Безопасность при эксплуатации паровых турбин

Фото взрыв турбины

Безопасность при эксплуатации паровых турбин ТЭЦ.

Эксплуатация турбины и вспомогательного оборудования должна производится в полном соответствии с данной инструкцией, правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей, правилами техники безопасности при эксплуатации теплотехнического оборудования электростанций и тепловых сетей, правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, правилами устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды.

К обслуживанию турбины и вспомогательного оборудования допускаются лица, достигшие 18 лет, прошедшие обучение и проверку знаний по Правилам Госгортехнадзора, должностным и производственным инструкциям и имеющие соответствующую отметку в удостоверении.

Шум турбины и вспомогательного оборудования не должен превышать требований ГОСТ 12.1.003-83.

На рабочих местах уровень вибрации не должен превышать гигиенические нормы вибрации согласно ГОСТ 12.1.012-78.

Все горячие части турбины и трубопроводов должны быть покрыты тепловой изоляцией. Температура наружной  поверхности изоляции не должна превышать 45°С при температуре наружного воздуха 25°С. Кроме того, ЦВД и ЦНД закрываются специальной обшивкой из тонкой листовой стали.

Защитные маслокороба должны быть плотными. Плотность коробов проверять при капремонтах турбины и после каждого ремонта короба с применением сварки.

Фланцевые  соединения маслопроводов вне защитных коробов должны быть заключены в кожуха.

Все пусковые устройства и арматура должны быть пронумерованы и иметь надписи в соответствии с оперативной схемой. На штурвалах задвижек и вентилей должны быть указано направление вращения.

Зона обслуживания турбины должна быть укомплектована:

— огнетушители типа ОВП-80  — 2 шт.

— огнетушители типа ОПУ-5     — 2 шт.

— огнетушители типа ОУ-80      — 1 шт.

— ящик с песком (V= 0,5м3)     — 1 шт.

Должен быть обеспечен постоянный надзор за сохранностью и исправностью средств пожаротушения, за наличием давления в пожарной магистрали. При приемке-сдаче смены делать соответствующие отметки в оперативном журнале или ведомости.

Данное изображение создано с помощью ИИ – Midjourney 5.2

Эксплуатация и ремонт турбоустановки

Фото ремонта турбины

Эксплуатация и ремонт турбоустановки ТЭЦ.

При эксплуатации турбоустановки должны быть обеспечены:

-надёжность работы основного и вспомогательного оборудования;

-готовность принятия номинальных электрической и тепловой нагрузок;

-нормативные показатели экономичности основного и вспомогатель­ного оборудования.

Дежурный персонал обязан контролировать работу вспомогательного оборудования по показаниям КИП, визуальным осмотром и прослушиванием во время обходов.

Обращать особое внимание на показания следующих приборов:

— осевого сдвига;

— относительных расширений роторов;

— давления пара в регулирующей ступени ЧСД и ЦВД;

— давления в камере теплофикационного и производственного отборов;

— расход пара на турбину в регулируемые отборы и в конденсатор;

— давления и температуру масла на смазку;

-давления напорного масла в системе маслоснабжения регулирования;

-температуры баббита опорных подшипников турбины и колодок упорного подшипника;

-температуры холодного газа генератора;

-температуры масла на сливе с подшипников турбины и генератора;

-разрежения в конденсаторе;

-уровня в конденсаторе;

-уровней в корпусах ПВД, ПНД, ПСВ-90;

-ток электродвигателей конденсатных насосов;

-вибрации подшипников турбины и генератора;

-уровня в маслобаке.

В случае отклонения показаний приборов от номинальных величин, выявить причины и устранить их.

Один раз в смену и при каждом изменении нагрузки прослушивать турбину.

Один раз в смену производить контроль масла в грязном отсеке главного маслобака, который заключается в проверке его по внешнему виду на содержание воды, шлама и механических примесей.

При необходимости слить отстой, включить масляный фильтр.

Согласно графика производить расхаживание и смазку приводов арматуры.

Согласно графика производить добавление и замену смазки в подшипниках насосов.

Согласно графику производить переходы по насосам КН, СлН с проверкой их АВР.

Согласно графика производить проверку АВР маслонасосов смазки.

Согласно графика один раз в месяц производить:

— проверку плотности вакуумной системы;

— проверку принудительного закрытия КОС, после проверки закрытия КОС поочередно прочистить фильтры перед эл. магнитными клапанами подачи конденсата на КОС.

Проверку плотности АСК, РК ЦВД, РК ЧСД, поворотной диафрагмы производить:

— перед испытанием автомата безопасности повышением частоты вращения;

— до останова турбины в капремонт и при пуске после него;

Но не реже одного раза в год.

Проверку плотности КОС теплофикационного, производственного и проверку срабатывания предохранительных клапанов отборов производить не реже одного раза в год и перед испытаниями турбины на сброс нагрузки.

Проверку времени закрытия АСК, а также снятие характеристик системы регулирования на остановленной турбине и при ее работе на холостом ходу производить до и после капремонта узлов системы регулирования или парораспределения.

Вывод в ремонт турбины и вспомогательного оборудования производят машинист 6 разряда, машинист-обходчик и старший машинист под руководством начальника смены.

К ремонту и осмотру турбины и вспомогательного оборудования допускаются лица по наряду-допуску или распоряжению инженерно-технических работников, допущенных к самостоятельной работе и включенных в список лиц, имеющих право выдачи нарядов.

Испытания турбины, вспомогательных систем производить по Программам, утвержденным техническим директором ТЭЦ. В Программе указываются лица, ответственные за обеспечение и проведение испытаний.

Все работники должны соблюдать требования по безопасности труда взрыво- и пожаробезопасности.

Данное изображение создано с помощью ИИ – Midjourney 5.2

Асинхронный режим в энергосистеме

Фото генератора турбины ПТ

Асинхронный режим в работе генератора турбины ТЭЦ.

Асинхронный режим в энергосистеме может приводить к повреждению оборудования электростанций, массовому нарушению электроснабжения потребителей в связи с:

— возможностью расширения аварийной зоны, возникновением более двух несинхронно работающих частей ЭС (энергосистема) с дополнительным нарушением устойчивости и полной потерей контроля режима ЭС;

— перемещением электрического центра качания (ЭКЦ) по системе, сопровождающимся самоотключением групп энергопринимающих установок потребителей, оказавшихся вблизи ЭЦК, отключением ответственных  механизмов собственных нужд электростанций.

Согласно п. 5.1.27. ПТЭ ЭС (Приказ Минэнерго РФ от 19.06.2003 № 229) «Несинхронная работа отдельного возбужденного генератора любого типа относительно других генераторов электростанции не допускается». Поэтому  возникает необходимость установки защит от их повреждений в асинхронном режиме работы.

Для обеспечения устойчивости параллельной работы генераторов энергосистемы при отключении коротких замыканий и требованиям обеспечения устойчивости  нагрузки потребителей необходимо модернизировать существующие защиты  генераторов путем замены их на современные микропроцессорные защиты.  Также одним из возможных вариантов защиты, направленной на ликвидацию работы генератора в асинхронном режиме относительно остальных генераторов  энергосистемы, является автоматика ликвидации асинхронного режима работы (АЛАР). С целью повышения надёжности работы генераторов и снижения возможных  убытков, из-за их повреждения, необходимо установить на генераторах ТЭЦ противоаварийную автоматику, которая исключала бы работу генераторов в асинхронном режиме.

Таким образом, требуется произвести замену устаревших панелей электромеханических реле на микропроцессорные защиты и установить новые устройства АЛАР на турбинные генераторы.

Гидромеханическая очистка конденсатора

Очистка конденсатора напором воды

Указания по гидромеханической очистке трубного пучка конденсатора.

Для организации устойчивой циркуляции пористых резиновых шариков (ПРШ) системы шариковой очистки необходимо выполнить гидромеханическую очистку трубок конденсатора:

  • Внутренних поверхностей теплообменных трубок конденсационной установки;
  • Внутренних поверхностей входных выходных и поворотных камер конденсационной установки;
  • Трубопроводов циркуляционного водоснабжения в пределах циркуляции ПРШ (от фильтров предочистки до входных камер конденсатора, от сливных камер конденсатора до шарикоулавливающих устройств).

Объёмы гидромеханической очистке:

  1. Гидромеханическая очистка конденсатора:

1.1 Внутренняя поверхность теплообменных трубок конденсатора 50 КЦС-4 (трубка 23/25, количество трубок — 5300 шт. (6,6 м) – 3000 м2

1.2 Внутренняя поверхность входных выходных, поворотных камер, крышек и трубных досок конденсатора – 64,33 м2

  1. Гидромеханическая очистка подводящих (напорных) и сливных трубопроводов в зоне действия шариковой очистки:

2.1 Внутренняя поверхность трубопроводов Ду 800 от фильтров предочистки до входных камер конденсатора, от сливных камер конденсатора до шарикоулавливающих устройств – 80,2 м2

Технологическая схема шарикоочистки

Принципиальная схема шариковой очистки

Технологическая (принципиальная) схема системы шариковой очистки конденсатора турбины.

  1. Фильтр самоотмывающийся поворотный ФСП-1,0/0,8 (количество — 2 шт.)
  • Номинальная производительность – 3600 м3 /час;
  • Расчётное давление воды – до 0,25 МПа;
  • Максимально допустимое давление воды – 0,6 МПа;
  • Гидравлическое сопротивление чистого фильтра — 5 кПа;
  • Максимально допустимое гидравлическое сопротивление загрязненного фильтра 20 кПа;
  • Частота вращения ротора – 22,4 об/мин;
  • Мощность электропривода — 1,5 кВт;
  • Напряжение питания 380 В;
  • Крутящий момент на выходном валу электропривода — 60 кг м.
  1. Фильтр грязевый (количество — 2 шт.)
  • Расчетное давление воды 0,25 МПа;
  • Диаметр фильтрующих отверстий 12 мм;
  1. Шарикоулавливающее устройство ШУУ-0,8 (количество — 2 шт.)
  • Рабочее давление воды в корпусе – до 0,25 МПа;
  • Зазор между пластинами – 10 мм;
  • Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе воды, не более -3 кПа.
  1. Насос шариковой очистки НШО (количество — 1 шт.)
  • Производительность – 80 м3 /час;
  • Напор – 20 м.вод.ст;
  • Потребляемая мощность — 7,6 кВт;
  • Напряжение питания – 380 В;
  • Частота вращения – 1500 об/мин.
  1. Загрузочная камера ЗК-0,017 (количество — 1 шт.)
  • Максимально допустимое давление воды в корпусе – до 0,6 МПа;
  • Полезный объём — 0,017 м3;
  • Максимальное количество загружаемых шариков – 1000 шт;
  • Тип электропривода МЭО-40/63-0,63-93 ТУ25-7549.002-90;
  • Напряжение питания 380 В.
  1. Тройник для шариков (количество — 1 шт.)
  • Диаметр присоединяемых трубопроводов – Ду100хДу80хДу80.
  • Максимально допустимое давление воды в корпусе –0,6 МПа.
  1. Технологический люк Л-0,5 (количество — 4 шт.)
  • Максимально допустимое давление воды–0,6 МПа.

Скачать схему технологическую системы шариковой очистки в формате pdf >>>

Энергоэффективность шарикоочистки

График турбины ПТ-60-130/13

Загрязнение трубок конденсатора турбоагрегата приводит к ухудшению теплообмена и как, следствие к уменьшению вакуума в конденсаторе. Ухудшение вакуума, связанное с загрязнением поверхности охлаждения конденсаторов, достигает на электростанциях 1-2%, а в некоторых случаях, при особенно плохом качестве воды 3-4%.

Отклонение вакуума в конденсаторе турбины от номинального, при известной температуре охлаждающей воды резко снижает экономичность работы турбоустановки и влияет на надежность работы последней ступени турбины. Кроме того, при отклонении вакуума происходит снижение энергетической мощности турбоагрегата.

В «Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей» оговорена необходимость проведения периодических очисток при отклонении данного показателя от нормы более чем на 0,5%.

Система шариковой очистки (СШО) является экономически выгодным и технически прогрессивным решением для электростанций. Система предназначена для очистки внутренней поверхности трубок конденсатора паровой  турбины от загрязнений, которые приносятся циркуляционной водой из водоема или возникают в процессе её протекания по трубкам.

По статистическим данным внедрение СШО при подборе оптимальных параметров шариков позволяет увеличить энергетическую эффективность без  дополнительных затрат в среднем на 1,0-2,0% для паротурбинных станций. Установка СШО на конденсаторе позволит увеличить коэффициент теплопередачи и снизить температурный напор, тем самым понизив температуру  насыщения и давление в конденсаторе.

Согласно данным учета производственно-технического ТЭЦ, среднегодовое отклонение от нормативного температурного напора на ТА составляет 2,2

°С. Температура насыщения при давлении 0,075 кгс/см2 составляет 39,9 °С.

При поддержании СШО параметров работы конденсатора на нормативном уровне снижение давления отработавшего пара в конденсаторе составит:

ts=39,9-2,2=37,7 °С;

ps2=0,0666 кгс/см2;

ps1- ps2=0,0750-0,0666=0,0084 кгс/см2

ps=0,0666 кгс/см2; – давление в конденсаторе при температуре насыщения равной 37,7 °С

Используя типовую энергетическую характеристику турбоагрегата ПТ-60-130/13 ЛМЗ (см. картинку выше), определяем, что прирост мощности турбоагрегата от внедрения СШО ∆N составит – 378 кВт от установки СШО.

Планируемая средняя продолжительность работы ТА в летний  период составляет 3672 часа.

Дополнительная выработка электроэнергии летом от внедрения системы очистки  «на ходу» составит:

∆Э=0,378*3672= 1388 тыс. кВтꞏч/год.

Экономия условного топлива в летний период:

∆B= ∆Эхbк = 1388х0,425= 589,9 тут/год

где:

bк=425 г/кВт*ч – среднее значение удельного расхода топлива на отпуск электроэнергии по конденсационному циклу в летний период.

Дополнительная экономия составит снижение затрат на очистку охлаждающих трубок с помощью механических способов очистки, величина данных затрат оценивается на уровне 170 000 рублей/год.

Автоматизация системы шариковой очистки

SCADA шарикоочистки

Техническое обеспечение автоматической системы управления системой шариковой очистки (далее — СШО). Техническое обеспечение совместно со специальным программным обеспечением составляет основу системы управления. Техническое обеспечение выполнено с применением контроллеров производства фирмы Siemens.

Основные функции системы управления СШО

— непрерывный контроль чистоты фильтра по перепаду давления на нем;

— автоматическое включение отмывки фильтра при достижении заданного перепада;

— автоматическая промывка фильтра 1 раз в 24 часа при не превышении установленного значения перепада давления на фильтре;

— при заклинивании ротора фильтра, в случае попадания крупных загрязнений, включается вращение ротора в противоположную сторону;

— после устранения причины заклинивания ротора фильтра, переключается вращение ротора фильтра в первоначальном направлении;

— при невозможности устранить причину заклинивания ротора фильтра автоматически, отключается электропривод фильтра, включается сигнал аварии;

— при невозможности отмыть фильтр автоматически и достижении перепада давления на нем выше аварийной установки, включается сигнал аварии;

— включение шариковой очисткой конденсатора выполняется в соответствии заданной периодичностью;

— управление электрическими исполнительными механизмами;

— при неисправности оборудования системы управления включается световая сигнализация.

Для управления системой шариковой очистки предусматривается установка локального шкафа АСУ СШО. Шкаф выполнен на базе устройств ввода-вывода Simatic ET200 (No 22734-11 в государственном реестре средств измерений) производства фирмы Siemens AG (Германия). На двери шкафа установлены ключи управления и арматура сигнализации положения исполнительных механизмов, кнопка аварийного останова. Для редактирования уставок, просмотра аварийных сообщений, индикации технологических параметров и состояния запорной арматуры и механизмов системы проектом предусматривается установка автоматизированного рабочего места оператора СШО на БЩУ-2. Предусматривается передача информации в общеблочный ПТК.

Система шариковой очистки конденсатора

Шарики для конденсатора турбины

Система шариковой очистки (СШО) трубного пучка конденсатора турбины.

Технология поддержания в чистоте конденсаторных трубок с помощью эластичных шариков из губчатой резины — СШО нашла широкое применение в современной энергетике.

Применение мягкого шарика, диаметр которого на 1-2  мм больше внутреннего  диаметра трубки, позволяет удалять с ее поверхности все виды вновь образующихся и недостаточно закрепленных отложений, поддерживая, таким  образом, исходную чистоту трубки в течение всего периода эксплуатации турбоагрегата.

Технологически система шарикоочистки разделяется на две автономные подсистемы:

  • подсистема «ФИЛЬТР» — технологическая схема очистки циркуляционной воды;
  • подсистема «ШАРИКОВАЯ ОЧИСТКА» — технологическая схема циркуляции шариков.

Подсистема «ФИЛЬТР» предназначена для предварительной очистки охлаждающей воды от различного мусора (щепа, гравий, элементы оросителей, полиэтиленовые бутылки и т. д.), который, засоряя трубные доски, препятствует  прохождению шариков через конденсаторные трубки.

Основным элементом подсистемы «ФИЛЬТР» являются фильтры предварительной очистки, устанавливаемые на подводящих к конденсатору  циркуляционных трубопроводах.

Подсистема «ШАРИКОВАЯ ОЧИСТКА» предназначена для транспортировки шариков через конденсаторные трубки.

Принцип работы СШО основан на предотвращении образования отложений на внутренних поверхностях конденсаторных трубок за счет циркуляции через них пористых резиновых шариков (ПРШ), диаметр которых на 1-2 мм больше внутреннего диаметра конденсаторных трубок.

Шарики загружаются в загрузочную камеру (ЗК), предназначенную для загрузки  и  ввода шариков в контур циркуляции.

После включения насоса шариковой очистки НШО шарики по трубопроводам транспортировки направляются в напорный водовод перед конденсатором.

Состав и технические характеристики применяемого оборудования СШО:

  1. Фильтр самоотмывающийся поворотный ФСП-1,0/0,8.
  2. Фильтр грязевый.
  3. Шарикоулавливающее устройство ШУУ-0,8.
  4. Насос шариковой очистки НШО.
  5. Загрузочная камера ЗК-0,017.
  6. Тройник для шариков.
  7. Технологический люк Л-0,5.

Системы очистки конденсатора турбины

Трубки конденсатора турбины

Необходимость очистки трубного пучка конденсатора.

Экономичность работы паровой турбины в значительной степени определяется давлением отработавшего пара или вакуумом в конденсаторе, зависящим от режима работы и состояния конденсационной установки. Одной из основных причин ухудшения вакуума в конденсаторе является снижение коэффициента  теплопередачи трубного пучка конденсатора вследствие его загрязнения с  внутренней (водяной) стороны различным мусором, вносимым с охлаждающей  водой, а также органическими и накипными отложениями.

Опыт работы различных электростанций дает возможность спрогнозировать снижение теплопередачи в конденсаторе за счет загрязнения его поверхности теплообмена.

Ухудшение вакуума в результате загрязнения водяной стороны конденсатора происходит постепенно, по мере накопления отложений и мусора, не создавая  резкой аварийной ситуации, что является предпосылкой для отсутствия достаточного внимания к проблеме поддержания чистоты трубной системы конденсатора и приводит к длительной эксплуатации турбин с повышенным давлением отработавшего пара.

Виды систем очистки трубок конденсатора.

В зависимости от качества охлаждающей воды, характера и состава отложений, для поддержания работоспособности конденсаторов практикуются различные  способы периодических чисток: термическая и вакуумная сушки, кислотные промывки, промывка высоконапорной установкой и проч., которые дают кратковременный и недостаточный эффект.

Кроме того, процесс периодической очистки конденсаторных трубок является мероприятием трудоемким и требует дополнительных ресурсозатрат, как людских, так и финансовых.

Иные способы предотвращения образования отложений в трубной системе конденсаторов, такие как использование ультразвуковых генераторов, электромагнитная обработка охлаждающей воды и ее обработка дымовыми  газами котлов, практического эффекта, как правило, не дают.

Эффективным и универсальным средством обеспечения высокого уровня чистоты конденсаторов является система шариковой очистки (СШО).

Эжектор пароструйный

Шильдик эжектора типа ЭП-3-750

Пароструйный эжектор типа ЭП-3-750, сделанный в СССР на Ленинградском металлическом заводе.

Принцип действия пароструйного эжектора.

В пароструйном эжекторе высокоскоростной поток пара (рабочее тело) проходит через сопло и создает вакуум, всасывая в себя медленно движущийся второй поток (всасываемое тело) — это может быть газ, пар или жидкость. Затем эти два потока смешиваются и выходят из эжектора с более высоким давлением.

Эжекторы паровых турбин широко применяются в энергетической промышленности для преобразования энергии пара в механическую энергию, которая затем может быть использована для привода генераторов электроэнергии или других механизмов. Они обычно используются в больших электростанциях, где требуется высокая производительность и эффективность.

Скачать паспорт пароструйного эжектора типа ЭП-3-750 в формате pdf >>>