Система обогрева фланцев и шпилек

При любых режимах работы турбоагрегата зазоры в проточной части должны оставаться на уровне, установленном заводом-изготовителем, что важно с точки зрения как экономичности, так и надежности работы турбины.

При стационарных режимах работы тепловое состояние ротора и корпуса турбины и, соответственно, зазоры в проточной части стабилизируются. То есть длина ротора по отношению к корпусу турбины в этом случае не изменяется.

При нестационарных тепловых режимах в первую очередь реагирует ротор турбины, так как он имеет меньшую массу. Ротор начинает смещаться (удлиняться или укорачиваться) по отношению к корпусу. Контроль над величиной этого процесса - относительного расширения ротора (ОРР) турбины, необходим для косвенного определения осевых зазоров между вращающимися (рабочими лопатками) и неподвижными (направляющими лопатками) частями турбинной ступени при всех режимах эксплуатации с целью недопущения задеваний в проточной части, приводящих к тяжелым последствиями. Относительные расширения роторов регистрируются специальными приборами по всем цилиндрам турбины. При эксплуатации турбоагрегата в регулировочном диапазоне нагрузок управление ОРР осуществляют за счет умеренных скоростей изменения температуры острого пара и нагрузки. Особый контроль над относительными расширениями роторов турбины, осуществляют в режимах пуска, останова, при резком изменении нагрузки турбины и температуры острого пара. При пусках турбины из холодного и неостывшего состояния управление ОРР осуществляется за счет использования схемы обогрева фланцев, которая позволяет обеспечить ускоренный прогрев корпуса турбины и сократить время пуска при удержании ОРР в заданном диапазоне.

Обогрев фланцев турбины позволяет резко уменьшить относительное удлинение ротора, однако вызывает другую опасность: при быстром прогреве фланец быстро расширяется в вертикальном направлении, а шпильки (или болты), стягивающие фланцы, значительно отстают в прогреве. Это может привести к пластической вытяжке шпилек и тогда после выхода турбины на номинальный режим работы, когда фланец и шпильки полностью прогреются, фланцевый разъем перестанет быть плотным. Поэтому вместе с прогревом фланцев необходимо вести прогрев и шпилек. В этом случае система обогрева фланцев и шпилек позволит ускорить пуск и повысить его надежность за счет снижения разностей температур и термических напряжений во фланцевом соединении цилиндра, а также предотвратить чрезмерное относительное расширение ротора высокого давления.

На части паровых турбин ранних выпусков система обогрева фланцев ЦВД отсутствовала, либо была конструктивно выполнена в виде коробов, приваренных снаружи к фланцам цилиндров (рис.2.1.).

В представленной схеме греющий пар подводится прямо в обнизку (пространство между внутренним и наружным уплотняющими поя­сками фланца цилиндра), проходит по ней между шпильками и фланцем, поступает в короба обеспечивая прогрев фланцев снаружи и сбрасывается в конденсатор. Такая система хороша в том случае, если проходные сечения всей системы рассчитаны так, что греющего пара достаточно для эффективного прогрева цилиндра турбины и при этом обеспечиваются, регламентируемые заводом-изготовителем турбины, предельные разницы температур по ширине фланца и между внутренней поверхностью фланца и серединой шпильки.

Рис. 2.1. Схема обогрева фланцевых соединений турбин:

1 - вход греющего пара; 2 - выход пара; 3 - короба приварные; 4, 5 - верхний и нижний фланец цилиндра; 6 - шпилька; 7 - обнизка фланцевого разъёма.

На рис. 2.2. показана схема обогрева фланцев ЦВД турбины Т-250/300-240 ТМЗ. В отличие от предыдущей схемы обогрев шпилек производится паром подаваемым не в обнизку фланца, а в отдельные группы шпилек. Достоинством такой схемы обогрева является возможность раздельной настройки прогрева фланцев и каждой шпильки, однако при этом увеличивается количество арматуры, регулирующей расход пара на прогрев.

В настоящее время на мощных турбинах внедряется система обогрева фланцев без коробов, при которой греющий пар подается только в обнизку увеличенного размера. На рис. 2.3. показана такая система. Пар для обогрева берется прямо из камеры регулирующей ступени и двумя короткими паропроводами направляется через верхние (или нижние) фланцы прямо в обнизку, суммарная высота которой, составляет 10 мм.

Рис. 2.2. Схема обогрева фланцевых соединений турбины Т-250/300-240 ТМЗ:

1 — свежий пар; 2 — пар на обогрев шпилек ЦСД; 3 — короба обогрева фланцев; 4 — шпильки ЦВД; 5 — фланцы ЦВД; 6 — сбросной коллектор; 7 — пар на обогрев фланцев ЦСД; 8, 9 — коллекторы обогрева шпилек и фланцев; 10 — предохранительный клапан; 11 — сбросной трубопровод в конденсатор.

Входя в обнизку, пар расходится на два потока, обогревая фланцы и шпильки, и у краев фланца сбрасывается в отбор турбины. Трубопроводы подачи пара в обнизку выполняются очень короткими и изолируются вместе с турбиной. На трубопроводах устанавливаются только запорные задвижки, которые открываются при пуске и закрываются при достижении определенной нагрузки. Эффективность этой схемы обогрева обусловлена, прежде всего, возможностью поднять давление в обнизке и обеспечить симметрию прогрева и отсутствие перекосов корпусов подшипников при их расширении по фундаментным рамам.

Рис. 2.3.. Схема обогрева фланцев ЦВД мощной турбины:

а - поперечный разрез корпуса ЦВД по камере регулирующей ступени; б - схема потоков греющего пара;

1 - обнизка; 2 - запорные вентили; 3 - паропровод; 4 - камера регулирующей ступени.

Отказ от коробов наружного обогрева позволяет:

- снять ограничение на давление греющего пара;

- исключить из схемы предохранительные клапаны и связанные с ними присосы воздуха в вакуумную систему конденсатора;

- повысить эффективность и надежность системы обогрева.

- включать систему обогрева фланцев в работу до толчка ротора турбины для выравнивания ОРР, когда оно превышает величину +1 мм, что сокращает время пуска турбины из холодного и неостывшего состояний и приводит к значительной экономии топлива.

Для обогрева фланцевых соединений может использоваться пар из разных источников: из паропроводов свежего пара, из паропроводов горячего промежуточного перегрева, из камеры регулирующей ступени, посторонний пар из станционного паропровода, от соседнего блока и т. д.

Из рассмотрения приведенных схем видно, что системы обогрева фланцевых соединений достаточно сложны и требуют умелого обращения. Кроме запорных вентилей в схеме устанавливаются:

- предохранительные клапаны, для того чтобы в случае подачи в короба пара высокого давления (по ошибке обслуживающего персонала или при пропаривании внутреннего уплотнительного пояска) не произошел разрыв коробов;

- дренажи для прогрева и удаления конденсата;

- контрольно-измерительные приборы давления и температуры пара подаваемого на обогрев фланцев и шпилек, а также температуры металла фланцев и шпилек.

Использование системы обогрева фланцев и шпилек при пусках турбины из холодного и горячего состояний возможно только при условии комплектности и исправности перечисленных выше элементов обвязки.

 

⇐ Предыдущая18192021222324252627Следующая ⇒

Поделиться: