Влияние компоновки цилиндров высокого и среднего давления паровых турбин на их термонапряжённое состояние при пусках и остановах при различных схемах байпасирования турбины

Аннотация

Рассматривается влияние высокотемпературных проточных частей паровых турбин с объединённым цилиндром высокого-среднего давления (ЦВСД) и с расположением роторов высокого (ВД) и среднего давления (СД) в отдельных корпусах, работающих в условиях двухбайпасных и однобайпасных тепловых схем, на их термонапряжённое состояние.

В условиях двухбайпасной тепловой схемы подача пара в турбину, повышение частоты вращения и начальное нагружение после включения турбогенератора в сеть осуществляется через цилиндры среднего и низкого давления. При этом цилиндр высокого давления работает в «противоточном» режиме с пропуском пара через байпасы обратных клапанов на его выхлопе и отводом этого пара в конденсатор через дренажи из корпуса цилиндра и пароперепускных труб высокого давления.

В условиях однобайпасных тепловых схем прогрев части ВД осуществляется на промежуточной частоте вращения при беспаровом режиме части СД, и далее, на начальной нагрузке после включения электрогенератора в сеть.

Анализ термических напряжений, возникающих при пусках из холодного состояния, показал, что объединение цилиндров высокого и среднего давления в один корпус приводит к снижению температурных напряжений в наиболее нагруженных «критических» элементах ротора высокого давления, которыми являются промежуточное уплотнение и галтель регулирующей ступени.

Существенные различия значений термических напряжений в наиболее нагруженных зонах ротора среднего давления при пусках из холодного состояния, а также в роторах высокого и среднего давления при пусках из горячего состояния для этих вариантов конструкций отсутствуют.

Для снижения напряжений в «критических» элементах ротора высокого давления при расположении его в отдельном корпусе необходим правильный выбор температуры предварительного прогрева, который может быть произведён расчётным методом с последующей проверкой в условиях эксплуатации. Для этого могут быть, в частности, использованы расчётные программы оперативного анализа термических напряжений -- счётчики ресурса.

В зависимости от принятой конструкции валопровода выявлены различные сечения роторов, являющиеся критическими с точки зрения их термонапряжённого состояния, определяющие продолжительность нагружения турбины и тем самым влияющие на вид графика-задания её пуска.