Файл: Фаддеев И.П. Эрозия влажнопаровых турбин.pdf

полнена односторонняя испытательная канавка 3 шириной 2,8— 3 мм, глубиной 0,2—0,6± 0,01 мм. Длина канавки равнялась 11 мм. Уплотнительные притертые поверхности образцов соеди­ нялись на центрирующих штифтах 4.

Скорость щелевой эрозии оценивалась по средней глубине износа канавки и уменьшению веса образца. За основной крите­ рий эрозионной стойкости металла принималось изменение глу­ бины испытательной канавки, так как изменение веса образца лежало в пределах точности взвешивания на аналитических ве­ сах. Результаты щелевой эрозионной стойкости материалов, ис­ пытанных на установке ВТИ при скоростях конденсата 70— 160 м/с и температуре 125—260°С, оценивались по скорости щеле­

сталь ЭИ612.

Обычно исследование интенсивности изнашивания металла де­ талей или узлов, подвергшихся эрозии, производится с помощью контрольных взвешиваний во время остановки исследуемой ма­ шины или агрегата. Такой способ исследования не позволяет проследить непрерывное изменение интенсивности изнашивания в процессе безостановочной эксплуатации машины. В двигателях внутреннего сгорания и при исследовании запорной арматуры высокого давления в последнее время нашел широкое применение метод исследования износа поршневых колец и седел клапанов, с помощью наведенного радиоактивного облучения. При этом способе облученная в реакторе деталь или ее контрольный эле­ мент помещается в обычные рабочие условия эксплуатации. По уменьшению излучения облученной детали, воспринимаемого по­ мещенным рядом с деталью радиометром или по увеличению из­ лучения продуктов износа, уловленных фильтром из потока ра­

12&

Г Л А В А V

МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ ЭРОЗИОННОГО ИЗНОСА ДЕТАЛЕЙ ТУРБИН

Применяемые в настоящее время мероприятия по уменьшению эрозионного износа деталей влажнопаровых турбин можно раз­ бить на три основные группы: активные (схема V.1), пассивные (схема V.2) и активно-пассивные (схема V.3).

К активным отнесем любые способы уменьшения степени влаж­ ности в проточной части. Пассивные мероприятия включают спо­ собы ослабления эрозионного воздействия влаги без ее отвода. Активно-пассивные способы — мероприятия смешанного вида.

А. Активные способы

31 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЦИКЛА ПТУ И АПТУ

Отечественные и зарубежные турбостроители применяют не­ сколько способов уменьшения влажности в проточной части тур­ бины.

Одним из весьма действенных способов является выбор пара­ метров цикла, обеспечивающих приемлемую величину влажности в ступенях ЧНД, наиболее чувствительным к эрозии.

Для обычных конденсационных турбин обеспечение допусти­ мой влажности в последних ступенях ЧНД осуществляется вве­ дением промежуточного перегрева пара (однократного или дву­ кратного).

Промперегрев наряду с увеличением экономичности цикла позволяет существенно снизить влажность пара в конце про­ цесса расширения.

Для влажнопаровых турбин АЭС применяется [2, 33] цикл с одно- и двухступенчатым промперегревом. Применение паро­ парового промперегрева при слегка влажном или сухом насыщен­ ном паре начальных параметров повышает экономичность турбо­ установки по сравнению с установкой без промперегрева примерно на 1,5% [2].

В турбинах АЭС с однократным промперегревом могут быть использованы два источника греющего пара, в частности, к пер­ вой ступени промперегрева подводится греющий пар из отбора

128

ЦВД, а ко второй ступени — острый пар, отбираемый перед сто­ порными клапанами.

Использование двух источников перегрева повышает выигрыш в экономичности и электрической мощности установки на 0,3— 0,5% [2].

В результате применения однократного двухступенчатого промперегрева за промперегревателем перед ЦНД может быть получен перегретый пар. Однако на вторую ступень требуется отвод пара около 3% от общего расхода свежего пара. На некото­ рых АПТУ фирмы «Вестингауз» это количество составляло около половины расхода греющего пара, расходуемого в одноступенча­ той схеме промперегрева.

Стремление к дальнейшему увеличению экономичности тепло­ вого цикла ПТУ обусловило применение двукратного промпере­ грева. Однако в процессе эксплуатации выгода от применения двукратного промперегрева снижается. Снижение выгоды объяс­ няется большим количеством неплановых остановок, работой ПТУ со сниженными параметрами после первого промперегревателя, повышением сопротивления паропроводов из-за отложений в проточной части турбины и др. Применение двукратного пром­ перегрева может быть оправдано только снижением конечной сте­ пени влажности за последней ступенью ЦНД в обычной ПТУ до уровня 4,5—5% против 10—12% в ПТУ с однократным промперегревом [33].

Снижение конечной влажности за ЦНД достигается также по­ вышением давления в конденсаторе. В зависимости от технико­ экономических расчетов турбоагрегат одного и того же типа из­ готовляется с различными значениями давления отработавшего пара и соответственно разными выходными частями и конденса­ торами.

На конечную влажность за ЧНД влияет также величина разде­ лительного давления — давления пара на входе в ЦНД. В настоя­ щее время для отечественных АПТУ в качестве ЦНД выбраны части низкого давления обычных ПТУ [43]. Разделительное дав­ ление находится на уровне 140—350 кПа. При таком давлении и наибольшей достижимой температуре перегрева свежим паром влажность за ЦНД составляет от 8 до 14%, что считается предель­ ным для ЦНД этого типа.

Увеличение разделительного давления для указанных ЦНД возможно только при условии реконструкции их систем влагоулавливания внутри проточной части.

Как показано в [33], по технико-экономическим оценкам оп­ тимальная величина разделительного давления при одноступен­ чатом перегреве равна 20% от начального, при двухступенчатом —

15%.

Следовательно, для турбин с начальным давлением пара 6 МПа разделительное давление должно быть равно 1,2—0,9 МПа, что и наблюдается в американских АПТУ [2 ].

С Х Е М А V.1

С Х Е М А V.2

Пассивные способы

С Х Е М А V.3

АКТИВНО-ПАССИВНЫЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ЭРОЗИОННОГО ИЗНОСА

3?. ВЛАГОУЛАВЛИВАНИЕ

Наиболее распространенным мероприятием снижения влаж­ ности в проточной части турбины является влагоулавливание. Концентрация влаги у периферии ВП ступеней определила раз­ мещение периферийных влагоулавливающих устройств на непо­ движных элементах проточной части. Эти влагоулавливающие устройства, разнообразные по конструкции, предназначены для улавливания и отвода влаги перед, между и за решетками лопа­ ток НА и РК (рис. V. 1). Большинство приведенных на рисунке конструкций было применено на турбинных ступенях со сравни­ тельно небольшой периферийной окружной скоростью рабочих лопаток ВП ступеней (—400 м/с). Эффективность устройств типа (рис. V. 1, в, ж, к) невелика. По опытам В. М. Боровкова, система влагоулавливания 17 и 18-й ступеней турбины К-50-90-2 (см. рис. VI.3) на номинальном режиме работы не превышала 2,5— 3% (рис. V.2, 1). Аналогичный результат был получен в исследо­ ваниях ХТГЗ. Измерения на натурной паровой турбине мощно­ стью 50 МВт ГРЭС № 2 Харьковэнерго показали на различных

132

режимах, что коэффициент влагоулавливания за предпоследней ступенью ЧНД при диаграммной влажности от 5 до 8% не пре­ восходил 10% (относительных). Опыты выявили также начало работы системы периферийного влагоулавливания только при диаграммной влажности перед ступенью равной или более 5%. При меньших значениях влажности коэффициент влагоулавлива­ ния был близок к нулю из-за отсутствия концентрации влаги у периферии ступени.

Рис. V. 1. Примеры выполнения систем периферийной сепарации фирмами и за­

Снижение нагрузки на турбину, связанное с ним уменьшение расхода пара через проточную часть и плотности пара приводило к росту коэффициента влагоулавливания. Например, в опытах Ю. Ф. Косяка — с 2,7 до 8,1%.

Для эффективной работы периферийной системы влагоулав­ ливания большое значение имеют конструктивное устройство и расположение канала (обычно кольцевого), отводящего влагу в сборную камеру. Наиболее полные опытные данные по влиянию конструктивных факторов — расположения водоотводящего

сти, опыты установили влияние на эффективность улавливания конструктивного устройства периферийного влагоулавливания, режима работы ступени, ее конструктивного оформления, окруж­ ной скорости и наличия или отсутствия отсоса пара из перифе­ рийной сборной камеры.

133