Портал по тригенерации, когенерации и мини-ТЭЦ

Реконструкция турбины ПТ-60-130 ЛМЗ

"Теплоэнергосервис - ЭК"

Реконструкции турбин ПТ-60-130 проведены нами на ТЭЦ ВАЗа (по варианту 1) и Ульяновской ТЭЦ-1 (по варианту 2).

1. Цель реконструкции
В турбинах типа ПТ-60-130 при длительной эксплуатации происходят процессы, как ограничивающие дальнейшую эксплуатацию с точки зрения надежности, так и снижающие экономичность работы турбоагрегата:

  • ползучесть и снижение служебных свойств мталла в высокотемпературных зонах;
  • износ узлов регулирования и парораспределения;
  • коробление и появление трещин в цилиндрах;
  • накопление усталости в металле роторов, дисков, лопаток;
  • коррозионный и эрозионный износ узлов проточной части;
  • износ уплотнений;

Большинство турбин этого типа имеют серьезные проблемы с вибрационным состоянием, что определяется износом пружин в муфте Биби и ее высокой чувствительностью к эксплуатационным расцентровкам, возникающим вследствие закрутки ригеля.

Кроме того, ряд технических решений, заложенных в конструкцию данных турбин в середине 50-х годов, является устаревшим (моральный износ), что, с точки зрения экономичности, делает нецелесообразным простое проведение ремонтно-восстановительных работ без модернизаций.

Целью данной программы работ является внедрение мероприятий, позволяющих продлить не менее, чем на 200 тыс. часов ресурс работы турбины ПТ-60-130, а также повысить ее мощность, экономичность, надежность и маневренность.

2. Описание технических решений
Существует два подхода к реконструкции турбины, различающиеся между собой техническими решениями в отношении высокотемпературных узлов, отработавших свой парковый ресурс: первый - это полная их замена, и второй - реновация или восстановительный ремонт.

2.1. Вариант 1: Замена ЦВД в сборе.

В этом варианте производится замена ЦВД в сборе на оппозитный цилиндр ВД турбины ПТ-65/75-130. Новый цилиндр поставляется в сборе с обоймами, диафрагмами и концевыми уплотнениями, с новым ротором ВД. Поставляется новый средний подшипник и органы парораспределения: стопорный и регулирующие клапаны, сервомотор ВД и кулачковое распределительное устройство. Выполняется связанная с установкой оппозитного цилиндра доработка переднего подшипника.

Остальные мероприятия по реконструкции турбины, касающиеся ЦНД и прочих модернизаций, направленных на улучшение эксплуатационных качеств турбины, одинаковы для обоих вариантов, и приведены ниже, в пунктах 2.3 и 2.4.

Общая схема реконструкции турбины по варианту 1 изображена на рис.1.

2.2. Вариант 2: Реновация (восстановительный ремонт ЦВД).

Общая схема реконструкции турбины по варианту 2 изображена на рис.2.

- Цилиндр ВД Проводится дефектация цилиндра, заварка трещин, восстановительная термообработка для восстановления служебных свойств металла, механическая обработка посадочных поверхностей и разъема, контроль структуры и свойств металла. Крепеж цилиндра заменяется на новый. Эти мероприятия обеспечивают продление ресурса цилиндра на срок не менее 200 000 часов.

- Проточная часть ЦВД

  • Ротор ВД
    Поставляется новый ротор ВД в сборе. Предлагается изменение профилирования лопаток и способов их бандажирования. Внедряются надбандажные уплотнения осерадиального типа (в том числе и на регулирующей ступени), что позволяет повысить экономичность ступеней за счет уменьшения протечек пара через радиальные зазоры у вершин лопаток. Внедряется антикоррозийное покрытие лопаток.
  • Сопловой аппарат, диафрагмы ЦВД
    Производится замена соплового аппарата и диафрагм на новые. Конструкция диафрагм предусматривает меридиональное поджатие потока. Сопловые лопатки выполняются саблевидными, обеспечивающими минимальный уровень вторичных и концевых потерь. Обоймы диафрагм в зависимости от технического состояния могут быть заменены новыми, либо выполнен их восстановительный ремонт.
  • Уплотнения ЦВД
    Производится замена концевых и диафрагменных уплотнений. В зависимости от технического состояния обоймы концевых уплотнений могут быть заменены новыми, либо выполнен их восстановительный ремонт.

- Система парораспределения Стопорный клапан в зависимости от технического состояния заменяется новым, либо проходит восстановительный ремонт с объемом работ по корпусу, аналогичным цилиндру ВД, что позволяет продлить ресурс его работы на срок не менее 200 000 часов.

Проводится восстановительный ремонт регулирующих клапанов и кулачковой рамы. Модернизация узлов парораспределения производится за счет замены часто повреждаемых деталей на детали усиленной конструкции.

- Модернизация упорных подшипников, замена муфты РВД-РНД.
Как показал опыт эксплуатации, пружинная муфта значительно снижает эксплуатационную надежность всего турбоагрегата. Большая передаваемая через муфту мощность, в сочетании со связанными с переменным графиком нагрузок частыми изменениями температурного состояния турбины, способствует износу зубьев и пружин муфты. Износ муфты ухудшает вибрационное состояние турбины, приводит к заеданиям, которые приводят к перераспределению осевых усилий и повреждению упорных подшипников. Радикальным средством против этих недостатков являются следующие мероприятия:

  • Пружинная муфта, соединяющая ротора ВД и НД, заменяется жесткой муфтой. Производится демонтаж и доработка, либо замена существующих полумуфт.
  • Производится перевод турбины на один упорный подшипник. Ротор ВД поставляется с упорным гребнем большего диаметра, упорные и установочные колодки с кольцами меняются на новые с повышенной несущей способностью.
  • Удаляется упорный подшипник РНД (демонтируются упорные колодки), на опорный вкладыш устанавливается дополнительное маслозащитное кольцо. Перекрывается подвод масла на упорные колодки, на маслопровод подвода масла к подшипнику устанавливается дроссельная шайба.
  • Для компенсации осевых усилий на переднее концевое уплотнение РНД устанавливаются насадные втулки - думмис, заменяется обойма переднего концевого уплотнения ЦНД, для обеспечения аксиальных зазоров производится механическая дообработка диафрагм ЦНД и уплотнений РНД.

2.3. ЦНД в сборе

- Цилиндр
Проводится дефектация цилиндра, заварка трещин (с проведением термообработки в случаях заварки трещин больших размеров), наплавка эрозионно-изношенных участков, механическая обработка посадочных поверхностей и разъема.

- Проточная часть Производится дефектация и восстановительный ремонт диафрагм, обойм диафрагм, концевых и диафрагменных уплотнений. Целесообразно внедрение противоэрозионных мероприятий в диафрагмах последних ступеней, включая установку сотовых уплотнений.

Производится восстановительный ремонт и модернизация ротора НД: разборка, дефектация вала, дисков, рабочих лопаток, замена забракованных по результатам дефектации деталей, внедрение осерадиальных надбандажных уплотнений.

2.4. Прочие модернизации

Модернизация системы тепловых расширений
Поставка и монтаж поворотных шпонок на передние и задние лапы ЦВД, передние ЦНД позволяет исключить ранее неизбежное закусывание шпонок и кардинально улучшить тепловые расширения турбоагрегата. Одновременно предлагается установить на фундаментные рамы (под стулья) металлофторопластовое покрытие для улучшения скольжения корпусов подшипников в продольном направлении.

На основе ревизии и анализа воздействия опорно-подвесной системы трубопроводов отборов на работу системы тепловых расширений проводится "перенастройка" опорно-подвесной системы трубопроводов. Комплекс данных мероприятий позволяет улучшить маневренность турбоагрегата, снизить закрутку ригелей, сделать равномерным распределение осевой нагрузки на упорные колодки подшипника.

Модернизация системы регулирования
Предлагается установка электрогидравлической системы регулирования с электронным регулятором скорости, электрическим автоматом безопасности и возможностью интеграции системы управления турбиной в АСУ ТП ТЭЦ, а также установка новых датчиков и приборов по контролю осевого сдвига, относительного расширения ротора, прогиба ротора, температуры металла по схеме "верх-низ" в районе паровпуска, современной аппаратуры виброконтроля.

Комплекс по диагностике турбоагрегата Для своевременной оценки технического состояния ряда узлов предлагается внедрить комплекс по диагностике турбоагрегата, включающий установку следующих датчиков, приборов и систем контроля:

  • датчики усталостного повреждения рабочих лопаток РНД позволяют оценивать механическое состояние рабочих лопаток и прогнозировать вероятный ресурс безаварийной работы;
  • образцы-свидетели коррозионного растрескивания дисков ЧСД устанавливаются на рабочие колеса ЧСД и позволяют оценивать вероятность возникновения трещин в дисках ЧСД путем слежения за их состоянием и оптимизировать вскрытие ЦНД;
  • эндоскопы (световолоконная оптика) устанавливаются в корпус цилиндра и позволяют проводить визуальный контроль состояния проточной части при вращении турбины валоповоротным устройством.
  • локальная система вибромониторинга

3. Положительные результаты реконструкции
Ресурс работы турбины продлевается не ниже, чем на 200 000 часов, повышается надежность работы отдельных узлов и турбины в целом, за счет замены или восстановительного ремонта наиболее нагруженных узлов и деталей, внедрения различных модернизаций.

Улучшается экономичность и маневренность турбоагрегата.

Создаются предпосылки для перевода турбины на обслуживание по техническому состоянию (отказ от планово-предупредительной системы ремонта).

В сравнении с вариантом полной заменой турбоустановки новым оборудованием, более, чем в два раза, снижаются капитальные затраты за счет уменьшения объема поставки новых узлов, отсутствия необходимости доработки фундамента, и минимизации объемов строительно-монтажных работ.

В сравнении с вариантом полной заменой турбоустановки новым оборудованием, более, чем в два раза, снижаются капитальные затраты за счет уменьшения объема поставки новых узлов, отсутствия необходимости доработки фундамента, и минимизации объемов строительно-монтажных работ.