1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 Настоящая инструкция предназначена для оперативного персонала блока и химцеха (начальников смен, операторов, лаборантов), участвующего в осуществлении операций, связанных с консервацией внутренних поверхностей ГТ (газовой турбины). Настоящую инструкцию должны знать:
- начальник смены станции (НСС);
- начальник химической лаборатории;
- начальник смены химцеха;
- начальник КТЦ (котло-турбинного цеха);
- зам. начальника КТЦ по ПГУ (парогазовой установке);
- начальник смены КТЦ по ПГУ;
- начальник ЦТАИ (цеха тепловой автоматики и измерений);
- зам. начальника ЦТАИ АСУ ТП (автоматизированной системы управления технологическими процессами);
- ведущий инженер ЦТАИ;
- инженер-электроник ЦТАИ;
- назначенные ответственные лица.
Список лиц, для которых знание настоящей инструкции обязательно, корректируется после утверждения штатного состава ПГУ.
Инструкция составлена на основании и в соответствии с техническими документами:
- Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации, утвержденных приказом Минэнерго РФ от 19 июня 2003 г. № 229;
- РД (руководящий документ) 34.20.591-97 – Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования;
- РД 153-34.1-30.-502-00 – Методические указания по организации консервации теплоэнергетического оборудования воздухом;
- Документация Siemens Basic Operation Training;
- Munters User’s Manual ML/MLT 420-1400;
- Документация «C.M.I ENERGI Heat RecoveriSistems»;
- РД 34.03.201-97 Правила техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей.
Были использованы также публикации в отечественных и зарубежных журналах, другая техническая литература.
Настоящая инструкция должна быть откорректирована после завершения ПНР (пуско-наладочных работ) и проведения режимной наладки консервации ГТ.
-
общее описание оборудования газотурбинной установки
2.1 Газовая турбина серии SGT5-3000Е состоит из многоступенчатого компрессора, кольцевой камеры сгорания c гибридными горелками, 4-ступенчатой турбины и выхлопного диффузора.
2.2 Для консервации ГТУ (газотурбинной установки) в период её простоя предусмотрены специальные разъёмы, позволяющие прокачивать осушенный воздух через воздухозаборник, компрессор, а также через турбину. Опорожнение компрессора, турбины и кольцевой камеры сгорания предусмотрено через дренажную систему. Газовая турбина управляется автоматизированной системой управления подгруппой «Газовая турбина» (SGT). Все стопорные и регулирующие клапаны и клапаны дренажей управляются соответствующими подгруппами управления, в том числе в период консервации. Непосредственное ручное вмешательство запрещено.
2.3 Для консервации оборудования осушенным воздухом предусмотрены установки Munters MLT, рекомендованные компанией Siemens. Для этой же цели могут быть использованы компрессорные установки ZR 90. Указанные установки расположены на территории машинного зала.
3 Выбор метода консервации
3.1 Необходимость консервации
Коррозионные процессы металла лопаток газовой турбины интенсивно происходят в период длительного простоя под воздействием кислорода воздуха при наличии влаги. Консервация турбин/компрессоров во время простоя с помощью сухого воздуха рекомендована для предотвращения потенциально опасного загрязнения лопаток, изготовленных из сильно напряжённых легированных сталей, а также для минимизации коррозии узлов из низколегированных сплавов.
Коррозия вала турбины может привести к неустойчивости турбины – вибрации. Корродированные лопатки нагреваются неравномерно, что в свою очередь тоже может привести к недопустимой вибрации, особенно во время обычного быстрого запуска газовых турбин. Особенно чувствительна к коррозии компрессорная часть, изготовленная из низколегированной стали.
Отсутствие консервации оборудования во время простоев, так же как некачественное её проведение или несвоевременное проведение переконсервации, способствует развитию коррозии.
Подавляющее большинство турбин, имевших длительные простои, получило коррозионные повреждения концевых уплотнений, что свидетельствует о необходимости совершенствования схем и видов консервации уплотнений.
Причиной появления влаги в турбине является, прежде всего, конденсация пара, содержащегося в продуктах сгорания, заполняющих турбину после её останова. Конденсат частично остается на лопатках и диафрагмах, а частично стекает и скапливается в корпусе турбины, если он не отводится через дренажи. Относительная влажность воздуха машинного зала весьма высока, поэтому достаточно незначительного охлаждения воздуха в турбине, чтобы наступили точка росы и выделение влаги на металлических деталях.
Для устранения стояночной коррозии газовой турбины необходимо исключить возможность конденсации влаги во время нахождения её в резерве, как со стороны компрессора, так и со стороны дренажных линий и т. д., так как при попадании более холодного воздуха в турбину неизбежно наступит точка росы и, как следствие, выпадение влаги на различных металлических деталях.
3.2 Способы консервации
Методы консервации подогретым и осушенным воздухом основаны на способности этого воздуха поглощать влагу из консервируемого объёма, при этом уменьшается влажность внутри оборудования до уровня, при котором коррозия практически прекращается (относительная влажность меньше 45%). Следует отметить, что данные методы имеют принципиальные отличия в способе снижения относительной влажности.
Снижение относительной влажности воздуха может быть достигнуто двумя путями:
- нагреванием;
- осушением.
Если воздух с температурой 20 °C и относительной влажностью 70 % подогреть на 10 °С, то относительная влажность снизится ниже 40 %. Затем подогретый воздух подается внутрь оборудования и повышает температуру металла по сравнению с окружающей средой, что препятствует выпадению влаги и предохраняет поверхности от коррозии.
Понижение относительной влажности воздуха во внутреннем объёме консервируемого оборудования и поддержание ее ниже 40 % на весь период простоя достигается, также, путем постоянной или периодической продувки внутренних каналов и полостей воздухом, имеющим пониженную влажность. Если в системе после дренирования остаётся влага, то она будет ассимилирована проходящим сухим воздухом.
Металлы и сплавы, употребляемые для изготовления теплоэнергетического оборудования, обладают способностью вступать во взаимодействие с соприкасающейся с ними средой (вода, пар, газы), содержащей те или иные коррозионно-агрессивные примеси. В результате воздействия содержащей такие примеси среды происходит коррозионное разрушение металла вследствие электрохимических и химических процессов, которое обычно начинается с поверхности и более или менее быстро продвигается вглубь.
Основными методами предотвращения стояночной коррозии, согласно нормативным документам являются:
- предотвращение попадания кислорода в несдренированную воду и в водяную плёнку на поверхностях металла;
- заполнение внутреннего объёма оборудования инертным газом (азотом);
- консервация оборудования химическими реагентами.
Для газовой турбины рекомендуется консервация сухим или подогретым воздухом с относительной влажностью не более 40%.
3.3 Недостатки при организации противокоррозионных мероприятий
Сопутствующим фактором повреждения внутренних поверхностей оборудования является образование на них разного рода дефектов и отложений.
Установленные заводами-изготовителями и нормативными документами регламенты технического обслуживания турбин не предусматривают контроль за работой влагоудаляющих устройств (например, постоянно действующих дренажей) в турбине.
Повреждения выходных кромок направляющих лопаток нижних половин диафрагм, превышающие по своей величине верхние половины, говорят о недостатках в организации дренирования турбины при остановах.
3.4 Критерии выбора способа консервации
Критерии выбора метода консервации:
- защита от атмосферной коррозии в течение всего периода простоя;
- экологичность;
- приемлемая стоимость затрат;
- применимость для условий простоя различной длительности;
- минимальный объём подготовительных работ по вводу в режим консервации;
- возможность систематической консервации силами оперативного персонала;
- возможность выполнения ремонтных работ на законсервированном оборудовании;
- минимальный объём подготовительных работ по выводу из режима консервации без дополнительных работ по расконсервации.
3.5 Технология и схема воздушной консервации позволяют:
- консервировать энергооборудование с первых суток останова, что исключает начальный период простоя, в течение которого проявляется максимальная скорость атмосферной коррозии;
- защитить внутренние поверхности газовой турбины от атмосферной коррозии безреагентным методом на 6 месяцев и более;
- производить непрерывный приборный контроль относительной влажности воздуха в консервируемом объёме и автоматически поддерживать её в диапазоне 40-60%, в пределах которого скорость атмосферной коррозии стали значительно ниже допустимой;
- осуществлять текущие ремонтные работы на законсервированном оборудовании без проведения дополнительных работ по расконсервации.
3.6 Преимущества метода осушенного воздуха
Преимущества метода осушенного воздуха в сравнении с подогретым
Основным направлением развития защиты турбинного оборудования от стояночной коррозии следует считать снижение влажности атмосферного воздуха, контактирующего с внутренними элементами установки. Вместе с тем, при отсутствии надёжных средств осушения воздуха, рекомендуются методы консервации подогретым воздухом. Недостатками последнего способа являются:
- низкая эффективность из-за охлаждения воздуха в слабо вентилируемых объёмах до температуры росы, в результате чего возможны конденсация влаги и усиление локальной коррозии;
- невозможность получения равномерного распределения нагретого воздуха во всем внутреннем объёме турбоустановки из-за способности подогретого воздуха поглощать влагу из тупиковых (недренируемых) участков, содержащих конденсат. При этом возрастает опасность перемещения избыточных водяных паров из нагретой части оборудования в холодную с последующей конденсацией;
- большие энергетические затраты для поддержания консервируемого оборудования в прогретом, примерно до 60 °C, состоянии.
Нагрев воздуха снижает относительную влажность воздуха. Недостатком этого способа является то, что влагосодержание воздуха остается постоянным. Двигаясь через турбину, воздух охлаждается, вследствие чего его относительная влажность повышается. При недостаточном расходе подогретого воздуха может происходить конденсация влаги внутри турбины. Поэтому консервация турбин подогретым воздухом может проводиться только на турбинах малой мощности и при достаточно больших расходах воздуха. Этот способ понижения относительной влажности воздуха сопровождается большими затратами электроэнергии при использовании теплоэлектронагревателей.
Осушители имеют гораздо более низкое энергопотребление, чем оборудование для получения горячего воздуха, и могут оставаться в постоянной работе в течение всего времени простоя турбоустановки.
Применение воздуха в качестве консервирующего агента позволит во многих случаях частично или полностью отказаться от использования химических реагентов при консервации, в результате чего не потребуется специальная подготовка оборудования к пуску после простоя и уменьшится сброс сточных вод в водные объекты.
3.7 Недостатки консервации ингибиторами
Для предотвращения коррозии тепломеханического оборудования возможно применение различных ингибиторов. Консервация с использованием ингибиторов предусматривает создание на предохраняемых от коррозии внутренних поверхностях оборудования защитных плёнок. Для предотвращения коррозии с их помощью необходимо, в первую очередь, чтобы защитная плёнка равномерно покрывала все защищаемые поверхности оборудования. Предпринимались попытки осуществить это путём возгонки ингибитора и подачи в турбину так называемого «ингибированного воздуха». Однако на практике ингибитор оседал лишь на первых метрах тракта, поэтому такая консервация во многих случаях не дала положительного результата. Кроме того, при использовании ингибиторов необходимо исключить их попадание в атмосферу машинного зала. Для этого требуется герметизация консервируемого оборудования, а значит существенное увеличение объёма работ при вводе в консервацию и при выводе из неё.
В тоже время есть и положительные отзывы о защитных противокоррозионных свойствах ингибиторов серии ИФХАН. Так, в ГДК 34.20.591-96. Руководящие указания по консервации теплоэнергетического оборудования. «Энергопрогресс», 1996 г. отмечается: "После достижения 50% относительной влажности приступают к насыщению пространства ингибированным воздухом. Эта операция трудностей не представляет, так как ингибитор очень летуч, особенно при предварительном (до 70-80 °C) прогреве воздуха, пропускаемого через линасиль".
Тем не менее, летучий ингибитор ИФХАН – прозрачная жидкость желтоватого цвета с резким специфическим запахом. Класс опасности: 2, опасное для здоровья человека вещество, ПДК р.з. 0,1 мг/м³. Относится к легковоспламеняющимся веществам, не разлагается в сточных водах, может разрушительно воздействовать на водную флору и фауну.
По окончанию консервации, консервируемый объём необходимо промыть от образовавшейся на металле плёнки ИФХАНа. Газовая турбина оборудована системой очистки лопастей, которая может эксплуатироваться с помощью пускового преобразователя (автономная промывка) или при работе ГТ с нагрузкой (текущая промывка). Данная система удаляет отложения с лопастей для поддержания выходной мощности и эффективности ГТ. Текущая очистка направлена на предотвращение накопления отложений.
3.8 Недостатки консервации азотом
Консервация нейтральным газом (как правило, азотом) с последующим поддержанием небольшого избыточного давления 5–10 кПа (0,05-0,1 кгс/см2 или 500-1000 мм вод. ст) предотвращает доступ наружного воздуха. Этот способ требует организацию непрерывной подачи азота и качественной герметизации системы. При этом большие трудности вызывает герметизация турбины. Практика показала, что утечки азота при консервации составляют (в зависимости от качества запорной и предохранительной арматуры и мер по уплотнению контура) от 2–3 до 10 и более м3/ч, т.е. фактически необходимо собственное азотное производство. Несмотря на высокую надежность этого метода консервации, он является довольно дорогостоящим из-за наличия большого числа мест возможных утечек азота и сложности их уплотнения.
Рекомендуемые методы ликвидации утечек – уплотнение различными видами герметика, связаны с большим объёмом работ по обнаружению и устранению разного рода разуплотнений, что создает серьёзные неудобства при остановах турбины в резерв. Ввиду сложности реализации данного способа на многих электростанциях страны консервацию турбин азотом осуществляют без проведения работ по закрытию концевых щелей в концевых уплотнениях. В связи с этим, при нетоксичности азота, опасность связана с вытеснением (в определённых зонах турбины) кислорода из воздуха, что опасно для здоровья обслуживающего оборудование персонала.
Надёжность способа азотной консервации зависит от герметичности оборудования и чистоты азота, используемого для консервации.
3.9 Преимущества консервации азотом
Несмотря на отмеченные ранее недостатки этого способа, данный метод имеет также и определенные преимущества перед другими видами консервации турбоустановок.
Подавляющее большинство турбин, имевших длительные простои, получило коррозионные повреждения концевых уплотнений, что, как уже отмечалось, свидетельствует о необходимости совершенствования схем и видов консервации уплотнений. Как показывает опыт, низконапорные установки консервации осушенным или подогретым воздухом требуют организации подвода воздуха к камерам уплотнений с учётом сопротивления уплотняющих устройств доступных участков уплотнений. Практика показала, что наибольший эффект противокоррозионной защиты уплотнений даёт консервация с помощью инертного газа.
3.10 Распространённость метода консервации осушенным воздухом
Консервация оборудования осушенным воздухом широко используется в мировой практике, как один из наиболее эффективных и рациональных методов предотвращения стояночной коррозии.
По действующим в Германии рекомендациям консервация турбоустановок должна производиться только сухим воздухом (VGBRichtlinie VGB R116 H, Konservierung von Kraft werksanlagen VGBKraft werkstechnik, Verl. Techn.Wiss. Schr, 01/1981).
Так, например, на сегодня в Германии более 200 турбинных агрегатов, включая вспомогательное оборудование, оснащены системой сухой консервации на базе роторных осушителей воздуха. К числу энергетических компаний, эксплуатирующих данное оборудование, относятся: KRAFTWERK MAINZ , RUHRGAS, SIEMENS, SIEMENS AG STADTWERKE и др.
Этот метод заменил ранее использовавшуюся технологию консервации турбоустановок горячим воздухом. В качестве осушителя компанией Siemens рекомендован сорбционный осушитель, тип Munters MLT 800.
3.11 Выбор метода консервации
В соответствии с изложенными выше положениями, для консервации газотурбинной установки на период простоя блока ПГУ предлагаются метод консервации осушенным воздухом и метод консервации азотом.
Первый метод предлагается как приоритетный на данный момент. Тем более, что он предлагается и производителем оборудования, компанией Siemens. Второй метод может быть использован, если первый метод в процессе его применения не обеспечит необходимую защиту металла от стояночной коррозии в пределах консервируемого объёма, в частности лопаток и внутренней поверхности камеры сгорания газовой турбины.
|
