Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.12, кандидат технических наук Лунин, Игорь Александрович

• Лунин, Игорь Александрович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лунин, Игорь Александрович

Введение

Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования

1.1. Обзор литературных данных по повреждениям трубных систем сетевых подогревателей турбин различного типа и их анализ

1.2. Обзор литературных данных по системам компьютерного мониторинга и диагностики состояния и режимов работы сетевых подогревателей турбин различного типа

1.3. Формулировка проблемы и выбор задач исследования

Глава 2. Обследование и анализ состояния трубной системы сетевых подогревателей турбин Т-250/300-240 на ТЭЦ-21, ТЭЦ-22, ТЭЦ-23 и ТЭЦ

2.1. Объект и цели обследования.

2.2. Методика проведения обследования

2.3. Результаты обследования и их анализ

2.3.1. Динамика роста поврежденности трубок ПСГ-1 и ПСГ

2.3.2. Факторы, влияющие на коррозионную поврежденность

2.3.3. Режимы эксплуатации ПСГ-1 и ПСГ-

Глава 3. Метод оценки ресурса трубных систем сетевых подогревателей турбин Т-250/300-240 и рекомендации по продлению их срока службы

3.1. Статистический и регрессионный анализ режимов работы и оценка основных факторов, определяющих ресурс трубной системы 76 сетевых подогревателей на базе статистических данных по ее поврежденности

3.2. Метод оценки ресурса трубных систем сетевых подогревателей

3.3. Рекомендации по продлению ресурса трубных систем 83 подогревателей

Глава 4. Разработка системы компьютерного мониторинга и качества работы сетевых подогревателей в условиях ТЭЦ

4.1. Теплофикационная установка турбины Т-250/300-23,5 ее устройство, режимы работы и измерения параметров рабочих тел

4.1.1. Теплофикационная установка турбины Т-250/300-23,5 ТМЗ

4.2. Информационно-диагностическая система (ИДС) и режимы работы сетевых подогревателей

4.2.1. Задачи ИДС

4.2.2. Математическая модель расчета теплопередачи и температурных напоров в подогревателях сетевой воды

4.3. Компьютерная программа мониторинга и диагностики качества работы сетевых подогревателей турбины Т-250/300-23,5 ТЭЦ

4.3.1. Цели системы

4.3.2. Входные данные системы. Корректность данных.

4.3.3. Выходные данные системы

4.3.4. Входной интерфейс пользователя при ручном и автоматическом вычислении

4.3.5. Некоторые основные алгоритмы

4.3.6. Вывод результатов на бумажные носители

4.3.7. Компьютерная архивация данных

4.3.8. Основные файлы пакета программы 128 Выводы и заключения по работе 130 Список использованных источников 132 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 на ТЭЦ-26 13 8 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 на ТЭЦ-22. 140 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 на ТЭЦ-21 141 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты осмотра ПСГ-1 и ПСГ-2 на ТЭЦ-23 141 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Наработка, время простоя и остановы ПСГ-1 и ПСГ

2 блока №9 на ТЭЦ-22 по годам эксплуатации. 142 ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Наработка, время простоя и остановы ПСГ-1 и ПСГ

2 блока № 10 на ТЭЦ-22 по годам эксплуатации 143 ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Наработка, время простоя и остановы ПСГ-1 и ПСГ

2 блока №11 на ТЭЦ-22 по годам эксплуатации. 144 ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 блока №5 на

ТЭЦ-23 145 ПРИЛОЖЕНИЕ 9. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 блока №6 на

ТЭЦ-23 146 ПРИЛОЖЕНИЕ 10. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 блока №7 на

ТЭЦ-23 147 ПРИЛОЖЕНИЕ 11. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2блока №8 на

ТЭЦ-23. 148 ПРИЛОЖЕНИЕ 12. Сведения о работе ПСГ-1 и ПСГ-2 блока №8 на

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование функционирования сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-240 и разработка системы их технической диагностики»

Паровые турбины и теплообменное оборудование ТЭЦ России и стран СНГ эксплуатируется в сложных условиях, связанных со старением оборудования, ростом числа пусков и остановов блоков, увеличением продолжительности их простоев, использованием исходной воды, загрязненной продуктами промышленных технологий, поэтому распространенным видом коррозионных повреждений на ТЭС становятся хрупкие повреждения металла труб горизонтальных сетевых подогревателей (ПСГ) /49, 8/. Особенно это характерно для ТЭЦ системы ОАО «Мосэнерго», где в тепловой схеме турбин Т-250/300-23,5 для двухступенчатого подогрева сетевой воды используются четырехходовые горизонтальные сетевые подогреватели ПСГ-5000-2,5-1 (ПСГ-1) и ПСГ-5000-3,5-П (ПСГ-2) производства Уральского турбомоторного (УТМЗ) с прямыми трубками из нержавеющей стали 12Х18Н10Т длиной 9000 мм.

Повышение надежности горизонтальных сетевых подогревателей теплофикационных турбин Т-250/300-23,5 и в первую очередь их трубок, требует комплексного подхода, охватывающего вопросы качества сетевой воды, применяемого водно-химического режима, связанного с режимом работы сетевых подогревателей.

Исследованиями в области повреждения трубных систем сетевых подогревателей занимались Амосова Э.Г., Аронсон К.Э., Бродов Ю.М., Бенен-сон Е.И., Василенко Г.В., Верич В.Ф., Вайман А.Б., Ивин Б.Ф., Лебедева А.И., Лошицкий А.П., Мартынова О.И., Малахов И.А., Ниренштейн М.А., Петрова Т.Н., Плотников П.Н., Резникова P.C., Рыженков В.А., Рябчиков А.Ю., Седов И.В., Сутоцкий Г.П., Трухний А.Д. и другие. Выполненные этими авторами исследования установили, что зарождение трещин начинается с внешней стороны трубы, что для снижения повреждаемости трубной системы возможно использование октадециламина, который защищает трубки от воздействия хлоридов в зоне фазового перехода, концентрация которых может увеличиваться при определенных условиях эксплуатации. Имеющиеся исследования в этой области направлены на изучение отдельных сторон явления и попытки создать практические методы оценки долговечности, однако не дают возможности определять динамику роста повреждений, а тем более прогнозировать время замены трубной системы. Недостаточно исследовано и влияние схемы включения ПСГ при одном или двухступенчатом подогреве сетевой воды, а также изменение режимов эксплуатации ПСГ для увеличения срока службы трубной системы.

Настоящая работа была проведена применительно к теплофикационным установкам ТЭЦ-21,22,23, 26 ОАО «Мосэнерго» и посвящена:

- исследованиям повреждаемости трубной системы сетевых подогревателей с учетом воздействия многообразных эксплуатационных факторов и выявлению математических зависимостей, связывающих повреждаемость трубных систем с режимными параметрами, такими как время наработки, время простоя, число пусков;

- созданию системы компьютерного мониторинга сетевых подогревателей для:

- обеспечения эксплуатационного персонала текущей информацией и оптимизации режима работы теплофикационной установки;

- расчета в режиме реального времени технико-экономических показателей работы теплофикационной установки;

- выдачи эксплуатационному персоналу соответствующих рекомендаций о необходимости изменения режима работы турбоустановки.

Разработанная информационно-диагностическая система прошла отладку и была успешно внедрена на филиале ОАО "Мосэнерго" ТЭЦ-23. Рекомендации, которые были разработаны в процессе проведения работы, были переданы на ТЭЦ-21, ТЭЦ-22, ТЭЦ-23, ТЭЦ-26.

Работа выполнена на кафедре "Паровые и газовые турбины" Московского энергетического института (ТУ) под руководством д.т.н., профессора, заслуженного деятеля науки РФ, заслуженного энергетика России, лауреата премии правительства РФ - Трухния А.Д.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю - заслуженному деятелю науки, д.т.н., профессору Трухнию А.Д., а также благодарит директора ТЭЦ-23, д.т.н., профессора Зройчикова H.A., главных инженеров: к.т.н. Галаса И.В.(ТЭЦ-23), Турченко В.И. (ТЭЦ-21), Чернышева Е.В. (ТЭЦ-22), Захаренкова А.В.(ТЭЦ-26), начальников котлотурбинных цехов, цехов наладки и испытаний, инженерно-технический и эксплуатационный персонал.

Заключение диссертации по теме «Турбомашины и комбинированные турбоустановки», Лунин, Игорь Александрович

Выгод

Информационно диагностическая система (X)

Директория установки

C:\PwvanFlei\IDS

Требуется 1311 К Свободно: 665468 К Выбор. Назад

Информниионно-лишностичвская си чат Правке Вил Избранное Сервис Справке

У / Я*** Пт гнь

А/.» ГЦ С^ООСиТШв юа

1. Для того, чтобы удалить файлы, ключи реестра Windows, и саму ИДС дважды щелкните ярлык «Деинсталляция»

2. После деинсталляции ИДС на экране появится следующее окно.

Деинсталляция IDS бы уверены что хотите удалить IDS? Да j Нет

Деинсталляции IDS ш

Удаление ключей реестра. Удаление Файлов.

1 « I

107497 Москва, ул. Монтажная, 1Л Телефон: [phone],Факс: [phone],Телегр.Москваг- Марш А.Т.113197 Реквизиты в КБ «Трансинвестбанк», р/с № 40702810300000000079, к/с № 30101810500000000212 ИНН 7705035012, БИК 044579212, ОКПО 04623169, ОКВЭД 40.10.11, КПП 771802001

На ТЭЦ-23 филиала ОАО «Мосэнерго» прошла наладку и внедрена в эксплуатацию компьютерная программа «Информационно-диагностическая система (ИДС) оценки качества работы теплофикационной установки турбины

Применение данной ИДС позволило:

1. Обеспечить эксплуатационный персонал текущей информацией, необходимой для оптимизации режима работы турбоустановки и обратную связь в динамике по результатам предпринимаемых оперативных воздействий на режимы.

2. Осуществлять в режиме реального времени расчет технико-экономических показателей работы теплофикационной установки и выдавать эксплуатационному персоналу соответствующие рекомендации о необходимости тех или иных изменений режима работы турбоустановок для более оптимального перераспределения между ними тепловой и электрической нагрузок.

3. Осуществлять регулярный посменный анализ и оценку качества эксплуатации теплофикационных турбин Т-250/300-240 за любой предшествующий промежуток времени.

АКТ ВНЕДРЕНИЯ информационно-диагностической системы оценки качества работы теплофикационной установки турбин Т-250/300-240

Т-250/300-240».

Главный инженер

И.В.Галас

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лунин, Игорь Александрович, 2006 год

1. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования. М.: Энергоиздат, 1982.

2. Анализ показателей надежности теплообменных аппаратов турбоустановок ТЭС Ю.М. Бродов, Р.С. Резникова, Г.И. Краснова, А.И. Чайка Энергомашиностроение. 1982. №11. с 35-39.

3. Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины Под ред. Д.П. Бузина. 2-ое изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.

4. Берман Л.Д., Зернова Э.П. Зависимость коэффициента теплопередачи конденсаторов паровых турбин от режимных условий. Изв. вузов. Энергетика, 1980, №9, с. 48-55.

5. Биргер И.А. Техническая диагностика. М: Машиностроение, 1972.

6. Богачев А.Ф. Причины коррозии сетевых подогревателей и мероприятия по ее предотвраш,ению Теплоэнергетика. 1999. №12. 13-19.

7. Бродов Ю.М. О необходимости комплексного обоснования разработок по совершенствованию энергетических теплообменных аппаратов Изв. Литовской А.Н. Энергетика. 1991. №2. 34-45.

8. Бродов Ю.М., Аронсон К.Э., Ниренштейн М.А. Концепция системы диагностики конденсационной установки паровой турбины Теплоэнергетика. 1997 №7 34-38.

9. Вайман А.Б., Мартынова О.И., Малахов И.А., Амосова Э.Г., Ивин Б.Ф. Исследование коррозионно-механического повреждения труб горизонтальных сетевых подогревателей турбин Т-250/300-240 Теплоэнергетика. 1997. №6. 17-22.

10. Вайман А.Б., Мартынова О.И., Смиян О.Д. О влиянии среды на металл пароводяного тракта энергетических блоков сверхкритического давления Физико-химическая механика материалов. 1995. №5. 95-104.

11. Влияние напряженно-деформируемого состояния трубных систем на эксплуатационную надежность подогревателей сетевой воды теплофикационных 132

12. Водичев В.И., Осипенко В.Н., Бузин Д.П. Опыт работы I некоторые особенности турбины Т-250/300-240 Теплоэнергетика. 1978. 6. 14-19.

13. Выбор материала трубных систем теплообменных аппаратов паротурбинных установок. Бродов Ю.М., Аронсон К.Э., Ниренштейн М.А., Рябчиков А.Ю., Плотников П.Н. Теплоэнергетика JVb5.2003.

14. Герасимов В.В., Громова А.И. Сабинин А.А. Влияние концентрации хлоридов и кислорода в воде на коррозионное растрескивание аустенитной стали Теплоэнергетика. 1968 №6. 40.

15. Десятун В.Ф. Повышение эффективности теплообменного оборудования АЭС с конденсацией пара: Автореф. дисс. канд. техн. наук. М., 1983. 54 с.

16. Изменение механических свойств и структуры материала паропроводов под действием органических загрязнителей В.И. Данилов, Ф. Подбородников, П.Н. Котов, В.Е. Громов Изв. Вузов. Черная металлургия. 1993. №8 50-52.

17. Изучение и предотвращение коррозии металла в зонах фазовых превращений и перегретом паре. Богачев А.Ф. 1996.

18. Инструкция по эксплуатации теплофикационной установки турбины типа Т250/300-240 ТЭЦ-23 Мосэнерго, г. Москва, 1983г.

19. Информационно-диагностическая система контроля подогревателей сетевой воды турбоустановки Т-250/300-

20. Трухний А.Д. Зройчиков П.А., Ломакин Б.В., Седов И.В. Теплоэнергетика №1 1998.

21. Исследование влияния эксплуатационных факторов на ресурс трубной системы сетевых подогревателей турбин Т-250/300-23,5 ТМЗ И.А. Лунин, А.Д. Трухний, А.И. Лебедева Теплоэнергетика. 2005. Ш7.

22. Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов. Киев: Паукова думка, 1979.

23. Ковалев И.А. Цели и задачи технической диагностики Тр. ЦКТИ. 1992. Вып. 273. 3—8. 133

24. Коррозия трубной системы сетевых подогревателей. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Лошицкий А.П.

25. Костюк А.Г./ Динамика и прочность турбомашин: Учебник дпя вузов. 2 -е изд. -М.: Издательство МЭИ, 2000. -480 с.

26. Крюков В.П., Чечко И.И., Лапухина П.С. Исследование водородного повреждения труб подогревателей высокого давления после длительной эксплуатации Труды ЦКТИ. Увеличение ресурса и надежности материалов и сварных соединений энергетических установок, вып. 194., Л., 1982, с.22-26. 27. К нормам водоподготовки и вводно-химического режима для тепловых электростанций и тепловых сетей в ПТЭ 1986 г.// Теплоэнергетика. 1986. №4.-С.-62.

27. Мамет А.П. Коррозия теплосилового оборудования электростанций. М.: Госэнергоиздат, 1952. 192 с.

28. Мартынова О.И., Вайман А.Б. Некоторые проблемы при использовании на блоках СКД кислородных водных режимов Теплоэнергетика. 1994. №7. 2-9.

29. Межкристаллитная коррозия и коррозионное растрескивание нержавеющих сталей в водных средах В.П. Погодин, В.Л. Богоявленский, В.П. Сентюрев М., Атомиздат, 1970,424с.

30. Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования с применением пленкообразующих аминов. Дополнение к РД 34.20.591-97. М., 1998.

31. Методические указания по испытанию сетевых подогревателей МУ 34-70001-82 Минэнерго СССР, Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем. Служба передового опыта и информации. М.:СПО Союзтехэнерго, 1982.

32. Методические указания по эксплуатационному контролю за состоянием сетевых подогревателей МУ 34-70-104-85 Минэнерго СССР, Главное техниче134

33. Надежность кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок: Учеб. пособие Ю.М. Бродов, П.Н. Плотников. Екатеринбург: УГТУ УПИ,2001.242с.

34. Обеспечение и повышение надежности кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок. Автореферат дисс. на соискание степени доктора техн. наук. Екатеринбург 2

36. Определение оптимальных сроков замены трубных пучков теплообменных аппаратов турбоустановок Р.С. Резникова, Е.И. Бененсон, Ю.М. Бродов и др.// Теплоэнергетика. 1985. Ш2. С 37-40.

37. Определение оптимальных сроков замены трубных пучков подогревателей низкого давления паровых турбин Р.С. Резникова, Е.И. Бененсон, Ю.М. Бродов и др.// Электрические станции. 1985. N25 23-26.

38. Особенности локальной коррозии нержавеющих сталей в зонах фазового перехода. Богачев А.Ф. 39. ОСТ 108.005.15-

39. Отраслевая система управления качеством продукции в энергетическом машиностроении. Оценка уровня качества энергетического теплообменного оборудования электростанций. Введен 01.01.83. Л. ППО ЦКТИ, 1983. 39 с. 40. ОСТ 108.030.47-

40. Котлы водогрейные. Качество сетевой и подпиточной воды. Л.: НПО ЦКТИ. 1981. 10 с.

41. Пароводяные подогреватели, водоводяные теплообменники. Технические условия на капитальный ремонт ТУ 34-38-20196-83 Минэнерго СССР, Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем. Служба передового опыта и информации. М.:СПО Союзтехэнерго, 1988.

42. Петрова Т.И., Рыженков В.А. и др. Исследования коррозии подогревателей сетевой воды ТЭЦ и пути ее снижения

43. Плотников П.Н., Ниренштейн М.А. Анализ возможностей замены теплообменных поверхностей в серийных теплообменных аппаратах систем регенера135

44. Плотников П.Н., Бродов Ю.М., Руденко А.С. Надежность тенлообменного оборудования паротурбинных установок Совершенствование турбин и турбинного оборудования: Региональный сб. науч. ст. Екатеринбург: УГТУ, 2000. 171-180.

45. Повышение эффективности и надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок Под ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург. УГТУ. 1996.

46. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. 14-е изд., М: Энергоатомиздат, 1989. 288 с. 47. РД 24.271.01-88 Методы оценки вибрационных характеристик трубных систем регенеративных подогревателей низкого давления и подогревателей сетевой воды. М.: Минтяжмаш СССР, 1988.

47. Справочник металлиста Под ред. А.Г. Рахштадта, В.А. Брострема. М.: Машиностроение. 1976.

48. Сутоцкий Г.П., Верич В.Ф. О хрупких повреждениях труб ПСГ Энергетика и электрификация 1988. 2. 7-11.

49. Типовая инструкция по эксплуатации станционных установок подогрева сетевой воды Минэнерго СССР, Главное техническое управление по эксплуатации энергосистем. Служба передового опыта и информации. М.:СПО Союзтехэнерго, 1982.

50. Типовая энергетическая характеристика ПСГ-5000. М.: ОРГРЭС, 1993.

51. Трубицын А.Я. и др. Технический отчет по обследованию теплофикационных установок ТЭЦ 9,11,12,16,20, 21,22 и 23 «Мосэнерго».

52. Трухний А.Д., Ломакин Б.В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов. М.: Издательство МЭИ. 2002. 540 с ил., вкладки.

53. Урьев Е.В., Агапитова Ю.Н. Проблемы создания систем технической диагностики турбоагрегатов. Телоэнергетика. 2001. №11. С 24-28 136

54. Шицман М.Е. Временные указания по организации нейтрально- кислородного водного режима на энергоблоках СКД. М.: СПО Союзтехэнерго, 1978,-16с.

55. Щербинин В.Г. Испытание сетевого подогревателя типа ПСГ-5000-2,5-8-1 турбины Т-250/300-240 ТМЗ ст.№11 ТЭЦ-22.

56. Haruyama Sh. Stress corrosion craking by cooling water of stainless steel shell and tube heat exchangers.// Materials Performance. 1982. X23.P.14-19. 137