Тема 8. Совершенствование пусковых схем теплофикационных паротурбинных установок

Совершенствование теплофикационных паротурбинных установок (ТПТУ) неразрывно связано с разработкой новых технологий и схем их пуска. Актуальность вопроса возрастает по мере во­влечение всё большего количества машин к регулированию графика элек­трических нагрузок энергосистем. Эти режимы в наибольшей степени влияют на исчерпание ресурса работы турбин, как основного элемента ТПТУ. По данным Кускова И.А. число дефектов в пусковых режимах тур-боустановки в четыре раза превышает таковое при обычной эксплуатации. Двухцелевое назначение ТПТУ дополнительно повышает актуальность поставленного вопроса. Вопросы совершенствования пусковых схем и ре­жимов непрерывно развивались параллельно с созданием новых паротур­бинных установок. Основу этих работ составлял поиск путей со­кращения пусковых потерь и повышения надёжности пускаемых турбоустановок. В этой связи этапным событием стала разработка в 1971 году типовой пусковой .схемы энергоблоков, что позволило на 1/3 со­кратить пусковые потери, унифицировать режимы пусков из различных тепловых состояний и повысить надёжность оборудования. К концу 70-х годов наметились основные направления совершенствования пусковых схем и режимов турбоустановок. Их можно обобщить следую­щим образом : дальнейшее совмещение пусковых операций с целью со­кращения общего времени пуска, пуск турбин паром скользящих, пара­метров и применение схем обогрева фланцев и шпилек ЦВД как основной части турбины лимитирующей её пусковые характеристики. Значительные подвижки в совершенствовании пусков турбоустановок коснулись в ос­новном блочных-машин, нашедшие своё решение в типовой технологии их пусков. Иначе обстояло дело с пусками неблочных турбоустано­вок пускаемых по заводским технологиям свежим паром. Такие пуски отличаются крайне низкой эффективностью и настоятельно требуют разработки новых технологий. Новые технологии пусков неблочных тур­боустановок на протяжении последних трёх десятилетий успешно разраба­тывались белорусскими энергетиками и, прежде всего, специалистами п/п «Белэнергоремналадка» Кульковым Э.И., Таращуком М.Г., Кобзарем Ю.В. Практически на всех белорусских ТЭЦ внедрены и подтвердили свой высокий уровень технологии пуска турбин паром скользящих параметров, основу которых составляет пароприготовительное устройство (ППУ) обеспечивающее получение оптимальных параметров пара перед турбиной при пусках из любых тепловых состояний. Дополнение заво­дских систем обогрева фланцев ЦВД новой системой с выполнением спе­циальных коробов впервые реализованной специалистами п/п БЭРН стало типовым решением на новых теплофикационных турбинах.

Реконструкция конденсационных турбин в теплофикационные по проектам ХФ ЦКБ «Энергоремонт» с выполнением регулируемых отборов пара, а так же перевод турбин на ухудшенный вакуум белорусскими специалистами обострила проблему их пусков. Удаление ступеней ЧНД на таких турбинах ухудшило соотношение масс их ротора и статора. Это осложняет пуск реконструируемых машин. Эти осложнения коснулись такого пускового критерия как относительное удлинения ротора. Удаление одной или нескольких ступеней при организации регулируемых отборов пара или при переводе турбин на ухудшенный вакуум облегчают ротор, увеличивая тем самым разницу в темпах его прогрева и статора турбины. В ряде случаев это приводит к более быстрому прогреву ротора и, как следствие, быстрому изменению относительного удлинения ротора и увеличению общего времени пуска, по сравнению с исходным вариантом машины. Одновременно ухудшаются и другие пусковые кри­терии: разница температур "верх-низ" ЦВД "фланец-шпилька" и по ширине фланцев.

Существующие технологии пуска теплофикационных паротурбинных установок в большинстве своём пускаемых по не блочной схеме не отвечают требованиям обеспечения надёжности и экономичности их работы. Так пуск по заводской технологии свежим паром может приводить к значитель­на (до 300 °С и более) превышениям температур пара над температурой металла. Это, в свою очередь, вызывает большие градиенты температур и напряжений в толстостенных элементах турбин, увеличивает до недопустимых значений относительные удлинения ротора, приводит к недопустим разностям температур «верх-низ» ЦВД, перегревает выхлопную часть ЦШД и, как результат, приводит к быстрому исчерпанию моторесурса турбин и значительным затратам топлива на пуски.

Особую актуальность вопросы совершенствования пусковых схем и режимов приобретают при реконструкции конденсационных турбоустановок в теплофикационные, а так же для турбоустановок участвующих в регулировании графиков электронагрузок энергосистем. Совершенствование пусковых схем и режимов турбоустановок велось на протяжении всего периода их эволюции. Однако, несмотря на большие усилия затраченные при решении данной проблемы, до настоящего времени теоретические основы пусковых схем и режимов ТПТУ недостаточно развиты.

Поиск путей совершенствования пусковых схем и режимов ре­конструируемых турбоустановок привел к разработке и внедрению новой технологии пуска ТПТУ, основу которой составляет противоточный прогрев проточной части турбины за счет потерь трения и вентиляции. При номинальной частоте вращения ротора. Вращение ротора противодавленческой турбины осуществляют генератором, переводимым в ре­жим синхронного двигателя, для остальных типов турбин - за счёт работы пара подаваемого в промежуточную ступень.