ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 1398
Скачиваний: 4
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
целью
повышения
их
эффективности
,
в
условиях
переменного
режима
эксплуатации
турбоагрегата
[
7
]
и
др
.
Так
,
например
,
анализ
результатов
численного
эксперимента
с
использованием
МПК
позволил
предложить
несколько
вариантов
модернизации
ЦНД
К
-200-130
и
К
-300-240,
для
которых
прирост
мощности
,
в
зависимости
от
варианта
реконструкции
,
составляет
от
700
до
3600
кВт
на
один
выхлоп
.
Заключение
Разработана
новая
версия
подсистемы
МПК
Optimum
,
обеспечивающая
решение
задач
оптимизации
и
идентификации
параметров
и
характеристик
при
создании
энергоустановок
.
Наличие
адекватной
математической
модели
,
полученной
с
использованием
МПК
,
позволяет
сократить
сроки
доводки
,
исключить
ряд
экспериментальных
исследований
и
получить
достоверную
информацию
о
параметрах
и
характеристиках
как
исследуемого
объекта
в
целом
во
всем
диапазоне
его
эксплуатации
,
так
и
отдельных
его
элементов
.
Кроме
того
,
модель
может
быть
использована
для
получения
диагностической
информации
,
носителями
которой
будут
измеряемые
параметры
рассматриваемого
объекта
.
МПК
Optimum
внедрен
на
Государственном
предприятии
Запорожское
машиностроительное
конструкторское
бюро
«
Прогресс
»
имени
академика
А
.
Г
.
Ивченко
и
используется
в
реальном
проектировании
авиационных
газотурбинных
двигателей
.
Универсальность
и
эффективность
системы
Optimum,
подтверждена
решением
реальных
задач
по
созданию
,
модернизации
и
доводке
широкого
спектра
энергетических
установок
,
что
дает
основание
рассматривать
ее
как
качественно
новое
информационно
-
инструментальное
средство
инженера
-
проектировщика
.
Список
литературы
:
1
.
Химмельблау
,
Д
.
Прикладное
нелинейное
программирование
[
Текст
] /
Д
.
Химмельблау
. –
М
.:
Мир
, 1975. – 534
с
.
2.
Тарелин
,
А
.
А
.
Основы
теории
и
методы
создания
оптимальной
последней
ступени
паровых
турбин
[
Текст
] /
А
.
А
.
Тарелин
,
Ю
.
П
.
Антипцев
,
И
.
Е
.
Анноппольская
. –
Харьков
:
Контраст
, 2001. – 224
с
.
3.
Антипцев
,
Ю
.
П
.
Модельно
-
программный
комплекс
для
решения
задач
оптимизации
и
идентификации
параметров
создаваемых
энергетических
установок
[
Текст
] /
Ю
.
П
.
Антипцев
,
И
.
Е
.
Аннопольская
,
В
.
В
.
Паршин
и
др
. //
Пробл
.
машиностроения
. –
2004. –
Т
. 7,
№
4. –
С
. 11-14.
4.
Аннопольская
,
И
.
Е
.
Идентификация
параметров
математических
моделей
газотурбинных
двигателей
по
результатам
испытаний
на
этапах
проектирования
и
доводки
[
Текст
] /
И
.
Е
.
Аннопольская
,
Ю
.
П
.
Антипцев
,
В
.
В
.
Паршин
и
др
. //
Пробл
.
машиностроения
. – 2004. –
Т
. 7,
№
3. –
С
. 3-8.
5.
Программа
и
методика
расчета
дроссельных
характеристик
ТРД
различных
схем
(
уровень
рабочего
проектирования
)
Технический
отчет
,
Т
/
о
№
60/82. [
Текст
] /
ЗМКБ
«
Прогресс
»
им
.
А
.
Г
.
Ивченко
.
–
Запорожье
, 1982.
6.
Аннопольская
,
И
.
Е
.
Создание
уточненной
математической
модели
двигателя
Д
-436
[
Текст
] /
И
.
Е
.
Аннопольская
,
В
.
В
.
Паршин
,
В
.
В
.
Григорьев
//
Восточно
-
Европейский
журнал
передовых
технологий
. – 2011. – 3/
10
(51). –
С
. 62-66.
7.
Малозатратная
модернизация
ЦНД
К
-300-240
с
учетом
переменного
режима
функционирования
турбоагрегата
и
потерь
энергии
в
выхлопном
патрубке
[
Текст
] /
А
.
А
.
Тарелин
,
Ю
.
П
.
Антипцев
,
И
.
Е
.
Аннопольская
,
Н
.
А
.
Борисов
//
Наука
та
інновації
. – 2006. –
№
6. –
С
. 156-167.
©
Тарелин
А
.
А
.,
Аннопольская
И
.
Е
.,
Антипцев
Ю
.
П
.,
Паршин
В
.
В
., 2012
Поступила
в
редколлегию
22.02.12
8’2012
25
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
УДК
621.175.845.001.57
В
.
Л
.
ШВЕЦОВ
,
главный
конструктор
паровых
и
газовых
турбин
ОАО
«
Турбоатом
»,
Харьков
;
А
.
Н
.
УСС
,
начальник
конструкторского
отдела
теплообменных
аппаратов
СКБ
«
Турбоатом
»,
Харьков
;
В
.
В
.
ГАВРИЛОВА
,
начальник
сектора
отдела
теплообменных
аппаратов
СКБ
«
Турбоатом
»,
Харьков
МОДЕРНИЗАЦИЯ
КОНДЕНСАТОРОВ
ТУРБОУСТАНОВОК
К
-1000-60/1500-2
М
РОСТОВСКОЙ
И
БАЛАКОВСКОЙ
АЭС
ПУТЕМ
ЗАМЕНЫ
МАТЕРИАЛА
ТРУБНЫХ
СИСТЕМ
И
СОЗДАНИЕ
«
БЛОЧНО
-
МОДУЛЬНОЙ
»
КОНСТРУКЦИИ
Модернизация
конденсаторов
турбоустановок
К
-1000-60/1500-2
М
направлена
на
замену
охлаждающих
труб
из
медно
-
никелевого
сплава
марки
МНЖ
5-1
на
охлаждающие
трубы
из
коррозионно
-
стойкого
материала
:
сталь
марки
ТР
316L
и
титан
марки
ВТ
1-0,
а
также
замену
наружных
досок
из
углеродистой
стали
марки
Сталь
20
на
коррозионно
-
стойкий
материал
:
сталь
марки
ТР
316L
и
углеродистую
сталь
,
плакированную
титаном
,
и
создание
конденсаторов
«
блочно
-
модульной
»
конструкции
,
которая
повышает
надежность
,
работоспособность
,
безопасность
и
увеличивает
срок
службы
конденсаторов
.
Модернізація
конденсаторів
турбоустановок
К
-1000-60/1500-2
М
направлена
на
заміну
труб
охолоджуючих
з
мідно
-
нікелевого
сплаву
марки
МНЖ
5-1
на
труби
охолоджуючі
з
корозійностійкого
матеріалу
:
сталь
марки
ТР
316L
і
титан
марки
ВТ
1-0,
а
також
заміну
зовнішніх
дощок
з
вуглецевої
сталі
марки
Сталь
20
на
корозійностійкий
матеріал
:
сталь
марки
ТР
316L
і
вуглецеву
сталь
,
плакировану
титаном
,
і
створення
конденсаторів
«
блоково
-
модульної
»
конструкції
,
яка
підвищує
надійність
,
працездатність
,
безпеку
і
збільшує
термін
служби
конденсаторів
.
The modernization of condensers for the K-1000-60/1500-2M turbines is aimed to replace cooling tubes made of
copper-nixkel alloy
МНЖ
5-1 by cooling tubes of corrosion-resistant material: steel TP 316L and titanium
BT1-0, and external tube sheets made of carbon steel of steel grade 20 by external tube sheets made of
corrosion-resistant material: steel TP 316L and titanium-plated carbon steel, and to develop condenders of
«block and modular» design, which improves the reliability, performance, safety, and increases the service life
of condensers.
Особенности
модернизации
Конденсационные
устройства
паротурбинных
установок
в
значительной
мере
определяют
надежную
и
экономичную
работу
энергоблоков
ТЭС
и
АЭС
.
Особенно
заметно
влияние
ухудшения
работы
конденсаторов
на
экономичность
энергоблоков
АЭС
,
где
удельные
расходы
пара
в
конденсаторы
намного
выше
,
чем
на
ТЭС
.
Нарушения
в
работе
конденсаторов
приводят
к
вынужденному
снижению
электрической
мощности
энергоблока
и
надежности
,
а
также
к
существенной
недовыработке
электроэнергии
.
Надежная
и
экономичная
работа
конденсаторов
может
достигаться
за
счет
применения
коррозионно
-
стойких
материалов
для
труб
;
обеспечения
надежности
и
плотности
крепления
труб
в
наружных
досках
,
за
счет
вальцовки
и
сварки
,
устранения
влияния
на
герметичность
конденсатора
разности
тепловых
расширений
охлаждающих
труб
и
корпуса
;
предотвращения
стояночной
коррозии
;
выбора
оптимального
расстояния
между
промежуточными
досками
,
с
целью
уменьшения
вибрации
и
применения
эффективной
компоновки
трубного
пучка
,
обеспечивающего
оптимальные
скорости
потока
пара
;
применения
«
блочно
-
модульной
»
компоновки
трубного
пучка
;
организации
приёма
пароводяных
потоков
в
конденсатор
с
целью
ликвидации
8’2012
26
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
размывов
охлаждающих
труб
;
поставки
модулей
полной
заводской
готовности
с
обеспечением
необходимого
контроля
и
высокого
качества
.
Необходимость
модернизации
Основной
причиной
повреждения
металла
входных
участков
охлаждающих
труб
конденсатора
является
эрозия
-
коррозия
под
воздействием
турбулентного
потока
насыщенной
кислородом
охлаждающей
воды
,
содержащей
твердые
частицы
.
В
небольшой
степени
условия
для
протекания
данного
вида
повреждения
металла
трубных
систем
конденсаторов
устраняется
после
нанесения
полимерного
антикоррозионного
покрытия
на
наружные
доски
и
входные
участки
труб
,
что
в
малой
степени
приводит
к
снижению
количества
отглушаемых
охлаждающих
труб
,
но
не
решает
проблему
в
целом
.
Основанием
для
модернизации
и
разработки
конденсаторов
стало
следующее
:
–
повреждаемость
трубных
систем
конденсаторов
–
протечки
труб
в
связи
с
развитием
коррозии
со
стороны
охлаждающей
воды
как
результат
использования
медь
-
содержащих
материалов
;
протечки
в
трубах
в
связи
с
развитием
водно
-
капельной
эрозии
и
аммиачной
коррозии
со
стороны
прохождения
пара
;
протечки
в
местах
соединений
«
труба
-
доска
наружная
»
вследствие
негерметичности
труб
и
,
как
следствие
,
нарушение
водно
-
химического
режима
;
–
повреждаемость
элементов
конструкции
парогенераторов
,
связанная
с
развитием
коррозии
вследствие
попадания
солей
и
меди
с
ее
окислами
в
пароводяной
тракт
со
стороны
охлаждающей
воды
,
и
,
как
следствие
,
сокращение
ресурса
и
ухудшение
эксплуатационной
надежности
вспомогательного
оборудования
и
парогенераторов
,
что
,
в
конечном
счете
,
резко
ухудшает
показатели
работы
АЭС
.
После
длительной
эксплуатации
в
конденсаторах
турбин
начинают
проявляться
дефекты
,
приводящие
к
присосам
охлаждающей
воды
.
Дефекты
начинают
проявляться
через
определенное
время
,
имеют
тенденцию
к
постепенному
росту
и
приводят
к
отклонениям
водно
-
химического
режима
второго
контура
турбоустановки
по
концентрации
«
хлорид
-
ионов
»
в
продувочной
воде
парогенераторов
и
концентрации
«
ионов
натрия
»
в
основном
конденсате
.
На
основании
анализа
состояния
трубных
систем
работающих
конденсаторов
и
факторов
,
влияющих
на
их
повреждаемость
,
можно
сделать
определенный
вывод
,
что
наиболее
вероятными
причинами
возникновения
данного
вида
дефектов
являются
:
коррозионное
растрескивание
металла
в
местах
локального
механического
воздействия
;
развитие
питтинго
-
язвенного
дефекта
или
приложения
нагрузок
в
местах
вальцовочных
соединений
;
механические
повреждения
труб
;
протечки
в
трубах
конденсатора
в
связи
с
развитием
водно
-
капельной
эрозии
и
аммиачной
коррозии
со
стороны
прохождения
пара
;
развитие
фосфатно
-
шламовой
коррозии
вследствие
добавления
фосфорных
соединений
в
пароводяной
контур
;
нарушение
целостности
полимерного
антикоррозионного
покрытия
в
местах
вальцовки
труб
в
трубной
доске
;
развитие
щелевой
коррозии
в
зоне
повреждения
,
усиливающейся
созданием
контактной
электрохимической
пары
«
медь
-
железо
»;
эрозионно
-
коррозионные
размывы
на
участках
не
покрытых
полимерным
или
другим
видом
покрытия
.
Следовательно
,
протечки
охлаждающей
воды
в
конденсаторах
паровых
турбин
являются
источником
поступления
в
цикл
турбоустановки
коррозионно
агрессивных
примесей
«
хлорид
-
ионов
»
и
«
сульфат
-
ионов
»,
которые
вызывают
коррозию
металла
вспомогательного
оборудования
турбоустановки
,
в
частности
,
парогенераторов
,
что
является
весьма
серьезной
проблемой
.
8’2012
27
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
«
Хлорид
-
ионы
»
в
значительной
степени
определяют
следующие
виды
коррозии
:
коррозионное
растрескивание
под
напряжением
аустенитной
нержавеющей
стали
и
дентинг
.
Концентрированные
«
сульфа
-
ионы
»
агрессивны
по
отношению
к
сталям
и
могут
вызывать
межкристаллитное
и
транскристаллитное
коррозионное
растрескивание
,
а
также
ускоряют
коррозию
и
таким
образом
могут
приводить
к
дентингу
.
Кроме
того
,
трубные
системы
конденсаторов
,
изготовленные
из
медь
-
содержащих
материалов
,
являются
главным
источником
поступления
соединений
меди
в
цикл
турбоустановки
и
,
как
следствие
,
в
парогенераторы
.
Медь
и
её
окислы
,
накапливающиеся
в
элементах
конструкции
парогенераторов
,
приводят
к
коррозионному
повреждению
металла
вследствие
образования
контактной
пары
в
среде
электролита
,
при
этом
процессы
дентинга
и
питтинга
значительно
ускоряются
в
присутствии
соединений
«
хлорид
-
ионов
»
и
«
сульфат
-
ионов
».
Исключение
из
оборудования
второго
контура
медь
-
содержащих
материалов
и
полное
отсутствие
протечек
охлаждающей
воды
в
конденсаторах
являются
приоритетной
и
главной
задачей
для
обеспечения
надежной
и
безопасной
работы
оборудования
турбоустановки
и
,
в
конечном
итоге
,
улучшения
показателей
работы
энергоблоков
АЭС
.
Принципиальные
концепции
Принципиальные
концепции
при
модернизации
конструкции
конденсатора
состоят
в
следующем
:
обеспечение
вакуумной
и
водяной
плотности
конденсатора
и
требований
,
связанных
с
деаэрацией
конденсата
;
обеспечение
расчетного
значения
давления
отработавшего
пара
турбины
в
процессе
ее
эксплуатации
;
надежность
работы
в
стационарных
,
переменных
и
переходных
режимах
эксплуатации
;
высокая
маневренность
в
широком
диапазоне
режимов
эксплуатации
турбоустановки
.
Повышенные
требования
к
водяной
плотности
конденсаторов
мощных
паровых
турбин
АЭС
привели
к
применению
труб
охлаждающих
из
материалов
более
стойких
против
эрозионных
и
коррозионных
разрушений
–
высоколегированных
нержавеющих
сталей
и
титановых
сплавов
.
Разработка
и
освоение
конденсаторов
с
трубными
системами
из
коррозионно
-
стойкого
материала
для
паровых
турбин
мощностью
1000…1100
МВт
выполнялись
в
связи
с
особыми
требованиями
к
химическому
составу
охлаждающей
воды
,
ее
качеству
по
солесодержанию
,
органическим
,
биологическим
и
другим
отложениям
,
которые
влияют
на
коррозионную
стойкость
трубных
систем
конденсаторов
,
приводят
к
нарушению
их
водяной
плотности
и
водно
-
химического
режима
.
Конструкциями
конденсаторов
предусмотрены
охлаждающие
трубы
следующих
сортаментов
:
для
Ростовской
АЭС
,
блок
№
3 –
∅
28
×
0,5
×
14060
мм
и
∅
28
×
0,7
×
14060
мм
из
титанового
сплава
марки
ВТ
1-0
по
техническим
условиям
,
а
для
Балаковской
АЭС
,
блок
№
1 –
∅
23
×
0,5
×
14060
мм
и
∅
23
×
1,0
×
14060
мм
из
коррозионно
-
стойкой
нержавеющей
стали
марки
ТР
316L
по
ASTM (
аналог
стали
марки
03
Х
17
Н
14
М
3).
Трубы
вышеуказанных
сортаментов
с
необходимыми
техническими
требованиями
изготавливаются
сварными
и
соответствуют
всем
требованиям
к
качеству
труб
согласно
техническим
условиям
на
поставку
и
плану
качества
.
Основным
преимуществом
этого
вида
труб
является
высокая
однородность
,
стабильность
структуры
,
механических
и
коррозионных
свойств
металла
по
сечению
и
длине
труб
,
что
обеспечивается
способом
их
производства
на
станах
,
а
также
то
,
что
8’2012
28
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
при
деформации
имеются
технологические
средства
,
обеспечивающие
достижение
шероховатости
поверхности
и
качества
на
должном
уровне
.
К
числу
конструктивных
мероприятий
,
с
помощью
которых
может
быть
достигнута
высокая
герметичность
,
относятся
,
в
первую
очередь
,
применение
труб
охлаждающих
и
наружных
досок
из
материалов
,
стойких
против
эрозионных
и
коррозионных
воздействий
со
стороны
охлаждающей
воды
и
пара
,
предотвращение
механических
повреждений
труб
охлаждающих
при
их
вибрации
и
повышение
плотности
крепления
труб
охлаждающих
.
Выбор
материала
для
систем
трубных
конденсатора
производится
с
учетом
особенностей
конструкции
,
требований
Заказчика
,
Генерального
проектировщика
и
исследований
качества
охлаждающей
воды
.
При
выборе
материала
для
охлаждающих
труб
исходили
из
многих
показателей
,
в
частности
,
тип
водоснабжения
,
солесодержания
воды
,
опыта
эксплуатации
и
другие
.
В
практике
,
например
,
для
пресной
воды
рекомендуются
марки
сталей
,
имеющие
высокое
содержание
хрома
и
никеля
в
комбинации
с
молибденом
и
титаном
.
Для
охлаждающей
воды
с
содержанием
солей
до
3000
мг
/
л
металловедческими
организациями
рекомендованы
для
охлаждающих
труб
коррозионно
-
стойкая
нержавеющая
сталь
марки
ТР
316L
по
ASTM (
аналог
стали
марки
03
Х
17
Н
14
М
3)
или
титановый
сплав
марки
ВТ
1-0
по
ГОСТ
19807-91.
Наружные
доски
изготавливаются
из
коррозионно
-
стойкой
нержавеющей
стали
марки
ТР
316L
по
ASTM (
аналог
стали
марки
03
Х
17
Н
14
М
3)
или
из
углеродистой
стали
09
Г
2
С
,
плакированной
титаном
марки
ВТ
1-0
по
ГОСТ
19807-91.
Это
позволяет
обеспечить
надежность
,
повышает
работоспособность
и
полностью
исключает
вынос
частиц
меди
в
конденсатно
-
питательный
цикл
турбоустановки
,
а
также
повышает
водяную
плотность
конденсатора
,
улучшает
деаэрацию
конденсата
и
увеличивает
срок
службы
.
Конструктивные
особенности
конденсатора
В
отличие
от
ранее
применявшихся
в
конденсаторах
паровых
турбин
«
ленточных
»
компоновок
трубных
пучков
,
для
данной
конструкции
конденсатора
разработана
«
модульная
»
компоновка
трубных
пучков
,
имеющая
высокую
тепловую
эффективность
и
оптимальные
конструктивные
размеры
.
Применение
«
модульной
»
компоновки
трубного
пучка
позволяет
спроектировать
отдельно
модули
конденсатора
,
транспортировать
их
на
монтаж
в
полной
заводской
готовности
и
устанавливать
их
в
период
капитальных
ремонтов
,
а
также
на
вновь
строящихся
объектах
.
Конденсационное
устройство
турбоустановок
мощностью
1000…1100
МВт
состоит
из
трех
конденсаторов
подвального
расположения
,
поперечно
установленных
относительно
оси
паровой
турбины
.
Целью
данной
модернизации
и
разработки
модульной
конструкции
является
установка
конденсатора
«
блочно
-
модульного
»
исполнения
в
существующий
фундамент
машинного
зала
с
сохранением
геометрических
и
присоединительных
размеров
,
а
также
на
строящихся
объектах
.
Конструкция
конденсаторов
«
блочно
-
модульного
»
исполнения
турбоустановки
К
-1100-60/1500-2
М
для
Ростовской
АЭС
,
блок
№
3
и
турбоустановки
К
-1000-60/1500-2
М
для
Балаковской
АЭС
,
блок
№
1
представлена
на
рис
. 1.
Конденсатор
поверхностного
типа
,
двухходовой
,
двухпоточный
по
охлаждающей
воде
,
конструктивно
выполнен
из
корпуса
,
камер
водяных
,
крышек
,
8’2012
29