6. Экспериментальная обработка режимов останова турбины

6.1 Опыт 1 .

Останов турбины К – 500 – 240 – 2 с отключением системы смазки при температурах металла ЦВД/ЦСД 250/238º С после воздушного расхолаживания

Общие положения

1. Описываемый опыт был проведен 8 – 10.09.1989 на турбине К–500–240–2 ст. № 9 Рефтинской ГРЭС . Этот опыт был первым из серии проведенных коллективом лаборатории турбиностроения при кафедре паровых и газовых турбин УПИ на турбинах ХТЗ мощностью 300 и 500 МВт. Проведению опытов предшествовала разработка технической программы работ ― ″ Программы работы по определению теплового состояния высокотемпературных цилиндров , допускающего отключение системы смазки и валоповоротного устройства при останове турбин К – 300 – 240 , К–500–240–2 Рефтинской ГРЭС ″ . Эта программа была утверждена главным инженером Рефтинской ГРЭС и согласована с ХТЗ – НПО ″ Турбоатом ″ 16.08.1989 . В соответствии с ″ Программой работ по определению теплового состояния высокотемпературных цилиндров , допускающего отключение системы смазки и валоповоротного устройства при останове турбин К–300–240 , К–500–240–2 Рефтинской ГРЭС ″ было установлено предельное значение температуры баббита подшипников , равное 100º С .

Для проведения опыта была разработана ″ Рабочая программа опытов на энергоблоке ст. № 9 Рефтинской ГРЭС по совершенствованию технологии остановки турбины К–500–240–2 " утвержденная зам. главного инженера Рефтинской ГРЭС 01.09.1989 .

2. Программа опыта предусматривала :

─ остановка блока без расхолаживания турбины под нагрузкой ;

─ расхолаживание турбины воздухом с использованием специального эжектора принудительного расхолаживания ( ЭСПР ), смонтированного для этой цели ;

─ отключение системы смазки при температурах паровпуска ЦВД и ЦСД около 240º С после прекращения воздушного расхолаживания и отключения ВПУ ;

─ естественное остывание цилиндров турбины при неподвижном роторе и отключенной подаче масла на подшипники ;

─ восстановление работы системы смазки и ВПУ после того как температуры баббита подшипников в процессе повышения дойдут до максимума и начнут снижаться ;

─ продолжение воздушного расхолаживания турбины .

Остановке блока предшествовала длительная работа под нагрузкой при номинальных параметрах свежего пара и промперегрева .

После разгрузки блок был отключен в 1 ч 54 мин 08.09 . Затем было выполнено обеспаривание пароперегревателей , после чего ( в 02 ч 40 мин ) приступили к операциям по пассивации котла , которые были завершены к 06 ч 00 мин .

Расхолаживание турбины воздухом

Операции по воздушному расхолаживанию турбины были начаты в 7 ч 40 мин включением в работу ЭСПР . Расхолаживание проводилось с использованием схемы и технологии , для которых характерны следующие основные особенности :

─ использование в качестве побудителя движения воздуха специального пароструйного эжектора повышенной производительности ( по воздуху ) , подключенного к конденсатору ;

─ организация для охлаждения каждого цилиндра двух автономных потоков воздуха : одного – для охлаждения внутренних полостей цилиндров ; второго – для охлаждения фланцевых соединений ;

─ организация опережающего охлаждения фланцев для создания "запаса" по величине ОРР ;

─ подача пара на концевые уплотнения в течение всего процесса расхолаживания ( за исключением последней его части ) .

Применительно к описываемому опыту технология расхолаживания турбины К–500–240–2 была усовершенствованна . При этом для охлаждения наружного корпуса ( НК ) ЦВД создается поток воздуха , движущийся через межцилиндровое пространство ( МЦП ) по тракту линия 1 для впуска воздуха – МЦП – ступени 6 – 10 наружного корпуса ЦВД – ХПП –промпароперегреватель и т.д. При этом происходит интенсивное охлаждение НК ЦВД и почти не охлаждается ротор в зоне ступеней , находящихся во внутреннем корпусе ( ВК ) . Такая схема должна исключить появление ограничений на темп расхолаживания по величине относительных укорочений ротора , которые являются главным фактором , препятствующим ускорению процесса расхолаживания ЦВД воздухом . Этому способствует также интенсивное охлаждение фланцевого соединения ЦВД по тракту : вентили 3 – вентили ПФ-5 ( ПФ-6 ) – обнизки фланцев ЦВД – УП отбор – конденсатор – ЭСПР .

Аналогичные потоки воздуха организуются и для охлаждения ЦСД . Так, для охлаждения фланцевых соединений ЦСД организуется поток воздуха , движущийся по тракту : вентили 2 – вентили ПФ-7 , ПФ-8 – обнизки фланцев ЦСД – УП отбор – конденсатор – эжекторы .

Более подробно вопросы совершенствования режимов воздушного расхолаживания турбины К-500-240-2 рассматриваются в специальном отчете .

Воздушное расхолаживание турбины было начато в 7 ч 40 мин 08.09, т.е. примерно через 5.5 ч после отключения блока ; в этот период происходило естественное остывание цилиндров . За 18.5 ч воздушного расхолаживания температура ЦВД была снижена до 250/220º С ( верх/низ ), а температура ЦСД – с 380/360º С до 238º С .

В 0 ч 20 мин 09.09 воздушное расхолаживание было прекращено , подача пара на концевые уплотнения была прервана , вакуум конденсатора сорван .

Измерение температур баббита после отключения системы смазки

1. Около 2 ч 00 мин 09.09 были отключены наносы гидроподъема ротора ( МГР ) , остановлено ВПУ и прекращена подача масла на подшипники турбины . Таким образом был начат описываемый опыт с отключением системы смазки ( СС ) .

Тепловое состояние цилиндров к моменту отключения СС характеризовалось следующими температурами ЦВД и ЦСД в зоне паровпуска:

ЦВД – наружный корпус ( НК ) – 250/220º С ( верх/низ );

- внутренний корпус ( ВК ) – 242/225º С ( верх/низ );

ЦСД – наружный корпус ( НК ) – 238/237º С ( верх/низ ).

Опыт с отключением СС был завершен в 5 ч 10 мин 10.09. К этому моменту тепловое состояние цилиндров турбины характеризовалось следующими значениями температур :

ЦВД – наружный корпус - 209/183º С ( верх/низ ) ;

- внутренний корпус - 212/196º С ( верх/низ ) ;

ЦСД – наружный корпус - 207/197º С ( верх/низ ) .

Таким образом , за то время , в течение которого происходил опыт с отключением СС , температура НК ЦВД изменилась с 250/220º С , температура внутреннего корпуса – с 292/225 до 212/198º С . Изменение температуры ЦСД за этот период с 238/237º С до 207/197º С .

2. Важнейшим фактором , определяющим допустимое значение температуры металла высокотемпературных цилиндров , при которой возможно отключение СС , являются температуры баббита вкладышей опорных подшипников и колодок упорных подшипников .

После прекращения подачи масла наблюдается рост температуры баббита всех подшипников . Наиболее значительных величин она достигает у заднего опорного подшипника ЦВД (ОП–2) и переднего опорного подшипника ЦСД (ОП–3) . Это естественно , т.к. ОП – 2 расположен со стороны паровпуска ЦВД , а ОП – 3 - со стороны паровпуска ЦСД . В этих зонах ротор имеет наиболее высокую температуру , и перетечки теплоты по телу ротора в зоне расположения подшипников , наиболее значительны .

3. Перед отключением СС температуры баббита ОП – 2 составляли около 45-47º С . После отключения СС отмечен быстрый рост температур баббита : в течение первого часа возросла на 17º С – с 47º С до 64º С ; в течение второго часа рост составил 12,5 – с 64 до 76,5º С ; в течение третьего часа 4,5º С – с 76,5 до 81º С . В дальнейшем рост температуры резко замедлился : через 10 ч после отключения СС она достигла 90º С , т.е. за 7 ч рост температуры составил всего 9º С . Однако , несмотря на существенное снижение скорости роста температуры , стабилизации ее не произошло – еще в течение 14 ч происходило очень медленное ее повышение , которое составило около 2,5-3,0ºС. Таким образом , максимальный уровень температуры баббита ОП – 2 определяется величиной 92,5-93,0º С , достигнутой через 20 ч после отключения СС .

Снижение температуры баббита ОП № 2 после прохождения максимума происходило также очень медленно : за 3 ч она снизилась всего на 1,5-2,0º С .

4. Несколько высоким был уровень температур баббита опорного подшипника № 3 ( ОП № 3 ) , расположенного со стороны паровпуска ЦСД .

Перед отключением СС температура баббита ОП № 3 была равна примерно 40º С . После отключения СС отмечен быстрый рост температуры баббита ОП № 3 ( как и для ОП № 2 ) : в течение первого часа рост составил около 18,5º С – с 40 до 58,5º С ; в течение второго часа - 10º С – с 58,5 до 68,5ºС. В дальнейшем скорость роста температуры резко упала – в течение третьего часа она составила 5,5º С – с 68,5 до 74º С , в течение четвертого часа 3,8º С – с 74 до 77,8º С . Через 10 ч после отключения СС температура баббита ОП № 3 достигла 89,3º С , т.е. за 7 ч ее рост составил 11,5º С . Однако рост температуры баббита ОП № 3 ( как и ОП № 20 продолжался еще достаточно долго , хотя и происходил очень медленно . Максимальное значение этой температуры – 95,4º С – было достигнуто примерно через 23 ч после отключения СС , при этом рост температуры за последние 12 ч составил всего 5,5º С .

После достижения максимума началось снижение температуры баббита ОП № 3 , хотя происходило оно очень медленно – за 4 ч всего 0,5º С .

5. Максимальные значения температур баббита других опорных подшипников , наблюдавшиеся в опыте , были значительно ниже , чем у ОП – 2 и ОП – 3 . Их значения приведены в таблице .

6. Закономерности изменения температур упорных колодок для обеих систем – со стороны регулирования и со стороны генератора – примерно одинаковы . Их возрастание происходило достаточно равномерно и монотонно . Максимальные значения были достигнуты примерно в тот же промежуток времени , что у температур ОП – 2 и ОП – 3 . Это естественно , так как УП находится между двумя упомянутыми подшипниками . Однако максимальные значения температур колодок ( 81,0º С со стороны регулирования ; 77,0º С со стороны генератора ) значительно ниже , чем у подшипников № 2 и № 3 .

Таблица.