Из опыта работы НПФ "Энтехмаш" по восстановлению японских турбин, установленных на заводах, производящих аммиачные удобрения

 

Семаков В.З.



Из опыта работы НПФ "Энтехмаш" по восстановлению японских турбин, установленных на заводах, производящих аммиачные удобрения НПФ "Энтехмаш" в течение продолжительного времени занимается проблемой реновации приводных паровых турбин поз. 101JT, 102JT, 104JT и 105JT, отработавших расчетный ресурс.

Основной проблемой этих турбин, с которой столкнулись эксплуатационники, являются проблемы эрозийного износа элементов проточных частей. Руководители АО "Акрон" (г. Великий Новгород) и ОАО "Дорогобуж", проводя перспективную техническую политику повышения надежности эксплуатируемого оборудования, обратились на наше предприятие с предложением о восстановлении японских приводных турбин производства аммиака.

В результате обследования специалистами НПФ "Энтехмаш" было установлено, что в большей степени эрозийному износу подвержены корпуса и промтела направляющих лопаток последних 4-х ступеней турбины 101JT (АО "Акрон", ОАО "Дорогобуж"), турбины 105JT (АО "Акрон"), 3-х последних ступеней турбины 102JT (АО "Акрон") и 2-х последних ступеней турбины 102JT (ОАО "Дорогобуж"). Вымыванию подверглись уплотнительные усы над бандажными уплотнителями на 3-х последних ступенях всех турбин, что привело к большим периферийным перетечкам пара и как следствие — к недобору мощности при расчетных параметрах пара.

Паровая турбина поз. 105JT.


На фотографии справа хорошо видно полное отсутствие уплотнительных усов на последней ступени.

 


Эскиз
Эскиз

Надежность и экономичность работы паровых турбин и компрессоров в цикле сжатия природного газа, воздуха и азотоводородной смеси является одним из важных звеньев устойчивой работы предприятия. Однако длительный срок эксплуатации машин (на ряде предприятий 150000 часов и более) в сложных технологических условиях приводит к неизбежным процессам изменения технических характеристик, потере химико-механических свойств металла, повреждениям проточной части турбины, особенно промтел направляющих лопаток и корпуса.

В качестве примера можно привести характер дефектов промвставок направляющих лопаток и корпуса турбины поз. 105JT АО "Акрон" (см. эскиз). Такие повреждения ведут к изменению геометрии лопаток, нарушению равномерности потока и, как следствие, к снижению вибрационной надежности и механической прочности. На основании анализа причин появления дефектов, прочностных и тепловых расчетов элементов проточной части, конструкторских проработок НПФ "Энтехмаш" разработал методику восстановления проточных частей данного типа турбин. Таким образом, найден оптимальный вариант комплексного решения этой проблемы.

В проектной документации подробно проработаны все технические вопросы, разработана технология, спроектирована необходимая оснастка для проведения ремонта и изготовления новых элементов турбин.

После проведения конструкторско-технологических разработок мы совместно с АО "Акрон" провели ремонты турбин поз. 102JT, 105JT, которые позволили агрегатам сохранить расчетные режимы работы.

Эскиз
Эскиз

Паровая турбина поз. 105JT.

Произведена замена направляющих лопаток четырех последних ступеней (16, 17, 18, 19) и промвставок. Уплотнительные усы заменены сменными обоймами уплотнения.

Ранее другими фирмами проводилось восстановление корпусов турбин путем наплавки металла на них, что приводило к поводке корпусов и возникновению дополнительных внутренних напряжений. Наши конструкторы предложили вариант установки защитных элементов на участки, подверженные интенсивной эрозии, из более стойких материалов, которые, при необходимости, можно быстро заменить после длительной эксплуатации. Такие операции не потребуют снятия турбины с фундамента.

Специалистами фирмы разработана новая конструкция направляющих лопаток 4-х последних ступеней, где каждая лопатка изготовлена заодно с промвставкой, что практически исключит возможности промыва паром между лопатками.

Параллельно с обеспечением защиты от эрозийного износа мы решаем и другие проблемы, связанные с разработкой новых конструкторских решений, обеспечивающих надежную работу турбин.

Спроектирована и изготовлена специальная опора для вкладыша переднего подшипника, которая дала возможность провести контрольную сборку турбины в заводских условиях, заполнить формуляры и паспорт на турбину. Это позволило избежать пригоночных работ на монтаже.

Этот комплекс мероприятий не только значительно продлит ресурс работы турбин, но и позволит в дальнейшем при необходимости быстро восстановить их работоспособность в существующих условиях.

Вместе с тем, мы считаем, что исследования по выявлению причин эрозийного износа элементов проточных частей этого типа турбин будут неполными без проведения анализов питательной и котловой вод, конденсата и насыщенного пара. Причиной такого вывода является разная интенсивность и характер эрозийного износа однотипных турбин в разных регионах, с которым столкнулись специалисты фирмы.

В настоящее время мы подготовил предложения для фирм, имеющих в эксплуатации данный тип турбин, по комплексному решению проблем эрозийного износа. Наряду с работами по ремонту и восстановлению паровых турбин, мы считаем необходимым проведение исследования по определению остаточного ресурса металла высокотемпературных частей турбин с целью продления их срока службы.

В процессе длительной эксплуатации металл претерпевает структурные изменения, что приводит к исчерпанию длительной прочности.

Аналогичные работы НПФ "Энтехмаш" проводит на турбинах, работающих в других отраслях промышленности, в частности, в черной металлургии, а также планирует внедрить в химической промышленности.

Мы намечаем расширение спектра ремонтно-восстановительных работ путем внедрения новых методов исследования и технологий.