|
Система обогрева фланцевых соединений предназначена для повышения маневренности турбины в режимах из различных тепловых состояний и в режимах останова с принудительным расхолаживанием. В этих режимах система значительно улучшает термонапряженное состояние корпусов ЦВД и ЦСД, обеспечивая интенсификацию теплообмена между паром и массивными фланцевыми соединениями, способствует выравниванию среднемассовых температур роторов и корпусов в переходных режимах. Функционально система обогрева фланцевых соединений является элементом пусковой схемы блока.
Греющий пар отбирается из полостей между внутренним и наружным корпусами соответствующего цилиндра с помощью патрубков Ø50 мм, расположенных в передних торцевых стенках ЦВД и ЦСД, и через запорную арматуру и регулирующие клапаны подается в раздаточные коллекторы. Из этих коллекторов пар поступает в специальные продольные полости (обнизки) фланцев горизонтального разъема цилиндров. Растекаясь по обнизкам, пар попадает в кольцевые зазоры между расточками во фланцах и шпильками, после чего через отверстия Ø20 мм в периферийных частях фланцев отводится в короба наружного обогрева, образованные листовыми обечайками, приваренными к фланцам по всей длине цилиндра. Сброс отработавшего пара осуществляется в паропровод VIII отбора до обратного клапана.
Расходные характеристики системы обогрева показывают, что высокая скорость пуска и нагружения турбины обеспечивается при минимальных энергетических потерях. В то же время недостатком данной системы обогрева является наличие коробов наружного обогрева фланцев, что ограничивает возможность повышения давления греющего пара и значительно усложняет схему трубопроводов из-за установки предохранительных клапанов, срабатывающих при росте давления в системе сверх 0,5МПа.
На турбоагрегатах К-300-240 широкое применение нашла модификация устройства обогрева, в конструкции которой отсутствуют короба наружного обогрева фланцев. Пар, выходящий из отверстий в периферийной части фланцев, поступает непосредственно в сбросные коллекторы, откуда направляется в трубопровод VIII отбора. Испытания устройства обогрева без коробов показали его высокую эффективность благодаря возможности значительного повышении давления греющего пара до 1 МПа, что позволило интенсифицировать теплообмен в полостях фланцевых соединений при увеличенных вдвое давлении и расходе греющего пара по сравнению с устройством, снабженным коробами.
Данное устройство обогрева хотя и обладает более высокой надежностью, чем устройство с коробами наружного обогрева фланцев, тем не менее отличается столь же разветвленной схемой трубопроводов и достаточно сложно в эксплуатации. Недостатком системы является и значительная трудоемкость монтажа и демонтажа трубопроводов при ремонтах турбины.
Модификация устройства обогрева, применяемая на турбоагрегатах К-500-240-2, по-прежнему сохраняет главный признак систем обогрева, который заключается в прогреве фланцевого соединения через обнизки горизонтального разъема.
Греющий пар из межкорпусных пространств ЦВД и ЦСД подается, как и в первых двух модификациях, в центральную часть обнизок горизонтального разъема наружных корпусов. В сбросной трубопровод отработавший пар отводится из периферийных частей обнизок после того, как пар отдал часть своей теплоты в горизонтальных и вертикальных полостях фланцевых соединений.
В данной конструкции прогрев верхних половин фланцев и соответствующих частей шпилек осуществляется за счет естественной конвекции греющего пара в вертикальных зазорах между расточками во фланцах и наружной поверхностью шпилек. Прогрев нижних половин фланцев и шпилек осуществляется, прежде всего, благодаря принудительному расходу греющего пара через вертикальные зазоры и сверления в периферийных частях фланцев нижних половин ЦВД и ЦСД, что исключает застойные зоны и возможность скопления воды в зазорах.
Важнейшим достоинством данной системы является отсутствие предохранительных клапанов и запорной арматуры на сбросных линиях, поскольку выбранные сечения отверстий подвода и отвода греющего пара, а также трубопроводов обеспечивает допустимое давление греющего пара в обнизках во всех эксплуатационных режимах, а также в случае ошибочного открытия подвода греющего пара в обнизки при максимальной нагрузке турбины. Исключение регулирующей арматуры на линиях подвода греющего пара в обнизку стали возможным в результате реализации принципа саморегулирования процесса прогрева фланцев совместно со шпильками и благодаря правильному выбору источника греющего пара. Отбор греющего пара из полостей между внутренним и наружным корпусами ЦВД и ЦСД обеспечивает отсутствие значительных температурных разностей по всей массе фланцевого соединения, включая шпильки. Это обусловлено соответствием параметров пара, омывающего внутренние поверхности наружного цилиндра, и пара, используемого в системе обогрева. Подвод греющего пара в обнизки осуществляется из патрубков верхней половины цилиндра через сверление во фланце той же половины, а отвод отработавшего пара в сбросной трубопровод - через сверления в нижних половинах фланцев. Этим обеспечивается простота монтажа и демонтажа при ремонте турбоагрегата, так как отпадает необходимость резки и сварки трубопроводов при вскрытии цилиндров либо выполнения фланцевых соединений трубопроводов. Благодаря этому съем верхних половин цилиндров производится совместно с трубопроводами и арматурой отбора греющего пара и подвода его в обнизки. Сброс греющего пара из устройств обогрева ЦВД и ЦСД осуществляется отдельными линиями в трубопроводы VIII и VI отборов соответственно до обратных клапанов. Патрубки Ø50 мм отбора греющего пара в нижних половинах цилиндров не связаны с системой обогрева фланцев и шпилек и предназначены для интенсификации процесса теплообмена в межкорпусных пространствах цилиндров за счет существенного увеличения расхода пара, направляемого на сброс в трубопровод холодного промперегрева из ЦВД и в VI отбор из ЦСД.
Описанные устройство и схема обогрева фланцевых соединений просты и надежны в эксплуатации, ремонте и не требуют применения средств автоматики.
Ввод в работу обогрева фланцевых соединений во время пуска турбины производится при оборотах турбины n=900÷1000 об/мин в следующей последовательности:
- открыть задвижки ПФ-1 и ПФ-2 продувки межкорпусного пространства ЦВД в трубопровод ХПП;
- открыть задвижки ПФ-3, ПФ-4, ПФ-5, ПФ-6 подачи пара на обогрев фланцев и шпилек ЦВД, после чего задвижки ПФ-1, ПФ-2 закрыть.
После окончания прогрева ЦВД и паропроводов промежуточного перегрева при разрежении в конденсаторах не менее 0,88кгс/см2 повысить частоту вращения ротора турбины до 3000 об/мин., для чего:
- полностью открыть задвижку СЗГ-2;
- открыть регулирующие клапаны ЦСД;
- включить в работу систему обогрева фланцев и шпилек ЦСД, для чего открыть ручные задвижки и задвижки ПФ-7, ПФ-8 подачи пара на обогрев фланцев и шпилек ЦСД;
- закрыть задвижку СЗГ-1;
- воздействием на регулирующие клапаны ЦВД в течение 20 минут довести частоту вращения ротора до 3000 об/мин.
Длительный опыт эксплуатации и исследования, описанных устройства и схемы обогрева фланцевых соединений на турбоагрегате К-500-240-2 показали высокую эффективность их использования при пусках из холодного и неостывшего состояний. Благодаря применению системы обогрева практически сняты ограничения темпы пуска и нагружения блока по термонапряженному состоянию высокотемпературных узлов турбоагрегата и относительному удлинению роторов ЦВД и ЦСД. Значительный эффект дает также использование системы для форсированного расхолаживания турбины воздухом или паром при выводе в ремонт. Расхолаживание остановленной турбины осуществляется путем циркуляции воздуха через корпуса ЦВД и ЦСД и систему обогрева фланцевых соединений аналогично процессу циркуляции греющего пара при пусках турбины. Воздух в корпуса турбины подается через специально открытые для этой цели предохранительные клапаны системы промперегрева и трубопроводов свежего пара. Циркуляция охлаждающего воздуха обеспечивается при этом путем включения конденсационной установки и создания в конденсаторах турбины некоторого разряжения.
| 
