Введение к работе
Актуальность проблема. Отечественный и зарубежный опыт последних десятилетий показал, что одним из важнойяпх факторов, обеспечивающих успешуп эксплуатации и високий техяако-эконо:.гаческио показатели паротурбшкях установо:: является доводка и отработка их головних образцов с гкедронием мероприятий по улучъзпию их характеристик нз начальном этапа освоения. В этой, связи продазлек-нне исследования головных образцов турбин следует рассматривать как заверзаюдий этап создают парэтурбянного оборудования, в ходе которого внедряются конструкторские, технологические и системам усовершенствования.
Разработка и реализация новых технических речений, яапрэв^эн-кых на устранений вшзяещшх недостатков, сігоогіотзузт улучзешш 59хяяко-эконшачео2нх показателей и улучшении с.-:ошіузтациоияих характеристик серийно выпускаемого оборудования / I /.
В последнее время увеличился также объем яромцзленяых исследований, вшгояяяешх на сзрайшх рурбпязх, что обусловлено необходимостью установления их фактического тохалчгч- :ого уровня» определения объема модернизации при их реновации с полью совершенствования действующего паротурбинного оборудован, .,.. Работц по совершенствовании оборудования и продлению сроки ого службы праобре ля особув актуальность в связи с тем, что дойе-~лткпаї карк турбин икэет большую наработку, а его обновленке в силу тех ели иных обстоятельств затруднено.
В настоящее врекя в России з эксплуатации находится больной, парк (нэоколыто сотен) паротурбинных агрегатов, вкработавзих назначенный заводама-изготевитедялз ресурс, но по техншео-экономаче-скш показателя* еще далеких от полного «орального старзиня. Пз-ровод этого оборудования в щадящий реки-м эксплуатации (снятии., j уровня температур овежего и вторично-перегретого пара, увеличение
времени пусков и остановов и т.п.) приведет к существенному снижению экономичности, которая в связи с чаетша разгру&ешями, остановами и длительной работой на частичных нагрузках а так оставляет желать лучшего. Конференции, проведенные в 1988 (Нидерланды) и 1992 (Гармапся) по продлению ресурса и совершенствованию энергоблоков продемонстрировали, что стратегия продления ресурса s совершенствования действующего оборудования разрабатывается во многих страпах зедудая зарубе;шшш эяергомашиносгроитедьншп дзргьа-іш (Днояерал Электрик, Вастангауз, АБ5, Сишно и т.д.) и »:os9j быть хорошей альтернативой замена устаревшего оборудования пра его полкой шш часгачвой; реновации.'
Промышленные исследования по вшеуказаинпм проблемам, анализ их результатов, методы решояля проблему пути их реализации, рас-олзтраваомые в диссертационной работе, была ориентированы на вы-явление резервов повншеїшя экономичности, надедности, маневренности, продление срока службы ааратурбинного оборудования п Бяедрешзо разработанных рекомендаций на представительно;,: парке как головних, так и серийных турбин ТЭС з Л&С, а таккэ т six использование пра создании нового поколеная турбяа. '
Целью работы являлось создание научных и ьзтодичосюах основ для совершенствования паровых турбин и разработка комплекса роаэ-ний, направленных из повышала экономичности, надежности» маневренности и продление срока слуябн дойствущаго и вновь проектируемого паротурбинного оборудования с. дрелшшганной апробацией в па-рокіїм внедрением на ТЭЦ, ГРЭС ц АЭС.
Для достижения поставленной цели Онл проводок обширный, ойоб-чоннііГі в диссертационной, работе объем экспериментальных и расчет- . них исследований, которые выполнялись более чем на 40 головних а се?п1:;шх турбоагрегатах типа ПГ-60-І30, К-200-І30, К-300-240, К-5С0-2-1О-2, К-800-24О, К-1200-240-3 ПОТ ВІЗ, мощных теплофакаци-
онных турбинах Т-25О/30О-24О ПО ТМЗ, турбоагрегатах АЭС К-ЮОО--60/1500-2 ПО "Турбоагом", K-1000-60/3000 ПОТ ЛМЗ.
Разработанные и исследованные в диссертационной работе рекомендации и мероприятия по совершенствованию паротурбинного оборудования могут быть применены как на действующих турбоагрегатах при их модернизации, так и вновь проектируемых.
Поскольку заводами-изготовителями при создании турбоагрегатов использ-уются аналогичные решения, то предложенные и исслеиованные в диссертационной работе рекомендации и мероприятия по совершенствованию паротурбинного оборудования могут быть применены в значительной степени без проведения дополнительных"исследований на широком парке т.урбин различных тяпоб.
Научнач новизна работы состоит в следующем:
разработана методика проведения в .условиях электростанция экспериментальных исследований с увеличен» объемом и высокой точностью измерений, включая температуры при проведении тепловых испытаний, зазоров в проточных частях турбоагрегатов, температур пара и металла, сил взаимодействия в системе "турбина-основание-фундамент", деформаций корпусов и т.п.;
разработана методика повышения эффективности конденсационных установок мощных многоцилинпровнх паровых турбин ТЭС и АЭС (секционирование конденсаторов);
получены зависимости для расчета погрешностей при экспериментальном определении показателей теплової экономичности
основных элементов турбины и ПТУ в целом;
разработана методика диагностирования эксплуатационной экономичности и состояния проточных частей цилиндров паровых турбин ТЭС и АЭС;
предложена методика оценки термонапряженного состояния сто-
норных клапанов турбоагрегатов;
предложена методика исследования теплового состояния ЦВД на малорасходных режимах;
разработана мотодика исследования осевых и радиальных зазоров в проточных частях шлидров в процессе эксплуатации;
разработаны методика экспериментального и расчетного онрз-* деления величин деформаций, статорних элементов цилиндров я фундамента. и с их помощью установлены величины осевых деформаций цшгандра и фундамента мощной паровой турбины;
разработаны алгоритмы диагностирования осевых и радиальных зазоров, когорда могут быть реализованы как на базе сшивальных измерений, так и на основе поаазаний штатных цркбо-ров;
разработаны (в соавторстве) принципы,схемы, конструктшиЕи решения для згощудагельяого парового. охлаздешш роторов цз линдров высокого и среднего давления;
предложена методика проведення ексшрашатальных иселздовз кий по проверке 5$оегввессге систем охяаздания роторові
предложены методика для расчета узлов подготовки охладак-ІД9Г0 пара,, совокупного эхошааческого гффекга от виодрежи систем црянуднтаяшага охлаждения роторов;
разработаны средства явшрояай, методика всследовашш сел взаимодействия в сзстеш "турбаца-основанЕе-фундамаиї" в процессе експлуатації мощных паровых турбин;
разработаны методы и технические рэшзяия для нормализации тепловых расширений ыощных паровых турбин, организации в процессе эксплуатации диагностического контроля за силами вза^мо^е^с"0"0 основных элементов тузиблнн л за состоянием опорно-подвесной системы присоединенных паропроводов.
О научной, новизне свидетельствует и то, что разработанные твхна
чэские решения, направленные на решение вшаауказанннх проблем защищены авторскими свидетельствами я патентами Российской Федерации.
Практическая значимость диссертационной: работы подтверждается широким внедрением разработанных технических решений на ГРЭО, ТЭЦ п АЭС.
Достоверность и обоснованноеть результатов работы определены: -полнотой исследования турбоагрегатов различных типов во всех практически возмошгах диапазонах режимов их работы;
повторяемостью результатов- многочисленных опытов, выполненных в различное время, на различные электростанциях и на турбоагрегатах различных типов;
достаточной сгодшоотью результатов проведенных в цромшле-. иных условиях экспериментальных исследований с результатами, яолучешпаш на заводских стендах, а также сходимость*) результатов экспериментальных и расчетных исследований;
положительными результатам экспериментальных исследований, в иромшяеввзя: условиях, выполненных по разработанным методикам, а такг.е пологителыпшц результатами при применении предложенных рекомендаций по совершенствованию конструкции паротурбинных установок.
Автор защищает:
- результаты и методики экспериментальных исследований в про-
ишиеяннх условиях с необходимым объемом измерений параметров ту
рбоагрегатов и паротурбинных установок: тепловой экономичности,
головных паротурбинных установок мощностью 300 и 1200 МВт с уче
том расчетных величин погрешностей при одределаяии КЦД цилиндров
П удельного расхода теплоты, в том числе шщностяого КПД цилинд
ра, дизгностированая тепловой экономичаости и состояния прогочноа
части цилиндров паровых турбин; теплового и термонапряженного со-
стояния корпусов стопорных клапанов, теплового состояния ЦВД паровой турбины на малорасходных режимах; осевых и радиальных за-: зоров в проточных частях цилиндров паровых турбин ТЭС и АЭС, включая и их диагностирование; деформированного состояния корпусов цилиндров и учета величины дефорілаций. при назначении осевых зазоров; систем принудительного парового.охладевая, а такао методики проектирования узлов систем охлаждения, определения эффективности и экономичности турбины, оснащенной системой охлаждения роторов; перемещений элементов турбоагрегатов при изменении их теплового состояние о созданием средств для определения сил их взаимодействия, разработкой мероприятий „по предотвращений затрудненных перемещений элементов турбины и созданием средств непрерывного диагностического контроля за взаимодействием корпусов цилиндров и подшипников, состоянием опорно-подвесной системы присоединенных к цилиндрам паропроводов;
- разработанные на основе этих исследований: реаииы эксплуатации, конструкции отдельных узлов, тепловкэ схема и системы принудительного парового охлаздення, опираная.турбоагрегатов, новые технологические методы, способов приемы, обеспечивающие, высокую .экономичность, надеянооть, данавревность а продление срока ,слуябы основных элементов,, гурбоагрегатов.
.Дачный вклад автора: заключается в непосредственном формировании им целей настоящей работы, постановке конкретных задач.и . разработка программ комплексных исследований» методики экспеда- . ментальных исследований в промышленных условиях;, создании систем экспериментального контроля с увеличенным объемом; регистрации параметров; участии в разработке'метода расчетных исследований.; тепловой экономичности, состояния зазоров с учетом деформаций . статорних элементов» систем охлаждения роторов, узлов подготовка охлаждающегопара и т.д.; в подготовка турбоагрегатов и турбоус-
тановок к испытаниям; выполнении исследований в промышленных условиях; обобщении и анализе полученных экспериментальных и расчетных данных и на их основе в разработке соответствующих научных и методических положений конкретных рекомендаций по совершенствованию конструкции и тепловых схем турбоагрегатов; широком внедрении результатов и технических решений на дейетвущем а проектируемом оборудовании электростанций и выпуск руководящих указаний для эксплуатационного персонала.
Публикации но работе. Основное содержание выполненных исследований, научных, теоретических.и практических разработок изложено в 26-ти журнальных статьях, тезисах и докладах на конференциях и совещаниях, в монографии и 14-ти авторских свидетельствах и патентах.
Апробация работы. Основные результаты работы, излагаемые в настоящей диссертационной работе были представлены на Международных конференциях, г.дрезден, І99Г г., г.Харьков, 1994 г., Всесо-озлых конференциях, г.Москва,- 1978 г., г.Алма-Ата, 1990 г., республиканских совещаниях, г.Каев, 1979, 1991 г., отдельные разделы диссертационной работы обсуддались на научно-технических советах 11ЭИ, ПО ЛМЗ, ПО "Турбоатом", ПО ТМЗ, на научных советах и семинарах НПО ЩСГИ и ОТ з Т ВТИ. Разработки, вошедшие в диссертации, экспонировались на ВДНХ и были отмечены медалями и дипломами. В I99S г. авторскому коллективу2' с участием автора диссертационной работы присуждена щгемая Правительства РФ 1995 г. в области науки и техника за разработку, исследование и промышленное внедрение на тепловых электростанциях систем принудительного, охлаждения паровых турбин мощностью 200-600 МВт с целью продления их
срока службы, повышения экономичности, надежности и маневренности. _______
"'руководителем комплекса работ является к.т.н. Шаргородс-кий B.C.
Ниже изложены сущность и основные результата выполненных автором исследований по теме диссертации.