Общая схема движения сред

Основной функцией регенеративного контура является многоступенчатый нагрев питательной воды за счёт энергии пара, отбираемого из промежуточных ступеней турбоагрегата. Турбинный конденсат проходит последовательный маршрут через теплообменное оборудование: основные эжекторы, вакуумный охладитель уплотнений (комплекс КПУ-50-2,5-2), встроенный подогреватель ПНД-1, охладитель пара уплотнений марки ПСВ-90, а также подогреватели низкого давления ПНД-2, ПНД-3 и ПНД-4. После этого среда направляется в деаэратор.

Дальнейший путь осуществляется уже под высоким давлением: питательный электронасос (ПЭН) перекачивает воду через каскад подогревателей высокого давления (ПВД-5 → ПВД-6 → ПВД-7), откуда она поступает непосредственно в паровой котёл.

Оборудование регенеративной схемы низкого давления

Подогреватель ПНД-1

Аппарат конструктивно интегрирован в корпус конденсатора. Он представляет собой односекционный горизонтальный теплообменник, оснащённый водяной камерой и трубной решёткой, в которой методом развальцовки закреплены U-образные латунные трубки. Конденсат греющего пара отводится в конденсатор через гидрозатвор.

Система отсоса и охлаждения пара уплотнений

Для поддержания разрежения в крайних камерах концевых лабиринтовых уплотнений применяется вакуумный охладитель типа КПУ-50, укомплектованный паровым эжектором. Система обеспечивает абсолютное давление в камере отсосов в пределах 0,093–0,095 МПа (0,95–0,97 кгс/см²). Рабочим агентом эжектора служит пар, отбираемый из деаэратора. Тепловая энергия как отсасываемого, так и рабочего пара утилизируется путём пропуска основного конденсата через охладитель. Образующийся конденсат греющего пара отводится в конденсатор через расширительную ёмкость и гидрозатвор.

В охладитель пара уплотнений (ПСВ-90) подаётся пар из третьих камер концевых лабиринтных уплотнений турбины. Его конденсат также направляется в конденсатор.

Подогреватели ПНД-2, ПНД-3 и ПНД-4

Аппараты выполнены в вертикальном исполнении, имеют сварную конструкцию и поверхностный тип теплообмена. Трубная система собрана из латунных трубок, закреплённых развальцовкой в трубных досках. Водяная полость всех трёх подогревателей работает под полным напором конденсатных насосов.

Режим дренажа зависит от нагрузки турбоагрегата: при малых нагрузках конденсат греющего пара отводится каскадом непосредственно в конденсатор, а в штатном режиме эксплуатации дренаж из ПНД-2 перекачивается специальным насосом в магистраль основного конденсата. В случае превышения допустимого уровня конденсата в любом из аппаратов автоматически закрывается запорная арматура на паропроводе соответствующего отбора.

Оборудование регенеративной схемы высокого давления

Конструктивные особенности и защита ПВД

Подогреватель ПВД-5 по своему исполнению идентичен решениям, применённым на турбоагрегатах блоков №8 и №10. Аппараты ПВД-6 и ПВД-7 относятся к камерному типу сварной конструкции. Все подогреватели высокого давления объединены общей системой защиты от критического повышения уровня конденсата.

При достижении уровня конденсата первой ступени срабатывает предупредительная сигнализация. Если уровень поднимается до второй уставки, активируется аварийная защита: группа ПВД отключается по водяной магистрали, запорные клапаны на паровых отборах турбины закрываются, а питательная вода переводится на байпасную линию. Дренаж греющего пара организован по каскадной схеме: из ПВД-7 в ПВД-6, затем в ПВД-5, после чего направляется в деаэраторы.

Регулирование уровня дренажей

Все подогреватели высокого и низкого давления, за исключением встроенного ПНД-1, оснащены регулирующими клапанами отвода конденсата. Управление этими клапанами осуществляется электронными регуляторами уровня.

Автоматизация и системы безопасности

Клапаны обратного стока (КОС)

На паропроводах регенеративных и регулируемых отборов (кроме линии к ПНД-1) смонтированы обратные клапаны (КОС). Их основная функция — предотвращение раскрутки ротора турбины и недопущение охлаждения горячих цилиндров обратным потоком пара при резких сбросах нагрузок или отключении генератора от энергосистемы.

Каждый КОС приводится в действие гидравлическим сервомотором, взведение которого осуществляется давлением конденсата. Закрытие арматуры инициируется сигналами от концевых выключателей сервомотора АСК и выключателя генератора. Для возможности раздельных испытаний клапаны разделены на три группы управления, что позволяет проверять работу арматуры высокого и низкого давления независимо друг от друга.

Обеспечение охлаждения и циркуляции

На линии основного конденсата, расположенной сразу за охладителем ПСВ-90, предусмотрены регулирующий клапан уровня конденсатора и запорная арматура рециркуляционной линии. Такая компоновка гарантирует постоянную подачу охлаждающей среды к основным эжекторам, охладителю пара уплотнений с эжектором и самому аппарату ПСВ-90. Кроме того, данная схема обеспечивает надёжное питание системы КОС конденсатом, находящимся под напором конденсатных насосов.

Состав и назначение конденсационной установки

Конденсационная установка — важный элемент турбоагрегата, обеспечивающий эффективное преобразование отработавшего пара в конденсат и поддержание необходимого вакуума. В её состав входят:

• конденсатор со встроенным пучком;
• воздухоудаляющее устройство;
• конденсатные насосы;
• циркуляционные насосы;
• водяные фильтры;
• система шариковой очистки конденсатора (СШО).

Конструкция и особенности конденсатора

Основные элементы и материалы

Корпус конденсатора, рассчитанного на работу с пресной охлаждающей водой, выполнен цельносварным из листовой углеродистой стали. В него вварены основные и промежуточные трубные доски, а водяные камеры составляют единое целое с корпусом и закрываются съёмными крышками.

Для снижения термических напряжений и защиты вальцовочных соединений на корпусе предусмотрены линзовые компенсаторы. Они обеспечивают подвижность основной трубной доски относительно корпуса. Кроме того, для компенсации тепловых расширений конденсатор размещён на пружинных опорах.

Особенности охлаждения и обслуживания

Конденсатор имеет две поверхности охлаждения, где в качестве охлаждающей среды выступает циркуляционная вода. Конденсаторные трубки основного и встроенного пучка снабжены отдельными камерами для подвода охлаждающей среды. Встроенный пучок выполнен двухходовым, а наибольшее давление в нём достигает 0,78 МПа (8 кгс/см2).

Конструкция конденсатора двухходовая по циркуляционной воде и разделена на две независимые половины. Каждая имеет собственный подвод и отвод воды, что позволяет:

• поочерёдно отключать половины для обслуживания;
• чистить водяные камеры и конденсаторные трубки от загрязнений без полной остановки системы.

Максимальное допустимое давление в водяных камерах составляет 0,24 МПа (2,5 кгс/см2).

Соединение с турбиной и распределение нагрузок

Конденсатор соединён с выхлопным патрубком турбины сварным способом, усиленным косынками и рёбрами жёсткости. Пружинные опоры воспринимают вес самого конденсатора без воды, тогда как нагрузка от циркуляционной воды и воды в паровом пространстве передаётся через опорные лапы ЦНД на фундаментные рамы.

Управление уровнем конденсата

Номинальный уровень конденсата в конденсатосборнике составляет 500 мм (по указателю уровня в конденсаторе). Он поддерживается регулирующим клапаном в пределах ±200 мм от номинала — по сигналу электронного регулятора уровня.

В паровой части конденсатора предусмотрена специальная камера для размещения секции ПНД‑1.

Воздухоудаляющее устройство

Воздухоудаляющее устройство включает два трёхступенчатых эжектора типа ЭП‑3‑750: один работает постоянно, второй находится в резерве. Их задача — отсос воздуха и обеспечение нормального теплообмена в конденсаторе.

Параметры работы эжекторов

Основные эжекторы:

• источник питания: пар из уравнительной паровой линии деаэраторов (6 кгс/см2) или от коллекторов 16 ата;
• минимальное избыточное давление пара перед эжектором: 0,34 МПа (3,5 кгс/см2);
• температура пара: 150–250∘C;
• расход пара на один эжектор: 750 кг/ч;
• охлаждающая среда: основной конденсат турбины.

Тепло рабочего пара эжекторов используется для подогрева основного конденсата, а конденсат после эжекторов сливается обратно в конденсатор. Оба эжектора подключены параллельно по пару, воде и воздуху.

Пусковой эжектор предназначен для быстрого создания вакуума. Он работает на тех же параметрах пара, что и основные эжекторы, но его расход выше — 1100 кг/ч.

Для срыва вакуума предусмотрена задвижка на трубопроводе отсоса воздуха из конденсатора. Управление задвижкой осуществляется дистанционно со щита управления (ЩУ).

Вспомогательные системы и оборудование

Очистка охлаждающей воды

Суммарный расход охлаждающей воды на турбоустановку достигает около 8300 м3/ч. Для очистки воды от механических примесей перед маслоохладителями турбины установлены фильтры с поворотными сетками. Они позволяют проводить промывку на ходу, не останавливая работу системы.

Конденсатные насосы

Для подачи конденсата из конденсатора через ПНД в деаэратор используются три насоса:

• два насоса типа КСВ‑125‑140 (производительность — 125 т/ч, напор — 140 м в. ст.);
• один насос типа КСВ‑200‑130 (производительность — 200 т/ч, напор — 130 м в. ст.).

Такое количество насосов гарантирует бесперебойную работу турбоустановки во всех режимах. При максимальном расходе основного конденсата в работе задействованы два насоса.

Система подачи пара на уплотнения

Турбина оснащена системой подачи пара на уплотнения, которая предотвращает подсос воздуха в вакуумную систему через концевые уплотнения цилиндров. Это особенно важно при наборе вакуума и в процессе работы турбины.

Система шариковой очистки (СШО)

СШО поддерживает чистоту трубных досок и внутренних поверхностей трубок конденсатора. Она состоит из двух автономных подсистем:

1. «Фильтр» — обеспечивает предварительную очистку циркуляционной воды.
2. «Шариковая очистка» — отвечает за циркуляцию шариков для очистки поверхностей.

Особенности работы уплотнений

На турбине реализована схема с самоуплотнением:

• обеспечивается отсос пара из кольцевых уплотнений ЦВД и переднего ЦНД;
• подача пара из деаэратора на уплотнения не требуется при нагрузке более 30 % номинальной.

Регулятор давления (РК‑2) на линии отсоса пара из третьих камер уплотнений поддерживает давление «до себя» в диапазоне 0,0049–0,019 МПа (0,05–0,2 кгс/см2), что позволяет пару из третьих камер выполнять уплотняющую функцию во вторых камерах.

Регулятор подачи пара (РК‑1) обеспечивает подачу пара на заднее уплотнение ЦНД, поддерживая аналогичное давление в коллекторе. Разделительная задвижка закрыта, чтобы исключить попадание горячего пара уплотнений ЦВД на заднее уплотнение ЦНД.

Назначение и основные компоненты

Масляная система играет ключевую роль в работе турбоагрегата — она обеспечивает надёжную подачу смазочного материала к подшипникам и элементам системы регулирования.

В качестве рабочей жидкости используется масло марки Тп‑22С (по ТУ 38.101821‑83), характеризующееся вязкостью 22 сСт при температуре 50∘C.

Общая вместимость системы, с учётом всех маслопроводов, достигает примерно 16 м3. Центральным элементом выступает общий масляный бак ёмкостью 14 м3, обслуживающий одновременно системы смазки и регулирования.

Оснащение масляного бака

Бак оборудован:

• указателем уровня масла в чистом отсеке — он оснащён контактами для передачи световых сигналов при достижении минимального и максимального уровней;
• сигнализатором перепада уровня масла на сетчатых фильтрах;
• двумя рядами сетчатых фильтров.

Подача масла в процессе работы турбины

Во время эксплуатации турбоагрегата подача масла осуществляется за счёт центробежного масляного насоса. Он размещён в корпусе переднего подшипника и приводится в движение валом турбины через зубчатую муфту. Такая конструкция позволяет компенсировать осевые перемещения ротора высокого давления (РВД) при его удлинении или укорочении.

Характеристики главного масляного насоса (ГМН)

При частоте вращения 3000 об/мин насос демонстрирует следующие показатели:

• производительность: 240 м3/час;
• давление: 1,96 МПа (20 кгс/см2).

Схема подачи масла к подшипникам

Для снабжения маслом системы смазки подшипников задействованы два последовательно подключённых инжектора, питаемых силовым маслом под давлением 1,96 МПа (20 кгс/см2):

1. Первый инжектор создаёт подпор на всасывании ГМН с давлением 0,098 МПа (1 кгс/см2).
2. Второй инжектор направляет масло в систему смазки, обеспечивая давление около 0,29 МПа (3 кгс/см2) до маслоохладителей.

Редукционный клапан поддерживает стабильное давление после маслоохладителей на уровне оси подшипников — 0,29 МПа (0,2 кгс/см2).

Обеспечение работы при пуске и остановке

Для бесперебойной подачи масла в периоды запуска и остановки агрегата предусмотрены специальные насосы:

• пусковой электронасос с двигателем переменного тока (частота вращения — 1000 об/мин);
• резервный маслонасос с электродвигателем переменного тока;
• аварийный маслонасос с электродвигателем постоянного тока.

Маслоохладители: параметры и обслуживание

Турбоустановка оснащена двумя маслоохладителями (МО), один из которых находится в резерве. Их ключевые характеристики:

• поверхность охлаждения: 225 м2;
• номинальный расход масла через каждый МО: 165 т/ч;
• номинальный расход охлаждающей воды через каждый охладитель: 150 м3/ч;
• гидравлическое сопротивление по маслу: 0,019 МПа (0,2 кгс/см2);
• гидравлическое сопротивление по воде: 0,020 МПа (0,21 кгс/см2).

Маслоохладители производства ПО ЛМЗ выполнены по герметичной конструкции: трубы из коррозионно‑стойкой стали приварены к трубным доскам. Важно, чтобы давление в МО всегда превышало давление охлаждающей воды.

Регулярное обслуживание

Согласно требованиям РД 34.30.508‑93 (п. 5.3.18), на рабочей турбине необходимо каждые две недели:

• проверять плотность трубной системы маслоохладителей;
• поочередно включать резервный МО и отключать один рабочий для диагностики.

Несоблюдение графика проверок чревато утечкой турбинного масла вместе с охлаждающей водой и снижением уровня в маслобаках.

Система контроля давления: реле падения давления смазки (РПДС)

Система смазки турбины включает шесть РПДС, размещённых рядом с напорным коллектором смазки на уровне оси турбины.

Функциональное назначение и схема срабатывания

РПДС распределены по двум группам:

• первая группа (участвует в системе защиты): одно реле с уставкой 1‑го предела и два — с уставкой 2‑го предела;
• вторая группа — остальные устройства.

Ключевые сценарии срабатывания:

• два РПДС настроены на активацию при падении давления до 2‑го предела — одно запускает электродвигатель аварийного маслонасоса, другое отключает ВПУ;
• защита срабатывает только при одновременном срабатывании не менее двух РПДС (схема «2 из 3»).

Каждая группа имеет отдельный подвод напорного масла и вентиль для снижения давления при проведении испытаний.

Завершающие элементы системы: маслопроводы и арматура

Маслопроводы турбины укомплектованы всей необходимой арматурой для комфортного обслуживания. На трубопроводах слива масла из каждого подшипника предусмотрены смотровые окна, позволяющие визуально контролировать процесс.

Функциональное назначение ВПУ

Валоповоротное устройство (ВПУ) — важный элемент турбоагрегата, обеспечивающий контролируемое вращение ротора в критические периоды эксплуатации. Его ключевая задача — предотвращение деформации (прогиба) роторной группы вовремя:

• прогрева турбины перед запуском;
• остывания агрегата после остановки.

Без применения ВПУ неравномерное температурное расширение металла могло бы привести к:

• искривлению вала;
• дисбалансу вращающихся частей;
• повышенному износу опорных узлов.

Принцип работы устройства

ВПУ поддерживает медленное, но стабильное вращение ротора с заданной скоростью. Это позволяет:

• равномерно распределять тепловые нагрузки по всей длине вала;
• избегать локальных перегревов и перекосов;
• обеспечивать симметричное охлаждение при остановке турбины.

Таким образом, устройство существенно повышает ресурс роторной группы и снижает риск аварийных ситуаций, связанных с механической деформацией ключевых элементов.

Способы активации ВПУ

Система предусматривает два независимых способа включения валоповоротного устройства:

1. Местное управление— активация непосредственно у агрегата, вручную. Этот способ используется при технических осмотрах или в случаях, когда требуется локальный контроль процесса.
2. Дистанционное управление— включение с блочного щита управления. Такой вариант позволяет оператору запускать ВПУ без выхода на площадку, что особенно удобно при плановой эксплуатации или в условиях ограниченного доступа.

Оба способа обеспечивают надёжное функционирование устройства, давая персоналу гибкость в выборе метода управления в зависимости от текущей ситуации и требований технологического процесса.

 

Устройство и функционирование двухцилиндровой паровой турбины

Паровая турбина реализована как одновальный двухцилиндровый механизм, включающий два ключевых элемента:

• цилиндр высокого давления (ЦВД);
• цилиндр низкого давления (ЦНД).

Существенная особенность компоновки — расположение паровпуска в обоих цилиндрах возле среднего подшипника. Это техническое решение позволяет существенно уменьшить осевые нагрузки на упорный подшипник, что положительно сказывается на надёжности и долговечности узла.

Подача и распределение рабочего пара

Входная система и первичное распределение

Процесс начинается с подачи свежего пара от котлоагрегатов в автономно размещённую паровую коробку. Внутри неё установлен клапан АСК диаметром 280 мм. Оттуда пар по четырём перепускным трубам направляется к регулирующим клапанам ЦВД (РК ВД).

Особенности конструкции и работы ЦВД

ЦВД выполнен методом литья из жаропрочной стали марки 15Х1М1ФЛ и оснащён сопловым механизмом парораспределения.

Регулирующие клапаны (диаметр — 125 мм) размещены в паровых коробках, жёстко приваренных к корпусу цилиндра:

• клапаны № 2 и № 3 — в верхней зоне цилиндра;
• клапаны № 1 и № 4 — по бокам, в нижней части.

В проточной части ЦВД присутствуют:

• одновенечная регулирующая ступень;
• 16 ступеней давления, вращающихся влево.

После прохождения через ЦВД поток пара разделяется:

• одна часть поступает в регулируемый производственный отбор;
• оставшаяся масса направляется в ЦНД.

Переток и распределение пара в ЦНД

Пар поступает в ЦНД по четырём перепускным трубам, идущим от ЦВД, и достигает паровых коробок регулирующих клапанов.

Конструктивные особенности ЦНД:

• передняя часть — литая, изготовлена из углеродистой стали;
• выхлопная часть — выполнена методом сварки.

Проточная часть ЦНД разделена на два функциональных участка:

1. Часть среднего давления (ЧСД) — расположена до камеры теплофикационного отбора. Включает регулирующую ступень и 8 ступеней давления.
2. Часть низкого давления (ЧНД) — содержит регулирующую ступень с поворотной диафрагмой и 3 ступени давления. Регулировка давления теплофикационного отбора осуществляется с помощью поворотной диафрагмы.

Роторная группа и подшипниковая система

Оба ротора — РВД и РНД — спроектированы как гибкие элементы:

• РВД выполнен цельнокованым;
• РНД имеет комбинированную конструкцию: первые 9 дисков откованы совместно с валом, последние 4 диска — насадные.

Роторы соединены жёсткой муфтой и опираются на общий упорный подшипник. Система опор включает:

• по два опорных подшипника для каждого ротора;
• передний подшипник РНД — комбинированный (опорно‑упорный).

Фикс‑пункт турбины размещён на задней фундаментной раме ЦНД. Тепловое расширение конструкции направлено к переднему подшипнику.

Система лабиринтных уплотнений

Концевые и диафрагменные уплотнения ЦВД и ЦНД формируют систему камер отсоса:

1. Первые (внешние) камеры
   Паровоздушная смесь активно отсасывается в сальниковый охладитель, оснащённый эжектором (КПУ).
2. Вторые камеры
   Пар не отсасывается, а подвергается дросселированию и перенаправляется в первую камеру. Предусмотрен постоянный дренаж (Ø 10) в линию отсосов, ведущую к сальниковому охладителю.
3. Третьи камеры

• в рабочем режиме — пар отсасывается в охладитель пара уплотнений;
• при пуске и останове — в камеры подаётся пар из деаэратора или коллектора (давление 10–16 ата).

1. Четвёртая камера переднего уплотнения ЦВД
   Пар отводится на выхлоп ЦВД через трубу, размещённую в верхней половине.
2. Пятая камера переднего уплотнения ЦВД
   Пар направляется в трубопровод первого отбора до КОС. На линии установлен электроприводной задвижка, позволяющая:

• изолировать трубопровод отсоса от первого отбора;
• подавать свежий пар в пятую камеру через специальный трубопровод.

Подача пара в пятую камеру способствует обогреву ротора, что вызывает удлинение РВД. Это даёт возможность гибко регулировать относительное расширение ротора.

Дополнительно:

• во вторую камеру заднего уплотнения ЦНД подаётся пар из уравнительной линии деаэратора;
• давление регулируется клапаном, управляемым регулятором подачи пара на уплотнения;
• регулятор поддерживает давление в камере уплотнений на уровне 0,029–0,049 МПа (0,03–0,05 кгс/см²).

Вспомогательные системы турбины

Валоповоротное устройство (ВПУ)

Устройство обеспечивает вращение ротора турбины с частотой 3–4 об/мин. При превышении заданного порога частоты вращения ВПУ автоматически отключается, предотвращая нештатные режимы работы.

Система парового обогрева

Для ускорения прогрева и оптимизации условий запуска турбины внедрена система парового обогрева фланцев и шпилек ЦВД. Свежий пар подаётся в обнизку фланцевого разъёма ЦВД, что сокращает время подготовки агрегата к рабочему режиму и повышает надёжность пуска.