консервация турбин осушенным воздухом
Консервация паровых турбин осушенным воздухом
Описание
На данный момент накоплен существенный опыт консервации энергетических паровых турбин осушенным воздухом. Разработаны и внедрены на ТЭЦ автоматические воздухоосушительные установки различной производительности.
Консервация осушенным воздухом применяется при выводе паровых турбин в резерв или ремонт на срок более 7 суток и до одного года. Применение осушенного воздуха позволяет полностью отказаться от использования химических реагентов при консервации паровых турбин, в результате чего значительно упрощается ввод и вывод оборудования из консервации.
Подготовка и подача осушенного воздуха в проточную часть турбины выполняется с помощью автоматических установок JUVTEK Tornado DRY. Установки работают по принципу конденсации влаги из воздуха при его охлаждении ниже температуры точки росы. Консервация турбины достигается за счет постоянной продувки пароводяного тракта осушенным воздухом с влажностью порядка 30 %. Воздух забирается из машзала, фильтруется, затем осушается и под большим давлением (порядка 2000 Па) по гибким воздуховодам подается в турбину.
Установка состоит из воздушного фильтра, вентилятора, испарителя, конденсатора, компрессора и вспомогательных узлов. Для защиты от перегрева и замыканий в установке предусмотрена схема защиты по перегреву, по короткому замыканию, по разгерметизации. Осушитель имеет вспомогательную сигнализацию при обмерзании испарителя и загрязнённости воздушного фильтра.
Влажный воздух всасывается вентилятором через воздушный фильтр. Затем воздух попадает на испаритель, на котором он охлаждается ниже температуры точки росы (хладагент забирает тепло из проходящего воздуха). При этом из воздуха конденсируется влага и собирается на каплеуловителе (влагосодержание снижается). Далее охлажденный воздух попадает на конденсатор, в котором происходит его нагрев, при этом влагосодержание не меняется, а относительная влажность воздуха уменьшается. Температура воздуха при прохождении через осушитель незначительно увеличивается (на 3-5 град.Ц).
Условия консервации турбины
Необходимым условием консервации является дренирование оборудования. Турбина должна надежно отключаться от действующих трубопроводов воды или пара за счет плотного закрытия запорной арматуры, установки дополнительной запорной арматуры с ревизией или проглушек.
Для продувки воздухом консервируемое оборудование с помощью штатных или временных трубопроводов / воздухопроводов объединяются в замкнутый или разомкнутый контур консервации. Схема консервации должна обеспечивать подачу воздуха во все участки консервируемого оборудования. При консервации оборудования с помощью воздухоосушительной установки схема консервации должна предусматривать как разомкнутый, так и замкнутый контуры.
Использование установок JUVTEK Tornado DRY снижает влажность воздуха во внутреннем объеме турбины ниже 40%, что практически полностью предотвращает развитие очагов коррозии.
Воздухоосушительная установка имеет мобильное исполнение, силовая рама оснащена поворотными колёсами и рым-болтами. Установка поставляется в состоянии монтажной готовности, в монтажный комплект которой входят гибкие воздуховоды, переходники, стандартные переходные фланцы для подключения.
Для подключения JUVTEK Tornado DRY не требуется разработка специального проекта. Для подвода осушенного воздуха используются существующие вентиляционные и смотровые люки, вентиляционные штуцера, заглушки и задвижки. Для сбора отведенной влаги из воздуха необходимо подвести дренаж, размер дренажного патрубка – 3/4 дюйма.
Компания ЮВТЕК на основании Методических указаний (РД 153-34.1-30.502-00) готово осуществить разработку технического решения и технологической схемы по организации консервации.
Технология консервации турбины осушенным воздухом
В незагрязненной атмосфере при постоянной температуре и относительной влажности воздуха ниже 60% металл, имеющий чистую поверхность, устойчив к коррозии. На практике, вследствие естественных колебаний температуры и относительной влажности воздуха, при наличии гигроскопических примесей на поверхности металла, значение относительной влажности должно быть существенно ниже. Наличие в воздухе даже незначительных концентраций гигроскопической пыли или других примесей уменьшает «пороговую» величину влажности воздуха, при которой активность процесса коррозии возрастает. А при наличии на консервируемых металлических поверхностях рыхлых продуктов коррозии процесс стояночной коррозии существенно ускоряется, вследствие чего относительную влажность воздуха следует поддерживать в диапазоне не более 35–45%.
Снижение относительной влажности воздуха во внутреннем объёме консервируемого оборудования и поддержание её значения ниже 40% на весь период простоя достигается путём постоянной или периодической продувки внутренних каналов и полостей осушенным воздухом повышенного давления.
Продувка внутренних полостей осушенным воздухом является наиболее совершенным и надёжным способом консервации турбоустановки и производится при выводе оборудования в резерв на срок 7 суток и более. Основные операции по консервации паротурбинной установки осушенным воздухом изложены в нормативном документе: РД 153-34.1-30.-502-00 «Методические указания по организации консервации теплоэнергетического оборудования воздухом».
Контакт поверхности металла с водой исключается путем тщательного дренирования системы. Поэтому, обязательным условием перед процессом консервации воздухом является эффективное дренирование оборудования и трубопроводов. Если в системе после дренирования остается влага, то она будет ассимилирована проходящим сухим воздухом.
Применение подогретого воздуха требует более строгого контроля за влажностью воздуха на выходе из контура консервации и сопряжено с опасностью выпадения влаги на некоторых поверхностях, где возможно охлаждение воздуха, а также связано с повышенными энергетическими затратами. При необходимости консервации оборудования осушенным подогретым воздухом следует оснастить воздухоосушительную установку электрокалорифером, чтобы обеспечить в контуре консервации температуру воздуха на 5-10 °С выше температуры окружающей среды.
Схема консервации может предусматривать как разомкнутый, так и замкнутый контуры. Для вытеснения влажного воздуха из внутреннего объёма (на первом этапе) контур консервации может быть разомкнут до понижения значения влажности на выходе оборудования до требуемого значения. После этого выход из контура консервации замыкается на воздухоочистительную установку.
При разомкнутой схеме консервации осушенный воздух подается по воздуховодам во внутренние полости контура консервации, ассимилирует водяные пары и выводится вместе с ними наружу в помещение цеха, либо непосредственно в атмосферу через дренажи и сдувки. Данная схема позволяет легко контролировать проток воздуха и его влажность на выходе из любых точек системы консервации и обеспечивает повышенное давление внутри контура для предотвращения подсосов.
При замкнутой схеме воздух с выхода консервируемого оборудования вновь возвращается в установку консервации, что обуславливает дополнительную сложность в ее реализации. Кроме того, в начальный период консервации в отдельных элементах оборудования возможно наличие капельной влаги, а значит, из оборудования в осушитель будет возвращаться воздух с относительной влажностью около 100%. При такой начальной влажности осушитель воздуха не будет выдавать осушенный воздух с требуемыми параметрами, что замедлит консервацию. Поэтому замкнутая схема консервации требует более тщательного предварительного дренирования системы.
Более того, при работе по замкнутому контуру возникает опасность подсоса в уплотнения влажного наружного воздуха из-за возникновения разряжения в контуре. Для устранения указанного недостатка необходимы постоянное пополнение воздухом контура консервации и хотя бы периодическое повышение в нём избыточного давления в целях обеспечения протока консервирующего воздуха через уплотнения турбины.
Аэродинамический и тепловой расчёты схемы консервации (параметры источника воздуха, сечения воздухопроводов, впускных и выпускных штуцеров) выполняются, исходя из условий обеспечения в контуре консервации объёмной часовой кратности циркуляции воздуха от 6 до 10 крат. Для защиты уплотнений турбины от стояночной коррозии из-за возможного проникновения в них влажного наружного воздуха следует, предусмотреть повышение избыточного давления в консервируемом контуре не менее 0,6 кПа (0,006 кг/см2 или 60 мм вод. ст).
Понижение относительной влажности воздуха во внутреннем объёме консервируемого оборудования и её поддержание в диапазоне 35-45% на весь период простоя достигается путем подключения консервационной воздухоосушительной установки JUVTEK Tornado DRY.
Для контроля влажности внутри оборудования необходимо обеспечить постоянную продувку проточной части турбины для возможности контроля влажности выходящего воздуха из контура консервации. Датчик контроля необходимо устанавливать на выходе из контура консервации, имеющего максимальную влажность, например из конденсатора.
Схема консервации должна обеспечивать подачу воздуха во все участки консервируемого оборудования. Для эффективной вентиляции внутреннего объема необходимо предусмотреть выпуск воздуха в конце консервируемых участков. Для этого могут быть использованы штатные дренажи, открывающиеся в воронку, воздушники, смотровые люки, трубопроводы отсоса воздуха, концевые уплотнения или специально устанавливаемые вентиляционные штуцера с запорной арматурой. Количество и расположение линий выпуска воздуха определяются конкретной схемой консервации и составом консервируемого оборудования. Постоянные впускные и вентиляционные штуцера, запорная арматура или заглушки должны быть рассчитаны на рабочие параметры оборудования.
Для подвода воздуха к консервируемому оборудованию, перетока его от одной части оборудования к другой следует максимально использовать штатные трубопроводы и арматуру. Непосредственно в местах входа воздуха в оборудование предусматривается установка впускных штуцеров (временных или постоянных). При монтаже воздуховодов следует предусматривать опоры и подвески на несущих конструкциях цеха, а также тепловую изоляцию, если температура поверхности их может превышать 45 °С. Конечные участки воздухопроводов должны иметь цилиндрические участки для присоединения к соответствующим фланцам впускных штуцеров. Установки консервации JUVTEK Tornado DRY штатно оснащаются гибкими воздуховодами и переходными фланцами для быстрого подключения к консервируемому оборудованию, а так же имеют воздушный фильтр для отчистки воздуха, подаваемого в контур консервации.
При выборе места установки воздухоосушителя целесообразно выявлять в цехе места с наименьшей относительной влажностью атмосферного воздуха, например, в районе отопительных радиаторов. Следует также учесть, что, обычно, чем выше отметка машзала, тем ниже влажность воздуха.
Для эффективной защиты оборудования от стояночной коррозии схема консервации должна быть оборудована следующими контрольно-измерительными приборами и органами управления:
— Стационарные гигрометры для контроля влажности воздуха на входе и выходе из контура консервации для обеспечения автоматического режима работы установки;
— Переносной гигрометр для контроля влажности воздуха (в ручном режиме) из мест выпуска воздуха из контура консервации;
— Реле давления воздуха для контроля засоренности воздушного фильтра;
— Реле контроля температуры обмотки электродвигателя вентилятора;
— Реле контроля работы компрессора;
— Реле контроля обмерзания «холодного» радиатора;
— Реле контроля направления вращения вентилятора;
— Органы управления установкой, в том числе аварийное отключение;
— Органы световой сигнализацией режимов работы установки.
При внедрении схем консервации целесообразно, помимо оснащения контрольно-измерительными приборами, предусмотреть возможность контроля качества процесса с помощью индикаторов коррозии. Это позволит при внедрении схемы консервации скорректировать расчётные технологические параметры (значение относительной влажности воздуха в контуре, температура нагрева воздуха, периодичность включения и отключения источников воздуха и т.п.) для повышения эффективности процесса.
Рекомендации по организации схемы консервации осушенным воздухом
При разгружении турбины перед вводом её в длительную консервацию (свыше 30 дней) следует по возможности выполнить промывку, используя соответствующую технологию.
Перед консервацией необходимо выполнить следующие подготовительные работы:
— Подготовить схему консервации;
— Оснастить схему необходимыми пробоотборными точками и приборами для ручного и автоматического контроля процесса консервации;
— Согласовать порядок управления оборудованием при выполнении основных операций в начале, в течение, и по окончанию процесса консервации.
Основные этапы при консервации турбины:
— Подготовительные работы (см. выше);
— Останов турбины согласно инструкции по эксплуатации;
— Дренирование консервируемого оборудования;
— Согласование дальнейших действий: переключение групп управления клапанами, дренажными системами и другими элементами оборудования применительно к режиму консервации турбоустановки;
— Подключение к разъёмам соединительных шлангов от установки подачи воздуха, если это соединение не предусмотрено по постоянной схеме, и включение их в работу;
— Заполнение консервируемого объёма воздухом;
— Контроль над процессом в период консервации, устранение выявленных недостатков;
— Периодическое повышение давления нагнетаемого воздуха для продувки и осушения уплотнений, а также воздуховодов турбоагрегата;
— По окончанию процесса консервации, отключение установки, демонтаж соединительных шлангов и закрытие разъёмов для воздуха глухими фланцами, если не предусмотрено подключение воздуховодов на постоянной основе;
— Переключение групп управления клапанами, дренажными системами и другими элементами оборудования применительно к пусковому режиму турбоустановки.