Способ монтажа и эксплуатации конденсатора турбоагрегата
METHOD FOR INSTALLATION AND OPERATION OF THE TURBINE UNIT CONDENSER

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к турбостроению, и может быть использовано при монтаже конденсаторов, работающих в составе паротурбинных установок (ПТУ) на электростанции. Изобретение может использоваться как при монтаже нового конденсатора, так и в период ремонтов действующего оборудования.
Почти во всех конструкциях турбин отечественных заводов распространен вариант подвально-поперечного расположения конденсатора и установки его под турбиной на нижней фундаментной плите. При этом существуют два основных способа присоединения конденсатора к выхлопному патрубку турбины. Жесткое соединение, полученное за счет установки конденсатора на опорные пружинные блоки с последующей приваркой переходного патрубка конденсатора к выхлопной части цилиндра низкого давления (ЦНД) («Сварные конструкции паровых и газовых турбин», В.Н. Земзин, Л.Д. Френкель, М, 1962 г, стр. 205). При таком присоединении конденсатора к ЦНД турбины нагрузка от воды в заполненных водяных камерах и присоединенных циркуляционных трубопроводах конденсатора передается на выхлопной патрубок турбины, нагружая ЦНД и фундаментные рамы. Это приводит к необходимости увеличения их массо-габаритных характеристик и, как следствие, к удорожанию стоимости.
Второй способ - эластичное соединение, представляющее собой соединение горловины переходного патрубка конденсатора с выхлопным патрубком турбины через линзовый компенсатор (Патент №2151887 «Конденсатор паротурбинной установки», опубл. 27.06.2000). Данный способ не получил широкого применения на практике для конденсаторов ПТУ, т.к. из-за разрежения в конденсаторе возникает дополнительная вертикальная нагрузка на верхнем опорном поясе фундамента от атмосферного давления снаружи ЦНД. А так же из-за малой надежности и низкой ремонтопригодности узла компенсатора конденсатора в отличие от жесткого соединения.
Известен способ монтажа конденсатора паровой турбины, включающий в себя сборку, предварительную выверку, сварку соединительных патрубков и фиксацию в пространстве с помощью калибруемых установочных планок под пружинами при котором, после работы турбоагрегата под нагрузкой выполняется корректировка положения конденсатора в пространстве посредством разъединения выхлопных патрубков турбины и конденсатора, заполнением конденсатора водой, установкой вставок между верхними и нижними патрубками и последующим соединением патрубков турбины и конденсатора (Патент РФ №2280170 С2, изобретение "Способ монтажа конденсатора", F01K 11/02, опубл. 20.07.2006 Бюллетень №20). Недостатком является то, что после частичного отключения потоков охлаждающей воды (частичном опорожнении водяного пространства), например, в ремонтный период или для осмотра или глушения поврежденных (дефектных) труб поверхности теплообмена, на ЦНД будет воздействовать «вредная» (обратного знака) вертикальная нагрузка от пружин, равная весу воды, залитой в паровое пространство конденсатора при его монтаже. Данное явление негативно скажется на центровке валопровода ввиду возможных деформаций корпуса цилиндра и, как следствие, возможности появления вибрации.
При этом следует учесть, что в конструкциях опорных пружинных блоков конденсаторов отечественных заводов, в том числе и в опорах конденсаторов производства АО "Уральский турбинный завод", широкое распространение получили «жесткие» пружины. Например, для установки вставок (сменных модулей), для конденсатора К-14000 в составе турбин семейства Т-250, на выхлопной патрубок ЦНД возникнет усилие, расчет которого выполняется по следующей формуле:
где  - усилие от пружин, воздействующее на выхлопной патрубок ЦНД, тс;
К - жесткость пружины, применяемой в конструкции конденсатора К-14000, тс/мм;
h - минимально возможная высота вставок (сменных модулей), мм;
n - кол-во пружин, установленных в одном пружинном блоке, шт;
m - кол-во пружинных опорных блоков, шт;
Восприятие выхлопной частью ЦНД вертикальной нагрузки такой величины не только негативно скажется на центровке валопровода, но и в межремонтный период при демонтированном валопроводе может привести к отрыву опорных лап нижней половины цилиндра турбины от стула подшипника.
Также следует отметить, что недостатками являются технологическая сложность изготовления вставок (сменных модулей) между переходным патрубком конденсатора и выхлопным патрубком, возникающая из-за коробления полок горловины переходного патрубка конденсатора по всему периметру после их огневой резки для отсоединения от выхлопной части ЦНД.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является назгрузка верхнего опорного пояса фундамента турбоагрегата с передачей вышеуказанной вертикальной нагрузки, полученной от реакций пружинных блоков, на цилиндр низкого давления.
Техническим результатом заявленного изобретения является восприятие части нагрузки от веса охлаждающей воды в водяном пространстве конденсатора нижней фундаментной плитой без передачи вертикальной нагрузки на выхлопной патрубок турбины, возникающей при отключении потоков охлаждающей воды (при опорожнении водяного пространства) конденсатора.
Сущность заявленного изобретения поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - установка конденсатора на блоки пружинные опорные;
Фиг. 2 - блок пружинный опорный.
Технический результат достигается за счет заявленного способа монтажа и эксплуатации конденсатора турбоагрегата, заключающегося в том, что устанавливают конденсатор 4 на опорные пружинные блоки 5, приваривают переходный патрубок конденсатора к выхлопной части ЦНД, при котором нагрузка на верхний опорный пояс фундамента 1 турбоагрегата от части массы воды в водяном пространстве конденсатора передается на нижнюю фундаментную плиту 7 через опорные фундаментные стойки 6 и пружинные блоки 5 конденсатора 4, отличающийся тем, что передача вертикальной нагрузки на выхлопной патрубок 2 турбины при отключении потоков охлаждающей воды воспринимается анкерными связями 12.
Осуществление заявленного изобретения показано на примере монтажа конденсатора К-9500 для турбины ПТ-150/160-12,8.
После установки конденсатора 4 на пружинные блоки 5 водяное пространство конденсатора 4 заполняют пресной водой через водяные камеры 3. Объем воды, залитый в водяное пространство, должен соответствовать весу, на который необходимо разгрузить верхний опорный пояс фундамента 1. Отличительный существенный признак изобретения заключается в том, что передача вертикальной нагрузки на выхлопной патрубок 2 турбины при отключении потоков охлаждающей воды воспринимается анкерными связями 12, установленными в верхнюю опорную плиту 10. После заполнения водой водяного пространства восприятие усилия происходит за счет фиксации сжатия пружин 11, набранных в пружинных блоках 5. Сжатие пружин 11 фиксируется от суммарного веса металла конденсатора и воды в водяном пространстве, за счет закручивания ограничительных гаек 14, установленных на анкерных связях 12 до соприкосновения с нижними плоскостями опорных плит 13. Таким образом, вертикальная нагрузка пружин 11 от веса воды в водяном пространстве воспринимается анкерными связями 12, расчет которых выполняется по следующей формуле:
2
где  - допускаемое напряжение материала анкерных связей при растяжении, кгс/см;
- вес воды в водяном пространстве конденсатора, кгс;
2
- площадь сечения анкерной связи по внутреннему диаметру резьбы, см;
n - кол-во анкерных связей, шт;
m - кол-во пружинных опорных блоков, шт;
Сливают воду из водяного пространства. Поднимают опорожненный конденсатор 4 вместе с опорными пружинными блоками 5 до стыка с выхлопным патрубком 2 турбины гидравлическими домкратами 9, установленными в нишах опорных фундаментных стоек 6, обеспечив равномерный сварочный зазор по всему периметру стыка. Выполняют приварку конденсатора 4 к выхлопному патрубку 2 турбины. Устанавливают под опорными пружинными блоками 5 постоянные планки 8, обработанные по высоте, и удаляют домкраты 9.
После пуска циркуляционной системы конденсатора 4 и полного заполнения его водяного пространства расфиксируется сжатие пружин 11 за счет откручивания ограничительных гаек 14 вниз от нижних опорных плоскостей опорных плит 13 для обеспечения возможности тепловых перемещений при нагреве конденсатора 4 в период работы турбины. При этом верхний опорный пояс фундамента 1 турбоагрегата будет разгружен на величину равной весу воды, залитой в водяное пространство при монтаже конденсатора 4.
Перед отключением одного из потоков охлаждающей воды для чистки, осмотра или глушения поврежденных (дефектных) труб, а также при останове турбины, перед прекращением подачи циркуляционной воды в конденсатор 4, для исключения передачи вертикальной нагрузки на выхлопной патрубок 2 турбины фиксируют сжатие пружин 11 от суммарного веса металла конденсатора 4 и воды в водяном пространстве. Фиксируют сжатие пружин 11 на все время отключения потоков воды. После включения отключаемых потоков и полного заполнения его водой, проводят расфиксацию сжатия пружин 11 путем откручивания ограничительных гаек 14 вниз.
В ходе проведения патентно-информационного поиска было выявлено аналогичное решение, обладающее недостатками, которые устраняются заявляемым изобретением. Однако решений, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Заявленное изобретение, направленное на решение технической проблемы, указанной в настоящем описании, не очевидно для специалиста, имеющего доступ ко всему уровню техники и обладающего общими знаниями в данной области техники, и соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявленный способ был использован при монтаже конденсатора турбины ПТ-150/160-12,8, что соответствует критерию «Промышленная применимость».
Положительным эффектом от использования данного изобретения является снижение нагрузки на верхний опорный пояс фундамента турбоагрегата без передачи вертикальной нагрузки, полученной от пружинных блоков на цилиндр низкого давления.