автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Увеличение живучести роторов и корпусов турбин как аспект создания группы отраслевых образцов стареющих ТЭС

; М '

На правах рукописи

БРИТВИН ОЛЕГ ВИКТОРОВИЧ

УВЕЛИЧЕНИЕ ЖИВУЧЕСТИ РОТОРОВ И КОРПУСОВ ТУРБИН КАК АСПЕКТ СОЗДАНИЯ ГРУППЫ ОТРАСЛЕВЫХ ОБРАЗЦОВ СТАРЕЮЩИХ ТЭС

Специальность;

05.14.14 Тепловые электрические станции (тепловая часть)

\ 1 ■

I

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

<

ИВАНОВО 1997

>

Работа выполнена в РАО "ЕС России", АО "Костромская ГРЭС" и Межотраслевом координационном Совете "Живучесть ТЭС"

Научные руководители: ст. науч. сотр. , к. т. н. Израилев Ю. Л. , д. т. н., профессор, член-корреспондент РАН Дьяков А. Ф.

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Ушаков С. Г.

- кандидат технических наук ТруОачев Е М.

Ведущее предприятие - АО "Фирма ОРГРЭС"

Защита диссертации состоится '/^^/У^ДД/ 1997г. в "¿У чэсое на выездном заседании диссертационного совета К 063.10.01 пру Ивановском государственном энергетическом университете по адресу:

г. Волгореченск Костромской обл.Костромская ГРЭС, актовый зал.

| 1

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) просим отсылать по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, Учены? совет ИГЭУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИГЭУ.-

Автореферат

Ученый секретарь диссертационного со доктор технических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность темы. Эффективность энергообеспечения страны -одна из важнейших характеристик ее культуры. Тепловые электростанции были и остаются на длительный период основой энергетики. Отечественный и мировой опыт эксплуатации и ремонта ТЭС, испытания образцов и моделей, расчетно-теоретические исследования позволили вполне достоверно выявить принципиальную техническую возможность и экономическую целесообразность увеличения срока жизни ТЭС с давлением пара 13 и 24 МПа до 40-60ти лет (300-400 тыс. час.). Традиция' отечественной энергетики имеет существенное отлииие при ее сопос- . тавлении с традицией энергетики США и других технически передовых стран. Суть этого отличия в способе контроля живучести, надежности и долговечности оборудования. В отечественной энергетике этот способ реализован на основе лабораторий и служб металлов, а для отраслевых образцов стареющих ТЭС(эксплуатируемых в окрестности и за пределом паркового ресурса) в последние годы создаются лаборатории ~~ измерения дефектности оборудования. Решение проблемы стареющих ТЭС моделируется путем минимизации несоответствия между указанной традицией, современными краевыми условиями и тенденциями, определяющими коррекцию этих краевых условий. Эффективное решение проблемы живучести стареющих ТЭС России реализуется путем создания группы отраслевых образцов таких ТЭС. При этом развертывание систем измерения и восстановления живучести ТЭС в целом производится при опережающем освоении этих систем в тепловой и электрической частях ТЭС и, в первую очередь, для обеспечения культуры эксплуатации роторов и корпусов турбин. Такой системный подход реализован в отраслевой концепции и научно-технической программе "ВЕ-ДА-21-2" 1994 г., которые позволили обосновать и впервые в отечественной энергетике спроектировать, ввести в действие и приступить к освоению первой очереди отраслевого метролого-технологического комплекса по живучести оборудования ТЭС.

' Цель работы - разработка научно-технических и технологических основ повышения живучести и создание группы отраслевых образцов

- г -

стареющих ТЭС путем решения следующих конкретных задач:

- выявление "слабых звеньев", основных несоответствий в области эксплуатации, ремонта и контроля роторов, корпусов турбин, а также несоответствий системы традиционных подходов и нормативов реальным средствам и особенностям повреждений;

- экспертиза отечественных и мировых тенденций, содействующих фактическому решению проблемы увеличения живучести цилиндров турбин и ТЭС в целом;

- создание, освоение и совершенствование системы обогрева фланцев и шпилек цилиндров высокого (ЦВД) и среднего (ЦОД) давления, реализующей эффективную технологию регулирования и нормализации деформаций и перемещений с учетом анализа мирового и отечественного опыта;

- увеличение маневренности энергоблоков Костромской ГРЭС -необходимого авена повышения культуры эксплуатации;

- увеличение межремонтного периода энергоблоков . Костромской ГРЭС.

Решение указанных конкретных зачач обеспечивает ценностную характеристику работы - повышение культуры эксплуатации, живучести и энергосбережение.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

- разработаны базовые положения основ теории живучести ТЭС, которые представлены в отраслевой концепции, развернутой научно-технической программе "ВЕДА-21-2" и системе научно-технической документации (НТД) РАО "ЕЭС России" - Госгортехнадзора;

- обоснованы и реализованы ¡принципы создания и эксплуатации автомодельной системы обогрева фланцев и шпилек ЦВД и ЦСД, обеспечивающей близкие к оптимальным характеристики живучести;

- создана новая технология нагружения энергоблока СКД, позволившая исключить эксплуатационно сложный этап перехода на номинальное давление свежего пара при существенном улучшении маневренных характеристик блока и нестационарного термонапряженного состояния ротора высокого давления при пуске;

- разработана система критериев и нормативных условий, определяющая переход на увеличенный до 5-8 лет период между капитальными ремонтами;

- обоснован алгоритм, позволяющей уменьшить до допустимых пределов опасность эксплуатации стареющих ТЭС на основе . создания

группы отраслевых образцов стареющих ТЭС и отраслевого метроло-го-технологического комплекса.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечена: —

- эксплуатационным опытом проверки основных схемных и конструктивно-технологических решений за период от 5 до 20 лет и более;

-использованием баз данных и знаний экспертной системы "Живучесть ТЭС" и математического аппарата, созданного в теории живучести и ориентированного на решение проблем, подобных исследуемой.

Практическая ценность результатов исследования:

- обоснована, создана и освоена система схемных, конструктивно-технологических и нормативных решений, повышающих живучесть, маневренность и, в целом, культуру эксплуатации роторов и корпусов турбин типа К-300-240 ЛМЗ;

- обеспечена практическая возможность тестирования, аттестации, лицензирования и совершенствования технологий измерения и восстановления живучести с помощью отраслевого метролого-технологического комплекса. Этим достоверно достигнута необходимая мера завершенности исследования. - :

Автор защищает: | \

- технологический аспект схемного и конструктивного решения системы, обеспечивающей допустимость пределов изменения термических деформаций и перемещений ЦВД и ЦОД путем обогрева фланцев и шпилек;

- технологию нового способа нагружения энергоблоков СКД;

- эксплуатационный аспект отраслевой концепции и научно-технической программы "ВЕДА-21-2" по обеспечению живучести стареющих ТЭС и постановления "О реализации качественного нового этапа программы "Живучесть ТЭС" N 7 от 11.03.96.

- эксплуатационный аспект процесса создания группы отраслевых образцов стареющих ТЭС;

-'системный подход к созданию свода нормативов по направлению "Живучесть ТЭС".

Апробация результатов исследования осуществлена на совещаниях межотраслевого координационного Совета, научного Совета отраслевого образца стареющих ТЭС (1988-1996, Москва, ВТИ; Костромская ГРЭС; ОРГРЭС), а также при обсуждении нормативных документов и комплекса технологий по направлению "Живучесть ТЭС" с руководите-

лями ТЭС и ведущими специалистами в области живучести, прочности, надежности (авиация, атомные электростанции, железнодорожньн транспорт, общее машиностроение).

Публикации: Основные положения дисоертации изложены в публикациях: статьи (шесть), изобретения (одно), сборник "Система нормативных документов по направлению "Живучесть ТЭС" (свыше десяи НТД, созданных с участием автора).

Личный вклад автора в решение исследованной проблемы заключается в следующем:

- обоснование выбора объекта исследования, средств и критериев, позволивших за период свыше двадцати лет осуществлять преобразование Костромской ГРЭС в отраслевой образец стареющей ТЭС;

- выбор системы решений, определивших необходимую надежност! и культуру эксплуатации,, начинай с этапа освоения до старения оборудования ТЭС; ! |

- создание системы технологических, схемных и режимных решений важной отраслевой проблемы увеличения живучести стареющей ТЭС, полученных на примере Костромской ГРЭС при усовершенствовании системы обогрева ЦВД и ЦСД (технологический аспект), технологии наг-ружения энергоблока (схемный аспект).

Структура и объем диссертации: диссертационная работа состой1] из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы, включающего 11¿наименований. Общий объем: 13 5 страниц основного машинописного текста, 47 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели и задачи исследований.

В первой главе осуществлена экспертиза современного состоянш проблемы и сформулирована концепция ее решения. Анализ общих закономерностей развития мировой энергетики и особенностей отечественной, в том числе, при выборе системы контроля повреждений оборудования, организации технологического цикла "эксплуатация - ремонт", определил основной подход и концепцию решения проблемы.

Существенная отличительная особенность этой проблемы в контексте ее традиций и всей предыстории заключается в следующем.

Необходимо создание и совершенствование целостной, нагляд] обозримой для специалистов по проблеме стареющей ТЭС системы изм<

рения опасности (мера, категория опасности), а также восстановления живучести ТЭС на всех этапах ее жизненного цикла. Характерно, что метрологическая база в виде эталонов, образцов микро- и макроповреждений наиболее опасных зон оборудования, зданий и сооружений как целостная и эффективно взаимодействующая с системой средств измерения повреждений пока не создана.

Сушдость основной концепции решения проблемы живучести стареющих ТЭС в предельно кратком истолковании такова: минимизация несоответствия между основными аспектами, средствами решения проблемы и теми, кто эти решения готовит, воплощает, создание добротной наглядно-образной и мощной связи метрологического, технологического и нормативного аспектов знания и опыта, а также средств для решения этой проблемы.

В многоаспектной проблеме создания группы отраслевых образцов стареющих ТЭС, решаемой межотраслевым Координационным Советом, целостность основных тем, исследованных в данной диссертации, в основном, характеризуется: увеличением живучести роторов и корпусов турбин, улучшением их маневренности, в том числе, при увеличении межремонтного периода, на основе совершенствования технологии измерения и восстановления живучести с помощью комплекса, создаваемого на Костромской ГРЭС.

Во второй главе изложены результаты исследования проблемы увеличения живучести, маневренности, надежности и долговечности литых корпусов ЦВД и ЦСД турбин К-300-240 ЛМЗ. Эти результаты получены путем существенного уменьшения рассогласования температурных деформаций тонкостенных (оболочка) и толстостенных (фланцы) элементов корпуса, фланцевого соединения (фланец - шпилька), а также тепловых перемещений (относительных удлинений - укорочений) ротора и корпуса. Решение этой проблемы основано на обстоятельной экспертизе отечественного и мирового опыта, патентных и произволе-твенных решений по система)/ рассматриваемого типа, традиционно именуемыми "системы обогрева - охлаждения фланцев и шпилек" цилиндра турбины.

К началу данного исследования (1971-1975гг.) выявлено преобладание в отечественной и мировой практике типа рассматриваемых систем, отличающегося чрезмерной сложностью схемного, конструктивного и технологического решений, неотвратимо приводивших к существенным трудностям при эксплуатации турбин. Так, например, исполь-

зование практически всех источников среды, подаваемой в систему "обогрева - охлаждения", кроме "родного" источника - пара, омывающего внутреннюю поверхность этого цилиндра, неизбежно приводило к значительной длине трубопроводов системы, большому количеству арматуры (несколько десятков, до ста в исходной'заводской схеме турбин Т-250/300-240 УТЮ). Управление такими системами оказалось сложным и увеличивало на 1-2 часа продолжительность пусков, ухудшая маневренные характеристики энергоблока. Нормативные, критерии реализации нестационарных режимов (разности температур по ширине фланца в зоне паровпуска, фланца-шпильки, фланца-стенки) и при увеличенной продолжительности режимов соблюдались не всегда и с трудом, даже при высоком уровне культуры эксплуатации. Ремонт таких систем был трудоемким. Известны случаи разрыва коробов обогрева в процессе эксплуатации, а также случаи неплотности фланцевого соединения цилиндра. В 1973-75Г. г. Костромская ГРЭС и ВТИ создали и исследовали с участием автора представленную на рис.1 систему обогрева-охлаждения цилиндров высокого и среднего давления. Это схемно-конструкционное решение Удовлетворяет требованиям следующих трех основных принципов: ¡минимизация количества арматуры и трубопроводов; компоновка системы таким образом, чтобы она и соответствующие цилиндры изолировались как одно целое, исключая захолажи-

I

вания при включении системы во Есех нестационарных режимах; использование "родного" источника среды.

Утверждение эффективности этой системы демонстрируется на типичном примере (рис.2) характеристик прогрева корпуса ЦВД турбины К-300-240 ЛМЗ при подаче в систему обогрева пара горячего промпе-регрева (штатная система) и пара межцилиндрового пространства. Значительное превышение температуры пара горячего промперегрева по сравнению с температурой пара, омывающего внутреннюю поверхность наружного корпуса, особенно в зоне последних ступеней, приводит (рис. 2а) к образованию в этой зоне "обратных" ( когда температура корпуса в зоне основного теплоносителя ниже, чем со стороны наружной поверхности фланца) разностей температур ДЬфл=-(80-100) С, отставанию в прогреве шпильки от фланца на 30-40 С, а стенки корпуса от фланца (дЛфл-ст) на 50-65"С. Результаты, представленные на рис.2б, удовлетворяют критериям прочности и маневренности, подтверждая эффективность этой системы. Так, в частности, обратные разности температур уменьшились в 2-2,5 раза и не превышали 40° С

Рис Л Схема и конструктивное выполнение обогрева фланцевого соединения ДВД и ЦОД.

а - для ЦВД турбин К-200-240 ЛМЗ, Т-250/300 УШЗ,

К-800-240 ЛМЗ, К-1200-240 ЛМЗ; б - для ЦСД турбин К-300-240 Ш, Т-250/300-240 УТМЗ;

1 - трубопровод подачи пара иа межцшшндрового пространства

в обнизку фланцевого Соединения;

2 г. запорная арматура; {

3,5 - трубопроводы сброса! пара из системы обогрева; 4 - перемычка, отделяющая тупиковую зону обнизки от обогреваемой.

- ь -

Рис,2 Система прогрева ЦВД турбины К-300-240 ЛМЗ при пусках о использованием систем обогрева а - греющий пар подается в систему из паропровода горячего промперегрева "своего" блока;

б - из межцилиндрового пространства; брвд - относительное расширение ротора ЦВД; N3 - электрическая нагрузка турбогенератора; Р0 - давление свежего пара. Температуры: 1, 2, 3 и 6, 7, 8 - флан-цд наружного корпуса ЦВД (глубинные, по оси шпилек и поверхностные, соответственно); 4, 9 - шпилек посередине высоты фланца; 5, 10 - стенки ЦВД по верхней образующей; 1Выхл ~ пара в зоне 12 ступени ЦВД. Разности температур: 1-3,-6-8 - по ширине фланца; 1-4 6-9 - фланца-шпильки; 10-7 - стенки-фланца; 1-П - моменты включения и отключения систем обогрева, соответственно.

- у -

а положительные разности температур на всем этапе нагружения не превышали 80°С. Относительное удлинение рвд монотонно изменялась от О до значения, характерного для стационарного режима при номинальной нагрузке. Эта система может использоваться и для обогрева и для охлаждения. Ее обслуживание в процессе эксплуатации сводится к одному полному открытию арматуры при включении системы и закрытию после выхода на стационарный режим. Система весьма проста в ремонте и надежна, что подтверждает опыт ее эксплуатации на многих турбинах за последние 10-20 лет. Эта система легла в основу типовых решений, принятых для турбин К-200, К-300, К-800, К-1200 ЛМЗ. а также Т-250/300-240 ТМЗ.

В третьей главе приведены характеристики основных результатов увеличения маневренности энергоблоков 300 МВт с турбинами К-300--240 ЛМЗ путем создания, исследования и освоения новой технологии нагружения в процессе пуска блока СКД. Для упрощения пусковых операций, повышения надежности оборудования и сокращения продолжительности пусков на Костромской ГРЭС указанная новая технология создана, ■ исследована и освоена совместно ВТИ. ОРГРЭС и автором. При этом вместо исходной сложной технологии нагружения при номинальном давлении среды до встроенной задвижки (ВЗ) осуществлены следующие принципиальные упрощения технологии пуска. Нагружение турбины на начальном этапе и уменьшение давления на ВЗ до допустимого для их открытия производят одновременно. После открытия ВЗ нагружение блока проводят на скользящем давлении во всем тракте котла при неизменном положении первых (четырех) регулирующих клапанов (РК) турбины. Затем, после подъема давления перед турбиной до номинального, нагружение блока до полной нагрузки производят путем последовательного открытия остальных РК турбины.

Опыт пусков моноблока с турбиной К-300-240 ЛМЗ и типовым исполнением пусковых узлов показал, что открытие четырех регулирующих клапанов (из семи) на начальном этапе нагружения позволяет к моменту исчерпания пропускной способности пускового узла получить желаемое давление на ВЗ. Пример реализации этого опыта приведен на рис.3. На начальном этапе нагружения давление до ВЗ поддерживалось 23,5 МПа. Давление в тракте котла за ВЗ возрастало в соответствии с увеличением расхода пара на турбину. При нагрузке примерно 190 МВт были начаты операции по открытию ВЗ. Предварительно с целью уменьшения перепада на ВЗ-отключается воздействие регуляторов на

Рис.3 Пуск моноблока 300 МВт после 2 суток простоя с новой технологией нагружения.

1 - частота вращения ротора;

2 - электрическая нагрузка;

3 - давление свежего пара;

4 - давление в тракте котла за БЗ;

5 - давление на начальном этапе нагружения до БЗ;

6 и 7 - температура пара в стопорных клапанах;

8 - температура пара в камере регулирующей ступени.

клапаны Др1 и последние открываются полностью (см. поз.I я II рис.3). При этом давление до БЗ снижается, а перепад на них составляет 1,47 МПа. ВЗ открывают постепенно в течение 5 минут для смягчения возмущений в тракте котла (см. поз. III, рис.3). После открытия ВЗ нагружение блока до 240 МВт проводилось на скользящем давлении во всем тракте котла путем увеличения тепловыделения в топке при неизменном положении регулирующих клапанов турбины, а затем при номинальном давлении с последовательным открытием PK NN5-7. Температуры пара в стопорных клапанах (кривые 6 и 7 рис.3) и в камере регулирующей ступени (кривая 8) плавно возрастали на всем этапе нагружения; перегрева стопорных клапанов и охлаждения корпуса и ротора ЦВД турбины не наблюдалось.

Основными достоинствами новой типовой технологии нагружения блоков СКД при пусках являются: исключение технологически сложного типа перехода на номинальное давление свежего пара; сокращение продолжительности нагружения блока при пусках, повышающее маневренность и уменьшающее пусковые потери, что особенно существенно при частых пусках; обеспечение на всем этапе нагружения плавного изменения температуры пара в стопорных клапанах и камере регулирующей ступени турбины, что практически устраняет перегрев стопорных клапанов, охлаждение корпуса и ротора турбины, и соответственно, повышает долговечность этих деталей; расширение диапазона эксплуатации блока на скользящем давлении пара, что повышает экономичность пускового режима; унификация пускового режима с режимом работы блоков на скользящем давлении пара при четырех полностью открытых клапанах, реализованного на большинстве блоков СКД; существенное упрощение автоматизации пусковых режимов и создание технологической основы для более эффективных моделей контроля за тепловым и напряженным состоянием роторов, лимитирующими темп нагружения блока.

В четвертой главе приведены наиболее существенные характеристики решения проблемы увеличения межремонтного периода энергоблоков Костромской ГРЭС. Анализ отечественного и мирового опыта показал целесообразность увеличения продолжительности эксплуатации энергоустановок в период между капитальными ремонтами до пределов, определяемых необходимостью измерения повреждений, в основном роторов высокого и среднего давления турбин. Эти пределы составляли от 1 - 2 лет (50-е годы) до 3 -5 лет (80-е годы)/ Реализация от-

раслевой концепции увеличения ресурса и живучести энергоблоков Т в рамках научно-технической программы "ВЕДА-21-2", ориентировали на освоение комплекса технологий измерения и восстановления жив чести, определила возможность увеличения этих пределов до 5 -лет. Такое решение оправдано для группы ТЭС, отличающихся наибол V высокой культурой эксплуатации при освоении указанного комплек технологий.

К основным средствам восстановления живучести роторов высок го и среднего давления относится технология, созданная и освоенн впервые в мировой энергетике на Костромской ГРЭС (1972-1977Г.г. Суть этой технологии - периодическое профилактическое удален части поверхностного слоя, содержащего микроповреждения. Удален слоя осуществляют в наиболее опасных зонах, где развиваются.ма ротрешины, в том числе, тепловых канавках, придисковых галтелях • центральной полости ротора. Технологичность такого способа восст новления живучести характеризуется тем, что удаление тонкого п верхностного слоя совмещается с обязательной процедурой подготов ("зачистки") поверхности для неразрушающего контроля. Эффекти ность этого средства доказана результатами испытаний образцов роторных сталей, проведенных в условиях ползучести и усталос (ВТИ, МЭИ, ЦКТИ).

В дальнейшем эта технология применена для восстановления а вучести насадных дисков, повреждаемых в зоне фазово"го перехо среды (коррозия под напряжением), а также для крепежа ЦВД и ЦС Аналогичная технология используется на ТЭС других стран, в час ности, в Японии.

Для увеличения достоверности расчетов и экспертизы принимэ мых решений впервые в энергетике СССР при участии автора был сс дан (приказ Минэнерго Ы25а 1989г.) отраслевой банк данных о свой твах и повреждениях турбин ТЭС.

Комплекс указанных средств включает также технологию еосст новления живучести литых корпусов турбин, содержащих трещиноват зоны. Эта технология позволяет существенно уменьшить ремонтн затраты путем отказа от требования удалять трещиноподобные дефе ты. Так, например, при максимальной глубине трещиноватой зоны ь нее 1/3 толщины стенки корпуса "выборка трешдаоватости" осущес вляется только в середине зоны, где глубина повреждения максима! на, и по краям. Заварка этой выборки не требуется. Оставшиеся тр

шины используются в качестве датчиков живучести, характеризующих индивидуальную трещиностойкость данного корпуса в наиболее повреждаемых зонах.

Промышленный эксперимент по увеличению периода между капитальными ремонтами на основе освоения и совершенствования эффективных технологий измерения и восстановления живучести показал реальность перехода на индивидуальный 5-3-летний цикл. Этот вывод получен автором на основе многолетнего комплексного исследования, осуществленного с участием ВТИ, ОРГРЭС, ПО ЛМЗ, Мосэнергоремонта и иных, ведущих по проблеме организаций.

В пятой главе изложены основные результаты, характеризующие первый этап создания группы отраслевых образцов стареющих ТЭС и отраслевого метролого-технологического комплекса.

Нормативный аспект. К основополагающим документам, характеризующим систему НТД по направлению "Живучесть стареющих ТЭС", . относятся: основная концепция и научно-техническая программа "ВЕ-ДА-21-2" увеличения живучести ТЭС, приказ РАО "ЕЭС России" N 470 1995г. об основных направлениях деятельности межотраслевого Координационного Совета (МКС) "Живучесть ТЭС" в 1996-2000г.г.

Метролого-технологический аспект. Для совершенствования, тестирования и освоения новых технологий измерения и восстановления живучести впервые в отечественной энергетике создается отраслевой метролого-технологический комплекс (ОМТК). Его проект предусматривает указанные виды апробации новых технологий в процессе испытаний до образования микроповреждений и макротрешин в натурных роторах, гибах паропроводов и литых корпусах при температуре до 600°С при термомеханическом, в том числе циклическом, нагружении.

Первая очередь этого комплекса, реализуемого на Костромской ГРЭС, прошла период наладочных испытаний ротора высокого давления турбины К-200-130 ЛМЗ ( рис.4).

Одной из основных технологий, совершенствуемых с помощью ОМТК, является комплексная технология измерения микроповреждений в оборудовании ТЭС, в том числе, в труднодоступных, наиболее повреждаемых .и информативных зонах. Эта технология, названная "микроструктурный мониторинг", позволяет, не увеличивая фактической дефектности оборудования, получать "живой металл" поверхностного слоя из тех зон ответственного оборудования (роторы, линия внешнего обвода - растянутая образующая гибов паропроводов), откуда до

ЭКОНОМИКА

тэс —г~

ТЕХНИКА

отраслевой метролого-технологический комплекс

комплекс технологии измерения и восста-'новл. живучести

ЭКОЛОГИЯ

МЕТРОЛОГИЯ ТЕХНОЛОГИЯ • СИСТЕМА НОРМАТИВОВ

живучесть стареющих ТЭС: РД.НТД

.С-I

ПЕРВЫЙ ЭТАП РЕАЛИЗАЦИИ

ТУРБИНЫ I ЭНЕРГОБЛОКИ

1 I

восстановление автомодельность новая технология

живучести роторов системы обогрева нагружения

1972- 1996 ЦВДиЦСД 1975- 1996

увеличение межремонтного периода до 5 - 6 лет

этого было принципиально невозможно "брать" образцы.

Весьма существенно использование целостности результатов данного исследования для выбора Костромской ГРЭС пути своего преобразования в отраслевой образец стареющей ТЭС. И существенным этапом тако!^ преобразования является то, что лаборатория металлов этой ТЭС, ответственная за всю систему измерения повреждений оборудования, преобразуется в образцовую лабораторию измерения дефектности оборудования (ЛИДО). В частности, коллектив ЛИДО освоил технологический комплекс "Микроструктурный мониторинг". Характерно также, "что при творческом содействии научного совета Костромской ГРЭС коллективом ЛИДО осуществляется переход от прежнего к существенно более системному подходу по измерению повреждений оборудования ТЭС в целом. Так, если ранее проблемами паропроводов Костромской ГРЭС занимались пять почти не взаимодействовавших организаций, то теперь для системы паропроводов всех девяти энергоблоков создается единая экспертная система с участием объединенной бригады ведущих специалистов по проблеме паропроводов.

Для эффективного решения проблемы живучести стареющей ТЭС создается и осваивается экспертная система, ориентированная на существенное увеличение наглядности восприятия ТЭС в целом, ее основных систем жизнедеятельности. Первоочередными элементами ТЭС включенными в эту систему, являются корпуса и роторы турбин, паропроводы.

ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В соответствии с укоренившейся в отечественной энергетике традицией в качестве первоочередного этапа создания группы отраслевых образцов стареющих ТЭС осуществлено освоение и совершенствование средств восстановления, измерения живучести, улучшения маневренных, схемных и конструктивных решений по роторам и корпусам турбин К-300-240 ЛМЗ. Совершенствование метролого-технологических и нормативных решений осуществлено на основе отраслевого метроло-го-технологического комплекса.

2. Установлено, что сущность решения проблемы живучести стареющих ТЭС характеризуется минимизацией несоответствия между принципиально ограниченными средствами, необходимостью освоения высоких технологий измерения и восстановления живучести, а также целе-

сообразностью длительной (до 50-60 лет) эксплуатации энергоблоке давлением 13 и 24 МПа с повышением культуры эксплуатации ТЭС в ц< лом. Это увеличение культуры жизнедеятельности такой сложной маш но-человеческой системы, как стареющая ТЭС, характеризуется осв< ением информационных сетей, баз данных, экспертных и метролоп технологических систем.

3. Уменьшение несоответствия термических деформаций ochobhi элементов (стенка-фланец, фланец-шпилька) цилиндров высокого среднего давления, а также относительных перемещений "ротор-ко] пус", улучшение маневренных характеристик и условий ремонта до! тигнуто путем создания, исследования и освоения системы обогр« ва-охлаждения фланцевых соединений ЦВД и ЦСД турбин К-300-240 ЛМ

4. Новая, утвержденная как типовая, технология нагружен] энергоблоков СКД при пусках позволила исключить технологичеа сложный этап перехода на номинальное давление свежего пара, расш рить область применения режима "скользящее давление". При этом с; щественно сокращена продолжительность пусковых режимов, уменыпе; •скорости нагрева ротора и корпуса высокого давления, что позволи, улучшить маневренность, увеличить экономичность и долговечное энергоблоков СКД.

5. Основой улучшения цикла "эксплуатация-ремонт" оборудован: ТЭС является освоение периодичности капитальных ремонтов, соо1 ветствующей периодичности измерения повреждений роторов и корпус турбин. На Костромской ГРЭС в процессе длительного промышленно эксперимента выявлены и нормированы условия, обеспечивающие пр должительность эксплуатации блоков между капитальными ремонтами 5 до 8 лет.

6. Тестирование, аттестация и совершенствование новых и при меняемых в отрасли технологий измерения микро- и макроповреждени восстановления живучести эффективно осуществляется с помощью си темы образцов, эталонов типичных повреждений, создаваемых в пр цессе разрушающих испытаний при эксплуатации отраслевого метрол го-технологического комплекса.

7. Поэтапное преобразование Костромской и других ГРЭС в гру пу отраслевых образцов стареющих ТЭС, осуществляемое в соответ твии с технической программой "ВЕДА-21", реализует улучшение кул туры жизнедеятельности группы образцов в целом. В первую очеред это улучшение культуры проводится путем освоения технологии "ми

роструктурный мониторинг" для всех паропроводов и турбин, создания и освоения экспертной системы, позволяющей наглядно, с помощью образных операторов, осуществлять экспертизу эволюции основного оборудования и средств измерения, восстановления живучести ТЭС.

Основное одержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Бритвин 0. В., Еогачко Ю. а , Израилев ¡0. Л Отраслевая база обеспечения живучести ведущих ТЭС. // Энергетик. - 1996, N 8.

2. Плоткин Е. Р. , Кроль А. Я. , Бритвин О. В. , Говерджовский Е. Е., Кременчугский В. М. Некоторые особенности организации режимов пуска моноблока 300 МВт. //Теплоэнергетика. 1975, N 6, с. 39-46.

3. Плоткин Е. Р. , Кроль А. Я , Бритвин 0. В. , Говердовский Е. Е. , Кременчугский В. М. Авторское свидетельство N 461235(21) "Способ пуска блока котел-турбина" //Б. И. 1975, N 7.

4. Плоткин Е. Р. , Батунов Г. К. , Кременчугский К М. , Уютов В. В. , Бритвин О. В. , Кроль А. Я. Исследование режимов пуска моноблоков 300 МВт с котлом ТГМП-314 и турбиной К-300-240 ЛМЗ. //Доклад на Всесоюзной конференции "Рациональные режимы работы энергоблоков и ТЭС в условиях переменного графика электрических нагрузок". г.Львов. 1972.

5. Плоткин Е. Р. , Бритвин О. В., Проскурин И. К. Внедрение упрощенной системы обогрева фланцевого соединения ЦСД турбины К-300-240 ЛМЗ. //Экспресс-информация "Монтаж оборудования ТЭС". 1975. N12, 4с.

6. Плоткин Е. Р., Радин Ю. А. , Бритвин 0. В. Внедрение упрощенной системы обогрева фланцевого соединения ЦВД турбины К-300-240 ЛМЗ. //Экспресс-информация "Монтаж оборудования ТЭС". 1976. N 10, Зс.

7. Бритвин 0. В. , Кроль А. Я. , Плоткин Е. Р. , Говердовский Е. Е. , Кременчугский В. М. Новая технология пуска блоков сверхкритического давления. //Труды ВТИ вып. 14. "Маневренность мошдых теплоэнергетических блоков. -Изд. "Энергия". -1978.- 10с.

8. Система НТД по направлению "Живучесть ТЭС", включающая свыше 10-ти нормативных руководящих документов, циркуляр и Постановление. М. , ВТИ, 1996, с.