2.4. Вопросы для самопроверки
Дайте определение понятия надежность.
Перечислите основные показатели, характеризующие надежность объекта.
Что такое "отказ"? Дайте определение, назовите виды отказов.
Что такое "неисправность"?
Перечислите основные показатели надежности, характеризующие оборудование ТЭС.
Когда и кем составляется акт расследования отказа?
Перечислите основные виды (формы) отчетности о работе оборудования на ТЭС.
Назовите источник информации, в котором ежегодно публикуются (и обобщаются) данные по большинству отказов оборудования по всем ТЭС России.
Глава 3 ремонт корпусов цилиндров
3.1. Типовые конструкции и основные материалы
3.1.1. Типы цилиндров
Корпус цилиндра является одной из основных деталей турбины, имеет сложную форму с переменным по длине диаметром, с горизонтальными, а в некоторых случаях и вертикальными фланцами. В цилиндре закреплены сопловые и направляющие аппараты, обоймы диафрагм, диафрагмы, обоймы концевых уплотнений и другие элементы статора. Корпуса цилиндров имеют патрубки для промежуточных регулируемых и нерегулируемых отборов пара, патрубки для подвода и отвода пара из цилиндров.
Конструкции цилиндров зависят от их назначения, начальных параметров пара, мощности турбины, наличия промежуточного перегрева пара и отборов пара, предполагаемых режимов эксплуатации турбоустановки [7, 10, 11, 55...61].
На всех режимах эксплуатации (пуск из холодного состояния, прогрев, несение нагрузки и останов) конструкции цилиндров должны обеспечивать правильность взаимного расположения узлов и деталей статора (сопловых аппаратов, концевых уплотнений, диафрагм, корпусов подшипников) относительно валопровода.
Вследствие сложности конструктивных форм для удобства проведения сборочных и монтажных работ, осуществления эксплуатационного контроля и ремонтных работ цилиндры выполняют с горизонтальными разъемами, а в частях среднего и низкого давления иногда предусматривают дополнительный вертикальный разъем. Плотность горизонтального разъема обеспечивают с помощью фланцев. Для обеспечения необходимой плотности стыков фланцы разъемов корпусов должны иметь значительную толщину. Наличие таких фланцев вызывает затруднения при эксплуатации турбин, так как приводит к замедлению процесса прогрева турбины перед пуском из-за того, что массивные фланцы прогреваются значительно медленнее тонких стенок. В связи с этим для ускорения процессов пуска в конструкции большинства турбин предусмотрена специальная система обогрева фланцев.
Корпуса цилиндров могут выполняться литыми, сварными или комбинированными. Литые цилиндры применяются для изготовления ЦВД и ЦСД; сварные цилиндры применяются для изготовления ЦНД. У многих современных турбин цилиндры выполняются комбинированными, например ЦСД турбин К-300-240 ЛМЗ, К-300-240 ХТЗ, Т-100/120-130 ТМЗ, у двухцилиндровой турбины ПТ-135/165-130 ТМЗ паровпускная часть цилиндра низкого давления выполняется литой, а выхлопная часть цилиндра выполняется сварной; части собираются между собой с помощью вертикальных разъемов.
Цилиндры турбин могут выполняться однокорпусными (одностенными) и двухкорпусными. Применение двухкорпусных конструкций цилиндров, имеющих наружный и внутренний корпуса, позволяет уменьшить толщину фланцев горизонтального разъема и толщину стенок корпусов за счет снижения разности температур и давлений, действующих на каждый из корпусов.
В турбинах с большими объемными расходами пара на входе в цилиндр, для цилиндров среднего и низкого давления иногда применяют двухпоточную конструкцию корпусов с одинаковыми потоками пара и одинаковой геометрией проточной части. Двухпоточная конструкция цилиндров позволяет уменьшить радиальные размеры цилиндров и разгрузить ротора этих цилиндров от осевых усилий.
Цилиндры высокого давления турбин среднего и высокого давления выполняются литыми одностенными. На рис. 3.1 показана конструкция одностенного корпуса ЦВД. Корпус состоит из нижней и верхней половин, соединяемых фланцами и шпильками. Внутренняя поверхность корпуса имеет ряд расточек для установки деталей статора: обойм, диафрагм, концевых уплотнений.
Цилиндры высокого давления турбин, работающих на сверхкритических параметрах пара, выполняются литыми двухкорпусными. На рис. 3,2 в качестве примера показан двухстенный корпус ЦВД турбины К-300-240 ЛМЗ. Внешний корпус состоит из верхней и нижней половин. Нижняя половина с помощью четырех опорных лап 3, 13 устанавливается на поперечные шпонки на приливах корпусов подшипников. Внутренний корпус устанавливается во внешнем и закрепляется в нем.
Детали подвески внутреннего корпуса ЦВД во внешнем корпусе и общий вид установки показаны на рис. 3.3. Для крепления внутреннего корпуса во внешнем в нижней половине внешнего корпуса выполнены специальные неглубокие выборки, а на фланце нижней половины внутреннего корпуса — лапки 5, 7, с помощью которых он свободно подвешивается во внешнем корпусе. Для обеспечения центровки корпусов друг относительно друга в поперечном направлении применяются окружные продольные шпонки 6, а для центровки в осевом направлении в приливах внешнего корпуса в районе горизонтального разъема выполнена вертикальная расточка, в которую внутренний корпус устанавливается зубом 8 (внутренняя вертикальная шпонка). Для улучшения прогрева фланцев и шпилек внутреннего корпуса во фланцах выполнена обнизка (выборка).
Для обеспечения надежности работы турбины, соединение патрубков внешнего и внутреннего корпусов выполняется геометрически подвижным (рис. 3.4). К паровпускным патрубкам внешнего корпуса приварены штуцеры 6, на их концевых частях помещены разрезные поршневые кольца 3, которые в силу своей упругости плотно прижимаются к внутренней поверхности втулки 4 и препятствуют утечке свежего пара в межкорпусное пространство, но допускают взаимные тепловые расширения внешнего и внутреннего корпусов.
ЦСД выполняются литыми или комбинированными (паровпускная часть корпуса — литая, а выхлопная часть — сварная). На рис. 3.5 в качестве примера показана литая часть корпуса ЦСД турбины К-300-240 ЛМЗ. Корпус имеет горизонтальный разъем, совпадающий с осью турбины, со ступенчатым по длине изменением сечения фланца. К нижней половине присоединяются паровпускные патрубки и патрубки отборов. Литая часть корпуса ЦСД заканчивается вертикальным кольцевым фланцем, которым она жестко присоединяется к сварной части. В некоторых типах турбин, например, у К-300-240 ХТЗ, выхлопная часть ЦСД является первым потоком части низкого давления.
В ряде турбин, работающих на сверхкритических параметрах пара, в том числе и в последних модификациях турбины К-300-240 ХТЗ, цилиндры среднего давления, аналогично цилиндрам высокого давления, выполняются двухкорпусными. На рис. 3.6 показан двухкорпусной ЦСД турбины К-500-240 ХТЗ.
Рис. 3.6. Литой цилиндр среднего давления турбины К-500-240 ХТЗ:
1,15 — корпуса концевых уплотнений; 2,5,6,13,14 — обоймы концевых уплотнений; 3 — наружный корпус ЦСД; 4 — передняя лапа внутреннего корпуса; 7 —закатная диафрагма первой ступени давления ЦСД; 8 — внутренний корпус ЦСД; 9 — боковая лапа внутреннего корпуса; 10 — обойма диафрагм 5 и б ступеней; 11 — обойма диафрагм 7, 8 и 9 ступеней; 12 — обойма диафрагм 10 и И ступеней; 16, 22 —шпоночные соединения поперечного фиксирования наружного корпуса; 17 — приставная опора подшипника № 4; 18 — шпоночное соединение осевого фиксирования внутреннего корпуса; 19 — шпоночный башмак; 20 — стопорно-регулирующий клапан; 21, 44 — шпоночное соединение поперечного фиксирования внутреннего корпуса; 23 — экран лапы наружного корпуса; 24 — опора подшипников № 2 и 3; 25 — дистанционный болт; 26 — верхняя лапа наружного корпуса; 27 — нижняя лапа наружного корпуса; 28 — прокладка; 29 — поршневое кольцо; 30 — втулка; 31 — сегментная шпонка; 32 — паровпускной патрубок; 33 — экран паровпускного патрубка; 34 — патрубок — прилив; 35 — призматический шпоночный выступ; 36 — стержень; 37 — направляющий лист; 38 — козырек; 39 — кольцевая расточка для обоймы диафрагм; 40; 41 — обнизки на горизонтальном разъеме; 42 — кольцевая расточка для обоймы уплотнений; 43 — боковая поверхность фланца; 45 — выхлопной патрубок
Рис. 3.7. Одностенный, двухпоточный цилиндр низкого давления турбины Т-100/120-130 ТМЗ
Рис. 3.8. Двухстенный двухпоточный ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ:
1 — нижняя половина внешнего корпуса средней части ЦНД; 2 — окружная шпонка; 3 — нижняя половина обоймы; 4 — опорная лапка обоймы ЦНД; 5 — верхняя половина обоймы; 6 — фланцы вертикального разъема выхлопной части ЦНД со средней; 7 — верхняя половина внешнего корпуса средней части ЦНД; 8 — продольная шпонка; 9 — верхняя половина заднего выхлопного патрубка; 10 — корпус встроенного подшипника; 11 — нижняя половина заднего выхлопного патрубка; 12 — нижнее поперечное полукольцо; 13 — патрубок отбора пара в ПНД-1; 14 — компенсатор; 15 — патрубок отбора пара в ПНД-2
Рис. 3.9. Обойма внутреннего ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ:
1 — обойма цилиндра; 2 — патрубок паровпуска ЦНД; 3 — патрубок отбора ПНД 1; 4 — вертикальные подвески обоймы; 5 — поперечные шпонки, 6 — окружная шпонка; 7 — шпонки диафрагм
Корпуса цилиндров низкого давления обычно выполняются сварными из листовых и литых заготовок. Для обеспечения достаточной жесткости на корпусах выполняются ребра жесткости и подкосы.
Корпуса цилиндров низкого давления могут выполняться одностенными (рис. 3.7), но в большинстве современных турбин выполняются двухстенными. На рис. 3.8 показан двухпоточный ЦНД турбины К-300-240 ЛМЗ. В нем в качестве внутреннего корпуса используется обойма (рис. 3.9), устанавливаемая во внешнем корпусе с помощью лапок 4, расположенных на фланце нижней части обоймы и прижимных скоб. Для совмещения центральных осей обоймы и внешнего корпуса, а также их поперечных плоскостей в конструкции предусмотрены шпонки 5.