокого давления. Вода под давлением 0,4–1,2 МПа с помощью гидравлического пистолета или установки высокого давления подается в каждую трубку конденсатора. Отложения удаляются при воздействии на них потока воды. Возможно до- бавление в воду абразивных добавок, однако при этом интенси- фицируется эрозионный износ металла трубок. Метод также требует останова или разгрузки турбины с отключением кон- денсатора или его половины.

3. Непрерывная или периодическая шариковая очистка. Эла- стичные шарики из пористой резины циркулируют через труб- ную систему конденсатора по специально созданному замкну-

69

тому контуру. Касаясь внутренних стенок конденсаторных тру- бок, шарики счищают имеющиеся на поверхности загрязнения. Система шариковой очистки, в зависимости от её типа, может работать постоянно или периодически. Возможно использова- ние шариков с абразивными включениями. Для работы системы необходим постоянный номинальный расход охлаждающей во- ды для создания достаточного перепада давлений между вход- ной и выходной водяной камерами конденсатора. При работе системы несколько увеличиваются затраты мощности на привод циркуляционных насосов из-за увеличения гидравлического со- противления конденсатора.

4.Очистка водовоздушной смесью. В охлаждающую воду периодически дозируется воздух, что обеспечивает удаление рыхлых илистых и органических отложений, слабо сцепленных со стенкой трубок. Метод применим на работающей турбине, однако существует опасность прекращения расхода воды через конденсатор из-за скопления воздуха в верхней части сливной водяной камеры при увеличении расхода воздуха больше допу- стимого значения.

5.Термическая сушка воздухом или паром. Через трубную систему организуется проток подогретого воздуха или пара от стороннего источника. Удаляются отложения, способные к рас- трескиванию и отслаиванию при высыхании. Метод требует разгрузки или останова турбоагрегата из-за необходимости от- ключения конденсатора или его половины. В настоящее время паровая термическая сушка запрещена нормативно- техническими документами.

6.Вакуумная сушка воздухом. В отключенной и осушенной водяной камере одной половины конденсатора создается вакуум более глубокий, чем в паровом пространстве конденсатора ра- ботающей турбины, при этом происходят вскипание и выпари- вание влаги, содержащейся в отложениях, приводя к их отслое- нию и растрескиванию. Впоследствии отложения смываются охлаждающей водой. Метод требует высокой герметичности трубопроводов охлаждающей воды, необходима установка ши- берных заглушек на подводящем и отводящем водоводах.

70