CC BY
34
2 Режущий инструмент : учебник для студентов высших учебных заведений / Д. В. Кожевников, В. А. Гречишников, С. В. Кирсанов. научное издание / С. В. Кирсанова. - 3-е изд. - «Машиностроение», 2007 - 526 с.
Material received on 15.12.2015.
В. Ю. Котельникова, А. П. Умарова, А. А. Михайлова, Д. А. Искакова Металл кесетш к^ралдар
С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетпк университет^ к. Павлодар.
Материал 15.12.2015 баспаFа тYстi
В. Ю. Котельникова, А. П. Умарова, А. А. Михайлова, Д. А. Искакова Металлорежущие инструменты
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар. Материал поступил в редакцию 15.12.2015.
Осы бапта автор металл кесетт куралдардыц ерекше взгешшктер анализт жэне олардыц сиппаттамасы бередi.
В настоящей статье авторы дают анализ отличительных особенностей видов металлорежущих инструментов и их характеристику.
УДК 621.182.13:621.13(574.25) В. А. Калискаров
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова, г. Павлодар
ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ МОЩНОСТЬЮ 500 МВТ ЭКИБАСТУЗСКОЙ ГРЭС-1 ИМ. Б. НУРЖАНОВА И МЕРОПРИЯТИЯ, РЕАЛИЗОВАННЫЕ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ПИТАТЕЛЬНЫХ НАСОСОВ ПН-1500-350-3 И ПН-1500-350-4
В данной статье представлены исследования причин аварийных ситуаций питательных насосов энергоблоков Экибастузской ГРЭС-1.
Ключевые слова: насос, энергоблок, ГРЭС—1, Экибастуз, аварийная ситуация.
В настоящее время на паротурбинных блоках мощностью 500 МВт в качестве питательных насосов наряду с другими применяются насосы типа ПН-1500-350 и ПН-1500-350-1. Длительный период эксплуатации питательных насосов обнаружен у них ряд недостатков. Для их устранения заводом-изготовителем была осуществлена доработка и модернизация насосов. Эти насосы получили обозначения ПН-1500-350-3 (рисунок 1) и ПН-1500-350-4 (рисунок 2).
Рисунок 1 - Проект питательного насоса ПН-1500-350-3
Рисунок 2 - Проект питательного насоса ПН-1500-350-4
Первоначально в конструкцию насосов предполагалось ввести следующие изменения:
- для снижения уровня вибрации и повышения надежности насосов, соотношение количества лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата принять равным 7/12, секции направляющего аппарата выполнить в виде неразборных блок-секций, а для осуществления сборки насоса ротор выполнить разборным, рабочие колеса посадить на вал по переходной посадке;
- концевые уплотнения выполнить торцевыми, используя уплотнения фирмы «Вш^тап»;
- корпуса подшипников жестко соединить с корпусами концевых уплотнений с целью исключения резонанса системы «ротор-опоры»;
- рабочее колесо первой ступени спрофилировать с расширенным входом для устранения кавитации [1, 14 с].
Центробежный насос ПН-1500-350-4, рисунок 2, в отличие от насоса ПН-1500-350-3, рисунок 1, имеет масляный подшипник скольжения на входе и пусковой подшипник, работающий на подводимом конденсате, на выходе. В корпусе пускового подшипника установлено отжимное устройство, работающее на конденсате и предназначенное для гарантированного наличия зазора между разгрузочным диском и пятой во время пуска-останова и работы на валоповоротном устройстве.
Насос ПН-1500-350-3 установлен на энергоблоке № 3 Экибастузской ГРЭС-1. В этом насосе остались без изменения узлы крепления подшипниковых опор, не внедрены торцевые уплотнения, сохранена гидропята. Изменено соотношение количества лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата - 7/12. Секции направляющего аппарата выполнены в виде неразборных блок-секций, ротор выполнен разборным, рабочие колеса посажены на вал по переходной посадке.
Насос ПН-1500-350-4 установлен на энергоблоке № 4. В этом насосе внедрен пусковой подшипник, работающий на конденсате, укорочен вал, снижен прогиб ротора, изменено соотношение количества лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата - 7/12. Секции направляющего аппарата выполнены в виде неразборных блок-секций, ротор выполнен разборным, рабочие колеса посажены на вал по переходной посадке. Не внедрены лишь торцевые уплотнения [2, 35 с].
Вследствие изменения соотношений количества лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата - 7/12 на насосах ПН-1500-350-3 и ПН-1500-350-4 практически решена проблема лопастной вибрации, которая не превышает 2-3 мм/с. Общий уровень вибрации не превышает 3-405 мм/с в том случае, если отсутствует оборотная вибрация. Если же присутствует небаланс, уровень вибрации может достигать 10-15 мм/с.
Основной проблемой модернизированного насоса является невозможность работы насоса на валоповороте и заклинивание ротора при пусках и остановах. Пуск турбонасосного агрегата приходится проводить на частоте вращения выше 1000 об/мин. При этом перегревается выхлоп приводной турбины, датчик осевого сдвига работает не более 2-х, 3-х недель, затем требуется замена. С целью нормализации работы пускового подшипника, организован подвод конденсата в зону смазочного клина водяного подшипника. Подвод конденсата осуществляется через специально фрезерованного канавка и отверстия (рисунок 3) [3, 27 с].
Примерно через 5-6 тысяч часов работы пусковой подшипник приходится менять, так как поверхность подшипниковой опоры становится неработоспособной
из-за задеваний при пусках и остановах. Подшипник представляет собой бронзовую втулку с лазерным упрочением на валу и корпус подшипниковой опоры, выполненный из высоколегированной стали (рисунок 4).
Рисунок 3 - Фрезерованные пазы Рисунок 4 - Пусковой, водяной подшипник после для гидростатического подвода 500 часов работы
конденсата
За время эксплуатации питательных насосов ПН-1500-350-4 случалось несколько серьезных выходов из строя оборудования. Происходит заклинивание насоса с полным разрушением пускового подшипника и поломкой вала. Последовательность событий и их причин были следующими. При расхолаживании энергоблока питательный турбонасос ПН-1500-350-4 работал с частотой вращения 2000 об/мин на линию рециркуляции с давлением на выходе 8,7 МПа и температурой воды 140 градусов.
Затем происходит внезапное ограничение питательной воды на вход предвключенного насоса ПД-1600-180. Давление на его выходе снижается с 0,84 МПа до 0,28 МПа, что равно давлению на входе предвключенного насоса [4, 19 с].
Как следствие, происходит кавитационный срыв ТПН со снижением давления на выходе от 8,7 МПа до 0,8 МПа. Показание осевого сдвига изменилось с -0,2 до -0,147 мм. Уровень вибрации до ограничения подачи не превышал 2 мм/с. После кавитационного срыва насоса уровень вибрации повысился с 2 до 5 мм/с. С указанным кавитационным срывом насос работал в течение 20 мин. При этом показания осевого сдвига плавно изменилось от -0,147 до -1,17 мм.
Далее после закрытия задвижки на вход предвключенного насоса подача была увеличена и ТПН вышел из кавитационного срыва. При этом уровень вибрации вернулся в исходное положение и составлял примерно 2 мм/с. Осевой сдвиг остался на уровне -1,033, давление на выходе восстановилось до 0,73 МПа. После этого питательный насос был остановлен. После останова осевой разбег составил 0,65 мм. Во время останова разборка насоса не проводилась. Затем, в течение 5 дней было проведено 4 пуска и останова ТПН. При этом показания осевого сдвига не соответствовало расчетным величинам. При последнем останове был вскрыт насос, обнаружены повреждения подшипникового узла.
Вероятной причиной повреждений явилась работа насоса в кавитационном режиме. Разрушение корпуса подшипниковой опоры произошло по усталостной трещине, образованной благодаря концентратору напряжений в районе
фрезерованного паза для гидростатической подачи конденсата в смазочный слой. Разрушение произошло с дополнительным разрушением мелких произошло по усталостной трещине, образованной благодаря концентратору напряжений в районе фрезерованного паза для гидростатической подачи конденсата в смазочный слой. Разрушение произошло с дополнительным разрушением мелких фрагментов корпуса подшипника. Бронзовая втулка с лазерным упрочением разрушена и разделена на несколько фрагментов (рисунки 5 и 6 ).
Рисунок 5 - Втулка пускового Рисунок 6 - Втулка пускового подшипника
подшипника после разрушения. после разрушения. Вид 2
Вид 1
Разрушение пускового подшипника сопровождалось поломкой вала (рисунки 7 и 10). Фрагменты вала и поверхность усталостного излома вала. Разрушение подшипника и вала насоса сопровождалось также натирами разгрузочного диска и кольца разгрузочного диска на поверхности горизонтальной кольцевой щели разгрузочного диска [5, 47 с].
Рисунок 7 - Корпус уплотнения и Рисунок 8 - Корпус уплотнения и вал с вал с усталостной трещиной. усталостной трещиной.
Вид 1 Вид 2
Рисунок 9 - Корпус уплотнения и вал с усталостной трещиной. Вид 3
Разрушение вала произошло при незначительном уровне вибрации питательного насоса: от 2-3 мм/с до 4 мм/с. Так как уровень вибрации был достаточно низок, момент разрушения не был зафиксирован. Разрушение было выявлено только при останове насоса. По характеру задеваний гидропяты (рисунок 11) некруговые натиры кольцевой щели можно предположить, что ротор совершал прецессионное движение с максимальной амплитудой в районе разгрузочного устройства и пускового подшипника.
Рисунок 10 - Место излома вала по Рисунок 11 - Гидропята и натиры
горизонтальной поверхности уплотнения
Выводы:
1. При модернизации питательного насоса ПН-1500-350-4 внедрен пусковой подшипник, работающий на воде, укорочен вал, снижен прогиб ротора. Изменено соотношение количества лопастей рабочего колеса и лопаток направляющего аппарата до соотношения 7/12. Секции направляющего аппарата выполнены в виде неразборных блок-секций, ротор выполнен разборным, рабочие колеса посажены на вал по переходной посадке.
2. Опыт эксплуатации показал, что пусковой подшипник не выполняет основную функцию. При пусках и остановах насоса происходит заклинивание
ротора на валоповороте. Пуск и прогрев агрегата вынуждены проводить на частоте вращения выше 1000 об/мин. При этом перегревается выхлоп приводной турбины.
3. Причиной аварийных ситуаций явились конструктивные дефекты при реконструкции насоса, а именно:
A) неверно подобрана пара трения пускового водяного подшипника;
Б) фрезерованный паз корпуса пускового подшипника выполнен с концентратором напряжения;
B) концентратором напряжения является переход от диаметра вала к диаметру посадочного места пускового подшипника.
4. Конструкция узла пускового подшипника требует доработки, есть опасность массового выхода из строя питательных насосов типа ПН-1500-350-4 блоков мощностью 500 МВт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Богун, В. С., Жарковский, А. А., Зимницкий, В. А., Шкарбуль, С. Н.
Повышение экономичности ступени питательного насоса// Энергомашиностроение, 1987. - № 3. - С. 14-17.
2 Богун, В. С., Юрков, А. И. Модернизация питательных насосов ОАО «Пролетарский завод» для энергоблоков 250+1200 МВт// Труды ЦКТИ, 2002, вып. 285. - С. 219-225.
3 Бушзипер, П. Концепция конструкции питательных насосов фирмы Sulzer // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». Выпуск 6. - № 1, 2006. - С. 65-72.
4 Комплексные исследования турбопитательного насосного агрегата (ПН 1500-350 + ОК-18 ПУ) блока 500 МВт (ст. №9) Троицкой ГРЭС. Отает «Урал-ВТИ»/ Руководитель темы Л.Е.Чегурко.// ТО-482. - Челябинск, 1979. - 87 с.
5 Лясин, О. Ф., Остапенко, Б. И., Лисицина, Е. П., Богдан, Г. Ф. Питательные насосы для ТЭС и АЭС// ХМ-4. Насосостроение, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАИ1. М.; 1984. - 32 с.
Материал поступил в редакцию 15.12.2015
В. А. Калискаров
Б. Нуржанов атындагы Еюбастуз ГРЭС-1-дагы коректенд1рг1ш соргылар куат блоктарынын пайдалану мэселелер1 жене ПН-1500-350-3 и ПН-1500-350-4 коректенд1рпш соргыларды кайта куру шаралары
Инновацияльщ Еуразия университет^ Павлодар к.
Материал 15.12.2015 баспаFа тYстi
