Промышленная эксплуатация модернизированных питательных насосов энергоблоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2

УДК 621.67

ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННЫХ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ 800 МВТ СУРГУТСКОЙ ГРЭС-2

Н.Н. Воинов

Приведены результаты промышленной эксплуатации турбопитатель-ных установок с насосами ПН 1500-350 и их последующими модификациями ПН 1500-350-3 и ПН 1500-350-4. Показано, что конструкция насоса с блок-секциями без горизонтального разъема и соотношением числа лопастей рабочего колеса и направляющего аппарата 7/12 является удачной. Применение же пускового подшипника с водяной смазкой в существующем исполнении нецелесообразно. Для создания более совершенной конструкции подшипника необходимы специальные исследования.

Сургутская ГРЭС-2 является одной из наиболее крупных тепловых электрических станций Российской Федерации. Первый энергоблок мощностью 800 МВт введен в строй в 1985 году. Всего в настоящее время на Сургутской ГРЭС-2 установлено шесть энергоблоков мощностью по 800 МВт. Питательная установка каждого энергоблока изначально оснащалась двумя насосами СП иБ ПН 1500-350 Пролетарского завода с приводом турбин Калужского турбинного завода (КТЗ) ОК-18 ПУ (К-17).

Суточный график работы ТЭС характеризуется номинальной нагрузкой в дневное время и глубокой ночной разгрузкой в период с 0.30 до 7.30. Выработка электроэнергии в 2003 году составила 30,8 млрд. кВтч. Коэффициент использования установочной мощности равен 73,24 %. Продолжительность работы энергоблока в год капитального ремонта составляет 5000ч/год, остальных - от 7000 до 8000 ч/год. Таким образом, режим работы электростанции является весьма напряженный, отказ одного питательного насоса - это прямая потеря 400 МВт нагрузки с чрезвычайно неприятными последствиями.

Работа турбопитательных установок с насосами ПН1500-350 начальной модификации характеризовалась высокими значениями вибрации по 7 и 8 подшипникам. В период с 1986 по 2000 годы на 12 работающих насосов пришлась 61 замена проточной части. За год приходилось менять от 4 до 6 проточных частей и прямые затраты на ремонт ПН 1500-350 составляли до 7-8 % ремонтного фонда.

В 1999 году ОАО «Пролетарский завод» поставил на ГРЭС модернизированную проточную часть насоса ПН 1500-350-3, в которой основными техническими усовершенствованиями были следующие: применены 12-ти канальные направляющие аппараты, обеспечивающие соотношение числа лопастей рабочего колеса и направляющего аппарата - 7/12; использованы блок-секции без горизонтального разъема, что существенно улучшает ремонтопригодность роторов в условиях электростанции.

В 2000 году новая проточная часть была установлена на энергоблоке №3 и испытана в условиях электростанции. Экспресс-испытания подтвердили ожидаемые характеристики, а именно: при номинальных параметрах КПД насоса был на уровне 84 %, а вибрационное состояние - в пределах 4,5 мм/с. По результатам испытаний было получено положительное заключение экспертных организаций РАО ЕС России, заключен договор на поставку модернизированных проточных частей с ресурсом между капитальными ремонтами 6 лет, но не менее 45000 часов.

За период с 2000 по 2003 годы ОАО «Пролетарский завод» поставил одиннадцать проточных частей, но не модификации ПН 1500-350-3, а более новой - ПН 1500-350-4, которая отличается от предыдущей укороченной длиной вала, наличием пускового подшипника, работающего на водяной смазке, и пускового устройства.

В декабре 2002 года были проведены межведомственные испытания проточной части ПН 1500-350-4 с пусковым подшипником. Они подтвердили более высокие гидродинамические характеристики насоса (в частности КПД - 84,5 %), но уже тогда по результатам испытаний было

Воинов Н.Н.

Промышленная эксплуатация модернизированных питательных насосов энергоблоков 800 МВт Сургутской ГРЭС-2

рекомендовано совершенствование конструкции пускового подшипника. Наличие пускового подшипника со специальным антифрикционным напылением, определило ряд трудностей в период освоения. Во-первых, жесткие эксплуатационные требования - толчок и быстрый выход на обороты не менее 1200 об/мин и подача конденсата на пусковое устройство с давлением не менее 10 кгс/см2 и температурой более 80 °С на весь период работы - сразу вступили в противоречие с режимом прогрева приводной турбины и сделали проблематичным включение валоповорота. Во-вторых, при пусковых операциях по выводу второго энергоблока в 2001 году из ремонта произошло отслоение поверхностного слоя пусковых подшипников питательных насосов А и Б уже после 21 часа и 47 часов работы соответственно. Проведение ремонтных работ было осложнено отсутствием четкой ремонтной документации.

В настоящее время эксплуатируется 11 проточных частей ПН 1500-350-4 с наработкой от 3000 до 20 000 часов (6Б). Все насосы снабжены пусковыми подшипниками с бронзовой втулкой и организацией подачи конденсата в зазор между подшипником и втулкой (по типу гидроподъема). Вибрационное состояние находится в пределах технических требований и норм, гидродинамические характеристики - удовлетворительные. На разборку пускового устройства с заменой при необходимости пускового подшипника уходит не более 12 часов.

За 4 года по насосам ПН 1500-350-4 зафиксировано: 2 задержки по выходу из ремонта по пусковым подшипникам; 5 ложных отключений по осевому сдвигу; 2 эксплуатационных отказа во время аварийных отключений блоков и 5 серьезных аварий питательных насосов: два случая разрушения вала по галтели за разгрузочным диском, 2 разрушения ротора в районе пускового подшипника, разрушение проточной части без поломки вала, но с разрушением втулки и вкладыша подшипника.

Отключение питательного турбонасоса А второго энергоблока (2ПТН-А) технической защитой по осевому сдвигу произошло в декабре 2003 года с повреждением вала насоса по галтели

под закладное кольцо крепления разгрузочного диска. Разрушение вала носило усталостный характер и было связано с действием умеренного уровня циклических напряжений и наличием конструктивного и технологического концентраторов напряжений.

При обрыве шпилек крепления направляющих аппаратов IV и V секций проточной части насоса 1ПТН-Б

20.11.03 полностью разрушен пусковой подшипник, втулка подшипника приварена к вкладышу (см. рис. 1).

У питательного насоса 1ПТН-А

25.04.04 был поврежден вал насоса в районе пускового подшипника (см. рис. 2 и 3). Разрушение вала, как и прежде, носило усталостный характер и связано с действием умеренного уровня напряжений при отсутствии конструктивного концентратора напряжений. Полностью разрушен пусковой подшипник.

Питательный насос 2ПТН-А 10.05.04 повторно был выведен из строя - поврежден вал насоса в районе пускового подшипника (рис. 4,5 и 6). Разрушение вала носило усталостный характер и было связано с действием умеренного уровня напряжений при отсутствии конструктивного концентратора напряжений. Бронзовая втулка была приварена к вкладышу пускового подшипника.

На питательном насосе 3ПТН-Б с проточной частью ПН 1500-350-3 за период с 2000 по 2004 годы серьезных поломок не было. Его наработка уже составила более 28 000 часов.

Серия «Машиностроение», выпуск 6

141

Контроль, испытания, эксплуатация

Рис. 2. Разрушенный вкладыш пускового подшипника

Рис. 3. Разрушенный участок вала

Рис. 4. Поверхность долома вала питательного насоса

Рис. 5. Вал с приваренной втулкой подшипника

Рис. 6. Поверхность долома вала питательного насоса

Заключение

Опыт эксплуатации питательных насосов ОАО «Пролетарский завод» на Сургутской ГРЭС-2 свидетельствует о следующем.

1. Конструкцию насоса с блок-секциями без горизонтального разъема и соотношением числа лопастей рабочего колеса и направляющего аппарата равным 7/12 следует признать удачной. Она обеспечивает сравнительно высокие эффективность и надежность гидромашины.

2. Применение пускового подшипника с водяной смазкой в существующем исполнении нецелесообразно. Для создания конструкции подшипника, отвечающей условиям эксплуатации питательного насоса на ТЭС, необходимы специальные научные исследования и опытноконструкторские работы.