Лаборатория промышленных исследований и модернизации турбоагрегатов ТЭС и АЭС
Main / Направление деятельности > Отделение турбинных установок > Отдел паровых турбин > Лаборатория промышленных исследований и модернизации турбоагрегатов ТЭС и АЭС

Основные направления деятельности лаборатории:

  • Лаборатория участвует в промышленных исследованиях паровых турбин, разрабатывает и внедряет на ТЭС систему эксплуатационной диагностики турбинного оборудования.
  • Один из продуктов лаборатории – Система принудительного парового охлаждения (СППО). Система предназначена для продления ресурса турбоагрегатов и снижения прогрессирующих прогибов роторов ВД и СД паровых турбин большой мощности. СППО внедряется с 1985г. и установлена на 65 турбоагрегатах различной мощности в России и за рубежом. За время своей длительной, более чем 30-летней эксплуатации, система доказала свою надежность и эффективность.
  • Другой продукт - система «Ментор» - составная часть единой комплексной диагностической системы турбоагрегата. Позволяет в реальном времени оценивать КПД цилиндров и контролировать величину напряжений в термонапряженных элементах ЦВД и ЦСД.
  • Разработаны и продолжают разрабатываться различные мероприятия по модернизации конструкции и тепловой схемы турбоагрегатов с целью повышения экономичности и надежности эксплуатации турбоагрегатов.
  • Система Принудительного Парового Охлаждения (СППО)

Схема подвода охлаждающего  пара к  РСД

(турбины Т-100-130, Т-250-240, К-200-130, К-300-240, К-500-240)

 Схема подвода охлаждающего  пара к  РВД и РСД (турбины Л-210-130 (ЛМЗ), ТЭС «Марица Восток-2»)

Температурные поля РСД турбины Л-660-247 ЛМЗ на режиме номинальной нагрузки: а) – без охлаждения, б) – с выключенной СППО

  • Улучшение эксплуатационных характеристик паровых турбин путём модернизации системы опирания цилиндров

Модернизация системы опирания цилиндров паровых турбин заключается в замене штатных неразрезных шпонок на разрезные.

Цель модернизации: нормализация расширений турбины, которая позволит повысить эксплуатационные характеристики турбоагрегата:

  • улучшить вибрационное состояние турбины на переменных режимах работы;
  • нормализовать относительные расширения роторов высокого и среднего давления;
  • уменьшить деформацию корпусов подшипников и ригелей фундамента;
  • повысить маневренные характеристики турбины - сократить время пусков из различных тепловых состояний.

В настоящее время в эксплуатации находятся 16 турбин К-200, К-300, оснащенных модернизированными системами опирания.

  • Разрезные шпонки для дальнейшего улучшения характеристик расширения паровых турбин могут дополняться установкой специальных устройств - толкателей

Опыт длительной промышленной эксплуатации турбин мощностью 200-300 МВт, оснащенных разрезными шпонками, изготовленными в ОАО «НПО ЦКТИ», свидетельствует о существенном улучшении и нормализации тепловых расширений, которые приводят к улучшению эксплуатационных характеристик. При этом улучшается вибрационное состояние турбины на переменных режимах работы, уменьшается деформация корпусов подшипников и кручение ригелей фундамента, улучшается свободное расширение цилиндров и их возврат в исходное положение при остывании.

  • Удаление внепроцессорной влаги из проточной части и концевых уплотнений ЦНД турбин К-200-130

Рис.1. Локализация эрозионных повреждений и поверхностей конденсации в выходных ступенях ЦНД штатной конструкции.

Рис.2. Противоэрозионные устройства в диафрагме последней ступени и в камине ЦНД турбины К-200-130:

1 — Экранированный козырек с внутренним расположением межъярусного уплотнения

2 — межъярусное уплотнение

3 — влагоулавливающие бурты

4 — дренажные отверстия

5 — дренажная трубка

6 — потоки конденсата, подлежащие дренированию

В ЦНД турбин К-200-130 наиболее важным фактором, снижающим эксплуатационную надежность, являются эрозионные повреждения рабочих лопаток:

  • сквозная эрозия выходных кромок у корневой части лопаток верхнего яруса предпоследних ступеней (Баумана), приводящая к развитию усталостных трещин и обрывам пера;
  • интенсивный эрозионный износ вершин лопаток последних ступеней, уменьшающий их ресурс из-за необходимости преждевременной замены ввиду уменьшения хорды профиля за допустимые пределы.

Основным источником влаги оказалась обильная конденсация пара на внутренней поверхности конического входного козырька диафрагмы последней ступени, омываемого снаружи более холодным (на ≈24°) выхлопным паром верхнего яруса (см. изображение).

Для предотвращения эрозионных повреждений предлагаются следующие мероприятия:

  • корректировка осевых зазоров Δ в межъярусном уплотнении (см. рис 1) или его реконструкция (см. рис.2);
  • экранирование и дренирование входного конического и цилиндрического козырьков диафрагмы последней ступени (см. рис.2).
  • Дистанционный температурный контроль парения и присосов в КУ

На практике о пропариваниях приходится судить визуально или по анализу обводнения масла, а о присосах воздуха – по ухудшению вакуума в конденсаторе. ОАО «НПО ЦКТИ» разработал и успешно внедрил на ряде электростанций методику дистанционного контроля пропариваний и присосов в концевых уплотнениях турбин. Предлагаемая методика контроля за работой КУ основана на измерении и сравнении температур паровоздушной (ПВ) смеси tпв, уплотняющего пара tп и окружающего воздуха tв (см. рисунок).

  • Модернизация турбоустановок типа «Р» с целью их перевода с противодавления на работу по теплофикационному графику

Цель модернизации – ввод в строй простаивающих турбин типа «Р», имеющих значительный резерв паркового ресурса.

  • Модернизация турбоустановок Р-50-130 позволяет обеспечить ее эксплуатацию в теплофикационном режиме.
  • Проведенные тепловые и прочностные расчеты позволили определить возможные условия работы турбины с точки зрения ее конструктивной надежности.
  • Модернизация позволяет вернуться на прежний режим работы турбины, что требует останова на несколько часов.
  • Информационно-диагностическая система турбоустановки ИДС «МЕНТОР»

Предназначение системы «Ментор»

  • Система работает непрерывно и в режиме реального времени рассчитывает и отображает текущие числовые значения величин термонапряжений и границы их допустимых изменений для контрольных критических участков или сечений термонапряженных деталей (ротора, клапана, корпуса);
  • Для каждого цикла "нагружение-разгружение" выполняется оценка повреждаемости (снижения ресурса) каждого элемента нарастающим итогом в процентном отношении к полному назначенному сроку службы.
  • Осуществляется расчет и оценка КПД цилиндров ВД и СД;
  • Система представляет возможность:
    • анализировать зависимости КПД от мощности турбины и расходов пара;
    • прогнозировать объем ремонтных работ;
    • оценить качество типового ремонта или модернизации проточной части и уплотнений;
    • диагностировать состояние лопаточного аппарата по степени шероховатости, абразивному износу и повреждениям.

Расчет термического напряжения

Оценка КПД цилиндров