Пуск турбины Т-100\130 на 3-й очереди Новосибирской ТЭЦ-4

Введение.

Пуски  паровой турбины являются наиболее ответственными этапами в эксплуатации паротурбиной установки.  Эти операции связаны со значительными изменениями механического и термического состояний элементов турбины и паропроводов. Поэтому от правильных проведений режимов пуска и останова существенно зависят эксплуатационная надёжность и долговечность турбоагрегата.

           Пуск относится к наиболее сложным случаям неустановившегося тепломеханического состояния турбины, поскольку возникающие в процессе его термические и механические напряжения в элементах агрегата, как правило, суммируются.

          Рассмотрим явления, вызываемые нестационарностью теплового состояния элементов турбины при пуске. К ним относятся:

·  Появление термических напряжений в стенках и фланцах корпуса турбины, паропроводов, стопорных и регулирующих клапанов;

·  Появление дополнительных растягивающих напряжений в шпильках горизонтального разъёма корпуса турбины, а так же в шпильках фланцевых соединений клапанов и паропроводов;

·  Возникновение прогиба цилиндра вследствие разности температур верхней и нижней частей корпуса турбины;

·  Изменение линейных размеров ротора и статора;

·  Изменение осевых зазоров в проточной части турбины вследствие разности удлинений ротора и корпуса;

·  Изменение радиальных зазоров в проточной части турбины;

·  Изменение посадочных напряжений деталей ротора, имеющих температурный натяг.

Все перечисленные явления усложняют пуск турбины, увеличивают его продолжительность и могут послужить причиной аварии при нарушении режима прогрева.

          Скорость прогрева турбины является нормируемой величиной, поскольку от неё зависят не только напряжения в узлах и стенках при прогреве, но и температурные расширения могут вызвать задевания в проточной части турбины, что является серьёзной аварией. При пуске турбоагрегата фиксируются два типа температурных расширений: абсолютное (статора) и относительное (ротора).

          Абсолютным расширением (удлинением ) статора называется температурное удлинение всех цилиндров, начиная от фикс – пункта в сторону переднего подшипника турбины. При отсутствии задеваний в направляющих шпонках абсолютное удлинение никаких ограничений по пуску турбины не вызывает.

          Относительным удлинением (укорочением) ротора называется разность между значениями абсолютных удлинений ротора и статора. Ротор, имея, как правило, меньшую массу, чем статор, при прогреве приобретает более высокую температуру, что приводит к удлинению ротора (при охлаждении, наоборот, - к укорочению ротора); в результате изменяются осевые и радиальные зазоры в проточной части.

          Изменение осевых зазоров (минимальные в области упорного подшипника) могут достигнуть недопустимого значения в элементах проточной части, достаточно удалённых от упорного подшипника (уплотнения последних ступеней, задние уплотнения вала турбины). Это может существенно ограничить скорость пуска и потребовать изменения всей технологии пусковых операций.

          Из всех элементов, испытывающих температурные напряжения, в наиболее тяжёлых условиях находятся фланцевые соединения корпусов цилиндров высокого давления (ЦВД). Из – за большой металлоёмкости они прогреваются очень медленно, вследствие чего в этих элементах наблюдаются наибольшие разности температур. При большой скорости прогрева напряжения во фланцевом соединении могут превзойти предел текучести. Такие режимы пуска приводят к появлению трещин в стенках корпусов цилиндров и короблению фланцев.

          Наряду с корпусом значительные термические напряжения при неустановившемся режиме испытывает и ротор. В процессе прогрева  турбины при пуске из холодного состояния тепловой поток направлен от наружной поверхности ротора к его центру (при охлаждении – в обратном направлении). Возникающая при этом разность температур приводит к появлению термических напряжений в элементах ротора, которые особенно велики при резких теплосменах (тепловых ударах).