автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Обеспечение живучести и повышение эффективности работы дубль-блоков 300 МВт

На правах рукописи БОГАЧКО ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИВУЧЕСТИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ДУБЛЬ-БЛОКОВ 300 МВт

У

Специальность: 05.14.14-Тепловые электрические станции (тепловая часть)

А ВТО Р ЕФ Е PAT диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ИВАНОВО 199S

Работа выполнена в ОАО "Костромская ГРЭС" и Межотраслевом координационном Совете "Живучесть ТЭС"

Научные руководители: кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доктор философских наук Нзраилев Ю.Л.,

кандидат технических наук Бритвин О.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ушаков С.Г.

кандидат технических наук Трубачев В.М. Ведущее предприятие: АО "Фирма ОРГРЭС"

Зашита диссертации состоится /3 1998 г. в ^^ ча-

сов на выездном заседании диссертационного совета К 063.10.01 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: г. Волгореченск, Костромской обл., Костромская ГРЭС, актовый зал.

Отзывы (в двух' экземплярах, заверенных печатью) просим отсылать по адресу: 153003, г. Иваново, Рабфаковская 34, Ученый совет ИГЭУ.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИГЭУ.

Автореферат разослан _

¿5"./Л 1997 г. /

Ученый секретарь диссертационного сойота профессор, доктор технических нау 110ШКАРИН A.B.

Общая характеристика работы

Актуальность темы:

В области изучения сложных машино-человеческпх систем такое свойство как живучесть на протяжении уже более века выделено в качестве одного из важнейших, в первую очередь, вблизи критических, предельных, аварийных ситуаций и переходов указанных систем. Этот термин - один из основных в межотраслевой системе "Обеспечение живучести стареющих ТЭС".

В настоящее время и в ближайшие годы, когда проблема выживания ТЭС без существенной деградации культуры эксплуатации и увеличения опасности жизнедеятельности при наличии допустимых дефектов оборудования - одна из основных, актуальность систематизации. обобщения и освоения на ТЭС результатов многолетних исследований. выполненных на Костромской ГРЭС (КГРЭС) очевидна и весьма велика. Именно здесь созданы специализированные по направлению "Живучесть ТЭС" отраслевые метролого-технологический комплекс (ОМТК.) и центр повышения квхтифнкации (О ЦП К).

Результаты первого этапа указанной систематизации представлены в исследовании О.В.Бритвина, настоящая работа конкретизирует и углубляет решение проблемы живучести ТЭС для дубль-блоков мощностью 30.0 МВт, которые исторически явились основным объектом при разработке направления "Живучесть ТЭС". Именно технические наработки, полученные на газомазутных дубль-блоках 300 МВт КГРЭС, были использованы для создания типовых отраслевых инструкции по эксплуатации ТЭС.

Цель работы:

- обеспечение живучести дубль-блоков 300 МВт путем создания и совершенствования метрологического, технологического и нормативного аспектов целостной системы повышения культуры эксплуатации стареющей ТЭС, а также распространение результатов исследования на иные ТЭС.

Реализация этой цели достигнута путем решения следующих конкретных задач:

совершенствование пусковой схемы дубль-блока с котлами ТГМП-114 путем приближения ее к моноблочной, обеспечивающее снижение затрат топлива и электроэнергии как в пусковых, так и стационарных режимах;

- определение наиболее опасных элементов, локальных зон и типов повреждения оборудования дубль-блоков 300 МВт на основе исследования нестационарных режимов и опыта длительной их эксплуатации;

- увеличение долговечности роторов высокого и среднего давления (РВД и РСЯ) путем совершенствоиания условий эксплуатации и восстановления живучести зоны центральной полости;

- модернизация системы оценки степени повреждаемости основного оборудования дубль-блоков 300 МП г;

- совершенствование системы организации ремонта, восстановления и замены оборудования Костромской ГРЭС с доведением ее до утвержденного Стандарта КГРЭС;

- формулировка основных принципов преобразования КГРЭС в отраслевой образец стареющей ТЭС, включающих: экспертизу проектных решений, анализ опыта освоения и эксплуатации, натурные испытания, контроль микроповреждений, методику восстановления живучести и обоснование необходимости выделения дубль-блоков в качестве первоочередного этапа указанного преобразования.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1. Создана, освоена, прошла многолетнюю (свыше 20 лет, более 60 ремонтов РВД и РСД) проверку технология, включающая в себя методическое обоснование, расчетно-экспериментальные исследования и конструктивные решения, обеспечивающая восстановление и увеличение живучести РВД и РСД путем их эксплуатации с инертным газом (аргоном) в центральной полости;

2.Создана и освоена технология выращивания эталонных образцов микроповреждений в роторах турбин для тестирования отечественных и иностранных средств измерения и определения комплекса мероприятий ло восстановлению живучести.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечена:

- метрологической добротностью и многообразием системы эталонов. и образцов, являющихся мерой характерных микродефектов и макроповреждений;

-полнотой базы данных о повреждениях, условиях эксплуатации, исходных механических и прочностных свойствах и их изменениях в процессе длительной эксппуатации;

-необходимой достаточностью совокупности новых технологий из-, мерения повреждений оборудования;

-современным комплексом расчетно-экспериментальных методов и средств моделирования истории нагружения и повреждения оборудования;

- многолетней апробацией вышеперечисленных систем и технологий на ТЭС.

Практическая ценность результатов исследования:

1.Усовершенствована пусковая схема дубль-блоков 300 МВт с котлами ТГМП-114 (энергоблоки КГРЭС №№ 1-4),это решение принято типовым для отрасли;

2.Создана эффективная, прошедшая длительную проверку технология, существенно уменьшающая повреждения РВД и РСД в зоне центральной полости;

3.Усовершенствован ремонтный цикл жизнедеятельности Костромской ГРЭС, а результат этого усовершенствования доведен до уровня Стандарта КГРЭС.

. Автор защищает:

1.Результаты экспериментального исследования температурного режима элементов блока при пусках дубль-блока из различных тепловых состояний;

2.Режимы пуска дубль-блоков по моноблочной технологии из различных тепловых состояний, учитывающие особенности схемы и оборудования дубль-блоков;

3.Результаты экспериментально-расчетного исследования наиболее опасных элементов, локальных зон и тппов повреждения лубль-блоков на основе анализа нестационарных режимов и опыта длительной эксплуатации (РВД и РСЛ, литые корпуса ЦВД и ЦСД);

4.Способ увеличения живучести и долговечности РВД и РСД, основанный на заполнении центральной их полости инертным газом и обеспечивающий существенное замехгение процесса коррозионных повреждений полости в зоне наибольшего взаимовлияния ползучести и усталости;

5.Метод создания базы эталонов и образцов характерных мнкропо-вреждений и макродефектов и банка портретов микроструктуры на основе концепции "категория опасности" применительно к наиболее ответственным и повреждаемым элементам энергоблоков - РВД, РСД, паропроводы свежего пара и горячего промперегрева.

Публикации:

Основные положения диссертации изложены в публикациях: статьи (четыре), изобретения (пять), сборник "Система нормативных документов по направлению "Живучесть ТЭС" (свыше пятнадцати НТД, созданных с участием автора).

Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы заключается в следующем:

• -обоснование выбора объекта, способа и путей исследования; формулировка научной, технологической и нормативной сути проблемы увеличения живучести дубль-блокоп 300 МВт Костромской ГРЭС как этапа повышения культуры эксплуатации стареющих ТЭС;

-выбор и метролого-технологическое обоснование способа увеличения живучести дубль-блока 300 Мит, основанного на приближении его пусковой схемы к моноблочной;

-создание, обоснование, рехипаиия на Костромской ГРЭС и других ТЭС способа увеличения живучести РВД и РСД турбин на основе заполнения их центральной полости с инертным газом с целью предупреждения попадания в нее обводненного масла, увеличения вибрации валопровода, образования язв и трещин.

Структура и объем работы:

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего 80 наименований. Общий объем: 160 страниц машинописного текста, 87 рисунков, 14 таблиц, 19 страниц приложений.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели и задачи исследований и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе изложены результаты анализа и совершенствования пусковой схемы газомазутных дубль-блоков 300 МВт с котлами ТГМП-114, обоснована целесообразность пуска и эксплуатации их по моноблочной технологии.

Одна из актуальных проблем теплоэнергетики состоит в вовлечении энергоблоков сверхкритического давления (СКД) в регулирование мощности энергосистем, использовании их в режиме частых "пусков - остановов".

К 1975 г. дубль-блоки 300 МВт составляли 66% от общего числа таких блоков. К этому времени как на Костромской ГРЭС, так и на большинстве других ТЭС в результате большого комплекса проведенных с участием автора работ было достигнуто значительное увеличение надежности дубль-блоков. Так, удельное число их неплановых остановов в 1977 г. составило 0,83/1000 ч. работы (для моноблоков - 1,54). Продолжительность работы дубль-блоков при одном отключенном котле также снижена - в 1975 г. она составила 7,5% в целом по дубль-блокам, в 1976 - 6,4%, а по КГРЭС - 4%. Так же четко прослеживается тенденция к сокращению плановых остановов одного из котлов (корпусов) дубль-блоков 300 МВт в резерв: 1974 г. - 282 останова, 1975 - 123. Это свидетельствует о том, что для ряда ТЭС появилась вполне реальная возможность отказа от работы дубль-блоков э однокорпусном режиме. При этом переход дубль-блоков на работу по моноблочной схеме позволяет использовать все преимущества моноблоков в пусковых режимах и обеспечить значительный экономический эффект за счет:

-существенного упрощения пусковой (растопочной ) схемы, в том числе за счет уменьшения количества арматуры высокого и сверхкритического давления.

-снижения продолжительности пусковых режимов до соответствующей типовой инструкции для моноблоков 300 МВт;

-повышения надежности режимов "минимальных нагрузок";

-увеличения экономичности турбоустаноаки на стационарном режиме (снижение сопротивления тракта вторичного пара за счет ликвидации запорной арматуры).

Реконструкция дубль-блока путем уменьшения количества арматуры (пусковая схема изображена на рис.1) решает только часть проблемы повышения надежности и культуры эксплуатации дубль-блоков 300 МВт.

Реализация на дубль-блоках моноблочной технологии осуществления нестационарных режимов потребовала учета следующих особенностей:

- увеличенное количество "ниток" главных паропроводов;

- меньшая пропускная способность БРОУ;

- отсутствие пусковых впрысков а горячем промперегреве и т.д.

пгл

Рис. ¡.Пусковая схема дубль-блока 300 Мет. Пунктиром обведена арматура, ликвидируемая при переходе па моноблочный пуск: НИ - 5,6; РП - на корпусах А, И; СЗГ - 1,2 - па корпусах А, Б.

Для учета указанных особенностей в работе пропеден комплекс исследований с целью выяснения допустимости следующих режимов и технологий:

-одновременный прогрев трубопроводов свежего пара от котла до регулирующих клапанов турбины при пусках нз различных тепловых состояний:

- прогрев паровпускных органов высокого давления в процессе повышения частоты вращения роторов турбины при параметрах пара и форсировках котла, получаемых при пуске дубль-блока;

-проверка критериев и границ применения режимов пуска дубль-блока без прогрева и с прогревом тракта горячего промперегрева.

Эти исследования потребовали осуществить детальную термометрию стопорных и регулирующих клапанов, перепускных труб, корпусов ЦВД и 11СД, проточной части корпусов ЦВД н ЦСД, проточной части ЦСД.

Кроме названных, с целью обоснования возможностей улучшения маневренных характеристик дубль-блоков, а таске увеличения межремонтного периода и живучести оборудования в работе решались следующие залачи:

-анализ термонапряженного состояния и повреждений турбин, определяющих межремонтный период энергоблока;

-увеличение долговечности роторов высокого и среднего давления, термонапряженное состояние которых, в основном, определяет характер и продолжительность граф и ков-заданий нестационарных режимов энергоблока.

В результате выполненных исследований термонапряженного состояния наиболее опасных элементов пароводяного тракта энергоблока, повреждения которых зависят от технологии и качества реализации нестационарных режимов, установлено, в частности, следующее:

- при длительности простоя дубль-блока до 30 ч допустим пуск без предварительного прогрева системы промперегрева (по условию допустимой разности температур металла верха паровпусков ЦВД и основной массы паропроводов);

- критерии надежности, принятые для паровпускных органов высокого давления (скорости прогрева, разности температур по толщине) удовлетворяются при пусках дубль-блоков по моноблочной технологии из всех тепловых состояний;

-анхзнз критериев термопрочности РВД (допустимое снижение температуры пара в камере регулирующей ступени и другие) подтверждает допустимость перехода на моноблочную технологию пуска дубль-блоков.

Перевод дубль-блоков 300 МВт КГРЭС на моноблочную технологию пуска обеспечивает экономию топлива за счет сокращения времени пуска 2920 т.у.т./год, за счет снижения сопротивления тракта промперегрева - 5616 т у т/год, дополнительную выработку электроэнергии за счет ускорения нагружения блоков 13.5 млн кпт.ч./год (цифры приведены нз расчета на четыре блока). Кроме того возникает дополни-

о

тельная экономия затрат на ремонт н обслуживание оборудования вследствие уменьшения количества арматуры.

Во второй главе приведены основные результаты определения наиболее опасных элементов, локальных зон и типов повреждений оборудования дубль-блоков 300 МВт, полученные на основе длительного (более 20 лет) исследования их нестационарных режимов. В настоящей работе в качестве таких элементов рассмотрены роторы высокого и среднего давления (РВД и РСД), а также литые корпуса ЦВД и ЦСД турбин К-200-240ЛМЗ.

Термонапряженное состояние этих элементов рассчитывалось на ЭВМ как по осесимметричной двумерной, так я по одномерной модели при краевых условиях третьего рода, требующих задания температуры омывающей среды (пара) вблизи поверхности элемента. Для достоверного и надежного измерения последней разработана специальная конструкция термопарной гильзы, обеспечивающая измерение температуры в точках с заданной координатой (погрешность не более 0,5 мм). Свыше 95% термопар из общего количества около 1000 функционировали нормально в течение более шести лет.

В процессе исследований точность и достоверность измерений обеспечивалась дублированием термопар, периодическим сравнением характерных стационарных значений температур, анализом показаний термопар, измеряющих температуру пара и металла при нестационарных режимах в характерных зонах цилиндров.

На рис.2 в качестве примера приведены соотношения температур пара в проточных частях ЦВД и ЦСД при пусках. Анализ расчетных напряжений РВД и РСД в различных режимах показывает следующее:

- несмотря на то, что величина максимальных напряжений в РВД при разгружении блока на номинальном давлении ниже предела текучести стали Р2М, многократное циклическое повторение таких режимов может привести к заметному снижению ресурса ротора особенно при отклонении основных параметров (начальные давление и температура пара, мощность);

- снижение уровня напряжении при разгрузке блока на 30-35% до-' стигается оптимизацией графика разгрузки: ускорение на первом этапе (75 МВт за 5 мин) и последующее линейное снижение со скоростью 2 Мвт/мин;

- оптимизация режлма нагружения обеспечивает снижение напряжении примерно на 10% ;

- увеличение продолжительности переходного режима до 60 мин обеспечивает снижение напряжений на 28%;

- максимальные напряжения в зонах конструкционных концентраторов^ первую очередь в придисковых галтелях 14-й ступени) РСД при пусках из горячего состояния ниже, а при пусках из неостывшего состояния существенно выше предела текучести, что определяет пластическое деформирование металла и значительный уровень остаточных напряжений в стационарном режиме.

Высокий уровень погруженности и опасности катастрофического разрушения РСД определил необходимость создания методики более

достоверного определения ресурса роторов, основанной на понятии "теста на неразрушение".

Учитывая известные из физики прочности сведения об особых свойствах поверхностного слоя, удаление которого существенно повышает прочность материала, на КГРЭС в процессе промышленного эксперимента по увеличению периода безопасной эксплуатации энергоблоков осуществляется снятие поверхностного слоя (до 0,4 ...0,5 мм) металла РВД и РСД а зонах конструкционных концентраторов напряжений (тепловые канавки уплотнений) и центральной полости роторов после 60-100 тыс. часов работы. Обоснованность этого способа восстановления живучести обусловлена, с одной стороны, расчетами полей повреждений в роторах, показывающими, что толщина поврежденного поверхностного слоя составляет 0,2 ...0,3 мм. а с другой - специальными сравнительными измерениями микротвердости поверхностного слоя образцов, вырезанных из зоны с максимальными циклически изменяющимися напряжениями и зоны, свободной от напряжений длительно проработавшего РСД турбины К-200-130 ЛМЗ, исследуемого в ОМТК КГРЭС.

Выполненные нами расчеты коэффициента запаса по числу циклов от пластичности показали следующее:

- в роторах, длительная пластичность которых находится вблизи границы, достаточно велика вероятность образования макротрещин в тепловых канавках;

- при снятии поверхностного слоя роторов допустимо увеличение на 8 лет ресурса безопасной эксплуатации на 50 тысяч часов.

Таким образом, периодическое снятие поверхностного слоя РВД и РСД в зоне наиболее повреждаемых конструкционных концентраторов обеспечивает безопасность (по условию разрушения) эксплуатации турбин до 300 тыс.ч при отсутствии в них макротрещин и усовершенствовании существующей системы контроля, Операции по снятию поверхностного слоя совмещаются с операциями по дефектоскопии роторов после наработки 100... 150 тыс.ч .

Третья глава содержит результаты исследований по увеличению долговечности РВД и РСД путем модернизации условий эксплуатации и восстановления живучести центральной полости.

Центральная зона роторов - один из самых ответственных и опасных элементов турбин. Здесь высокий уровень нестационарных термических напряжений, стационарных напряжений, вызванных, в основном , полем центробежных сип, сочетается с многоцикловой механической нагрузкой ( вибрация вала ). РВД и РСД турбин ТЭС изготовлены из высококачественных перлитных сталей ( Р2 , Р2МА , ЭИ^15), обладающих значительным запасом пластичности почти во всех режимах эксплуатации , но только при отсутствии трещиноподобных макродефектов в зоне центральной полости . В зону центральной полости роторов РВД и РСД как показал многолетний опыт эксплуатации и ремонта турбин , попадает обводненное масло . Даже в незначительных количествах эта жидкость и ее пары ускоряют коррозионное повреждение поверхностного слоя по всей длине центральной полости РВД и

РСД. Особенно интенсивно этот процесс происходит в высокотемпературной части роторов, где взаимовлияние ползучести, усталости и коррозии наиболее активно, определяя этим и локализуя опасную зону. В отдельных случаях, когда количество масла, попадающего в полость, существенно, отмечалось повышение вибрации валопровода.

В высокотемпературной зоне центральной полости РВД и РСД как при попадании масла, так и в воздушной среде, процесс коррозии идет весьма интенсивно. Это подтверждает, в частности, опыт эксплуатации РВД и РСД турбины K-S00-240 ЛМЗ блока № 5 Рязанской ГРЭС. После наработки ими 100 тыс. часов выявлены многочисленные коррозионные повреждения (одиночные язвы и цепочки язв), а также треши-ноподобные , в основном, червеобразные дефекты, причем те и другие ориентированы наиболее неблагоприятно - в осевом направлении.

Наибольшие по длине, глубине и раскрытию дефекты имеют место в зоне паровпуска РВД и РСД (максимальная длина до ISO мм, глубина до 3 мм, раскрытие до I мм). Трудозатраты по ликвидации указанных повреждении составили около 100 человеко-смен.

На Костромской ГРЭС с участием автора решение проблемы живучести центральной полости получено путем заполнения ее инертным газом (аргоном). В межремонтный период этот газ, находясь под небольшим избыточным давлением ( до 0,1 МПа), практически исключает попадание мзела, его паров, воздуха и воды в полость. Надежность длительной эксплуатации РВД и РСД (до 5-8 лет между капитальными ремонтами) без утечки инертного газа достигается за счет несложного конструктивно-технологического решения по герметизации полости.

Длительный опыт КГРЭС (свыше 16 лет, более 60 ремонтов восьми РВД и восьми РСД с контролем состояния центральной полости) показал, что процесс окалинообразования почти полностью исключен. За указанное время язвы и треишноподобные дефекты не выявлены. Это подтверждает хорошо известный по результатам испытаний образцов факт значительного замедления процесса микропосреждения поверхностного слоя в условиях сочетания ползучести и усталости в среде инертного газа по сравнению с агрессивной средой (воздух, пары)

В четвертой главе приведены основные результаты совершенствования системы измерения повреждений основного оборудования дубль-блоков 300 МВт. Тремя основными составляющими этой системы являются: метрологическая, технологическая и нормативная. Система предназначена для стареющей ТЭС в целом, при этом изначально учтена необходимость ее соответствия требованиям к комплексу для измерения повреждении в оборудовании, зданиях и сооружениях. В качестве первоочередных, наиболее ответственных и повреждаемых элементов ТЭС выделены роторы высокого и среднего давления турбины, паропроводы свежего пара и горячего промперегрева.

Метрологическая часть этой схемы включает базу эталонов и образцов, характерных микропопреждений и макродефектон. Создан банк портретов микроструктуры. Пршшпппхн.ным метрологическим решением ;m.T;ierc:i ¡лесь переход ог концепции "безопасность" к иной кон-

и

цепшш - "категории опасности". Регламентировано семь таких категории. когда первая из них - наименее опасная (исходное, лучшее нормативное состояние), а седьмая - наиболее опасная. Кроме базы эталонов. образцов и банка портретов микроструктур созданы уникальные отраслевые эталоны. Так. для тестирования отечественных и иностранных методов, приборов и технологий измерения мнкроповрежде-шш и макродефектов в роторах турбин созданы характерные образцы повреждений. Они выращены в условиях сочетания усталости, ползучести и коррозионно-актнвной среды (водяной пар) в роторе высокого давления турбины К-200-130 ЛМЗ на первой очереди отраслевого мет-ролого-технологического комплекса (ОМТК). На рис.3 приведен пример образцового мнкроповреждении (седьмая категория опасности) в зоне центральной полости указанного РВД, используемого в ОМТК для тестирования и совершенствования технологии измерения и восстановления живучести роторов.

Технологическая часть системы рассмотрена, в основном, на примере роторов, корпусов турбин и паропроводов. Так, для роторов комплекс технологий измерения повреждений включает: видеоконтроль (видеокамера, монитор, видеомагнитофон); вихретоковый, ультразвуковой и ДАО (по аммиачному отклику детали) контроль, а также микроструктурный мониторинг.

К настоящему времени указанный комплекс технологий доведен до такой меры надежности, что, помимо всех девяти блоков КГРЭС, позволяет осуществлять образцовый контроль РВД и РСД паровых турбин ТЭС России (выпушены соответствующие циркуляры). Для литых корпусов турбин в отличие от роторов и паропроводов, создан, с использованием ДАО-технологпн, способ определения трешиностонкости. При этом допустимые по своим размерам, в основном, по глубине трешины, дефекты не удаляются, з используются в качестве наиболее достоверных информативных датчиков трешимостойкостн.

Для всей системы паропроводов Костромской ГРЭС (энергоблоки ст. К\>№ 1-9) рехтизованз технология микроструктурного мониторинга, позволившая единообразно измерять микроповреждения, в том числе в наиболее опасных зонах "растянутой" образующей гибов (паропровод свежего пара и горячего промперегреал).

Нормптрпнзя часть системы реализована в виде сборника руководящих документов для отраслевых образцов стареющих ТЭС, в основе которого прежде всего заложен 25-летний опыт создания комплекса этих нормативов в процессе исследований, проведенных на дубль-блоках Костромской ГРЭС при непосредственном участии и под руководством диссертанта для увеличения живучести оборудования. Все созданные жданном исследовании технологии, вошедшие в указанный сборник, утверждены РАО "ЕЭС России", Госгортехнадзором РФ и Генеральной инспекцией по эксплуатации электростанций и сетей. Существенной особенностью комплекса этих нормативов является то, что его неотъемлемая часть - мошна» информационно-экспертная система. Она обеспечивает наглядность, конкретность (формуляры контролируемых юн с четким указанием всех диагностируемых участков).

Рис.3.Эталон микроповреждения ротора турбины К-200-130 ЛМЗ (первая очередь ОМТК КГРЭС). Микроповреждения получены в процессе термоусталостного нигружения и ползучести при воздействии эксплуатационной среди (пар. uoidyx). Характеристика истории нигружения: 5000 циклов нагружения, размах изменения температуры от 600 "С до 150 "С.

Седьмая категория опасности.

На основе этой системы. освоенной. в первую очередь, на дубль-блоках 300 МВт ст. № 1-4. фактически исчерпавших предельный парковый ресурс, создается новая се модификация для группы отраслевых образцов стареюшнх ТЭС.

В пятой главе сформулированы основные принципы, а также изложены основные результаты создания и совершенствования системы организации ремонта, восстановления и замены оборудования ГРЭС с доведением этой системы до утвержденного Стандарта предприятия.

Основные принципы этой системы воплощены в первой редакции Стандарта-КГРЭС, действующего с 1988 г. Их суть такова: стареющая КГРЭС моделируется как сложная машнно-человеческая система, в которой ремонт и эксплуатация, измерение и восстановление живучести оборудования, зданий и сооружений - важнейшие аспекты целостного жизненного цикла. Один из важнейших принципов, заложенных в основу этой системы, системно-целостно-локальный подход, основанный на минимизации несоответствия системного (контекстного) и локального (слабое звено - наиболее опасное).

В качестве наиболее опасных, ответственных элементов энергоблока выделены РВД и РСД. наружные корпуса ЦВД и ЦСД, а также гибы паропроводов и котельные гибы.

В качестве основных частей системно-целостной модели Костромской ГРЭС, при создании ее Стандарта, определены: метрологическая часть, включающая эталоны, образцы типов повреждений и их банки данных; технологический комплекс для измерения и восстановления живучести; нормативный - "система НТД и РД по живучести и ремонту оборудования ТЭС", применительно к условиям Костромской ГРЭС.

Модифицированная модель Стандарта создается путем существенного обновления всех трех основных его частей. Так, метрологическая часть обогащена отраслевыми коллекциями микроповреждений и портретов микроструктур, а также принципиально новыми способами увеличения достоверности измерении повреждений (мнкроструктурный мониторинг, микротвердость микрообразиов, ДАО-технологня). Технологический комплекс за 25 лет его совершенствования достиг предела минимальной достаточности, когда мера опасности эксплуатации стареющей ТЭС удерживается в допустимых пределах при соблюдении нормативно-технологической дисциплины.

Например, длительная (до 50 лет) эксплуатация РВД и РСД без развития недопустимых дефектов реализована путем сочетания вихре-токового, ультразвукового, ДАО и видео (видеокамера, монитор, видеомагнитофон) контроля, микроитруктурного мониторинга с восстановлением живучести.

Достоверность изложенного обосновывается, в основном, следующим образом: экспериментальной проверкой эффективности технологии. в том числе в отраслевом метродого-технологическом комплексе; испытанием "костромского опыта" на иных ТЭС, прежде всего на Рязанской ГРЭС и на ТЭЦ Костромамперго.

Основные выводы и результаты

1. В результате исследований термонапряженного состояния наиболее опасных элементов пароводяного тракта энергоблоков показано, что критерии термопрочности паровпускных органов, роторов высокого и среднего давления удовлетворяются при пуске дубль-блоков по моноблочной технологии из всех тепловых состояний; установлена максимальная длительность простоя, до которой возможны такие пуски без прогрева паропроводов промперегрева.

2. Разработана, внедрена и принята в качестве типовой для отрасли технология пуска дубль-блоков 300 Мвт по моноблочной технологии, обеспечивающая значительную экономию топлива за счет сокращения времени пуска и снижения сопротивления тракта промперегрева, дополнительную выработку электроэнергии вследствие ускорения нагру-ження блоков, сокращение количества арматуры высокого и сверхкри-тнческого давления.

3. В результате длительных экспериментально-расчетных исследовании полей температур, напряжений, деформаций и повреждений роторов и корпусов турбин в стационарных и нестационарных режимах разработаны схемно-конструктивные и режимные решения, уменьшающие до допустимых пределов повреждения указанных элементов турбины. В частности, показано влияние режима разгружения и нагру-жения блока на уровень максимальных температурных напряжении, обоснована целесообразность увеличения ресурса РВД и РСД посредством снятия поверхностного слоя металла в зоне конструкционных концентраторов напряжений.

4. Создана и в течение свыше !б лет апробирована технология заполнения центральной полости РВД и РСД инертным газом, позволившая обеспечить отсутствие окалинообразования и коррозионных повреждений полости при длительной эксплуатации без утечки газа (до 5-8 лет между капитальными ремонтами).

5. Проведено усовершенствование системы измерений повреждений основного оборудования дубль-блоков 300 МВт, фактически исчерпавших предельный парковый ресурс. Система включает следующие части:

- метрологическую (база эталонов и образцов характерных микроповреждений и макродефектов, переход от концепции "безопасность" к концепции "категория опасности", характерные образцы специально выращенных в условиях сочетания усталости, ползучести и коррозион-но-активной среды повреждений);

- технологическую (на примере роторов, корпусов турбин и паропроводов) - видеоконтроль, вихретоковый, ультразвуковой и ДАО-контроль, мнкроструктурный мониторинг;

- нормативную (сборник руководящих документов для отраслевых образцов стареющих ТЭС).

6. Сформулированы и воплощены в первой редакции Стандарта Костромской ГРЭС принципы создании и совершенствовании системы ремонта, восстановления и замены оборудования КГРЭС. Подготоило-

на модифицированная модель Стандарта, в которой с учетом проведенных исследований существенно дополнены как метрологическая, так и технологическая составляющие.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Богачко Ю.Н., Котелышков В.Ф., Шепталина Н.Г., Молов H.A. Опыт выездной бригады по поддержанию живучести крупной паровой турбины // Энергетик. - 1997, № 9, с.19.

2. Брнтвип О.В., Богачко Ю.Н., Израилев ЮЛ. Отраслевая база обеспечения живучести ведущих ТЭС. // Энергетик. - 1996, № S,c.iS

3. A.c. № 391352 СССР МКд-' F01D 25/12. Устройство для зашиты пароводяного тракта от попадания мазута / Ю.Н.Богачко, С.Г.Штальман, А.Я.Кроль // Открытия.Изобретения. 1973. Бюл. № 31.

4. A.c. № 1011872 СССР МКл3 F01K 13/02. Способ охлаждения ротора турбомашин /Ю.Н.Богачко ,Ю.Л. Израилев ,В.Ф. Гуторов . и др. //Открытия. Изобретения. 1933,Бюл. № 14.

5. A.c. № 1078961 СССР M К3 FOI К 13/02. Устройство для охлаждения цилиндра низкого давления паровой турбины. /Ю.Н.Богачко ,С.Ш. Розенберг',Л.А. Хоменок . и др. // Открытия. Изобретения. 19S4. Бюл. № 10

6. A.c. N° 1307060 СССР МКл3 F01К 7/34, 17/04. Паротурбинная установкд./Ю.Н.Богачко., В.И.Затуловский ,В.С. Каекин . и др. //Открытия. Изобретения . 19S7,Bio.i. Ni 16.

7. A.c. N° 1408333 СССР МКл3 COIN 7/21. Способ эксплуатационного контроля сварных швов трубопроводов /Ю.Н.Богачко ,Ю.Л. Израилев . В.Н.Тиллиб ,В.С. Гребенник и др. //Открытия. Изобретения. .19SS.Bkxt. № 25.

8. Богачко Ю.Н., Зубов И.В., Волков Б.А., Чудов Б.В., Куликов - Ю.П. Головной энергетический блок .мощностью 1200 МВт на Костромской ГРЭС. //Электрические стакииню-1981, № 9,с.Ю

9. Богачко Ю.Н., Батунов Г.К. Внхрев Ю.В, Зубов И.В. Организация пусконаладочных работ на энергоблоке мощностью 1200 МВт Костромской ГРЭС . // Энергетик,-I9S5, № 1,с.7

Система НТД по направлению. "Жииучссть ТЭС", включающая свыше 15-тн нормативных руководящих документов, циркуляр и Постановление. М., ВТИ. 1997, 62 с ' '