АЭУ АЭС с ВВЭР. Влияние эксплуатационных факторов на работу конденсатора

Если принять предел прочности равным около 3000 кГ/см² и считать, что усилие, вырывающее развальцованный конец латунной трубки из отверстия в трубной доске, составляет 70% усилия обрыва трубки, то для трубок диаметром 19Х1 мм из латуни Л-68 прочность вальцовочного соединения можно оценить примерно в 4 70О кГ, для трубок диаметром 25х1мм из^, того же материала - 2 250 кГ и для трубок диаметром 30х1 мм — в 2 750 кГ.

Однако для получения плотных и прочных вальцовочных соединений должен быть выполнен ряд требований.

В связи с наблюдавшимися ранее на многих отечественных установках повреждениями трубок с образованием кольцевых трещин в конце участка вальцевания разделка отверстий под установку трубок в трубной доске должна выбираться в соответствии с размерами, принятыми сейчас на ведущих отечественных турбинных заводах (ЛМЗ. ХТГЗ н ТМЗ).

Поскольку отверстия в промежуточных опорных перегородках выполняются заодно с отверстиями в основных трубных досках, допуски на размеры отверстий в них и чистота обработки должны быть такими же, как и у отверстий основных трубных досок.

Размеры отверстия в основных трубных досках и промежуточных опорных перегородках для двух номинальных диаметров трубок — 25 и 28 мм.

Оценку правильности выполнения отверстий под трубки в основных трубных досках и промежуточных опорных перегородках при проведении ремонтных работ, работ по реконструкции конденсаторов и при проверках перед монтажом поставляемого нового оборудования необходимо производить в соответствии с размерами и обработкой.

Для конденсаторов паровых турбин используются трубки тянутые, изготавливаемые в соответствии с ГОСТ 494-52 *. По этому, ГОСТ для трубок с номинальным наружным диаметром 19мм , употребляющихся в основном для конденсаторов турбин малой и средней мощности, допускается отклонение наружного диаметра . до 0,24 мм для трубок с номинальным наружным диаметром от .20 до 30 мм этот допуск составляет 0,30 мм (в сторону уменьшения диаметра). Допуск на отклонение толщины стенки трубок поставляет ±0,1 мм для трубок диаметром 19—30 мм с номинальной толщиной; стенки 1 мм, наиболее часто используемых для конденсаторов стационарных паровых турбин. Таким образом, для таких трубок максимальный возможный зазор между трубкой и отверстием в трубных досках составляет .при указанных отклонениях размеров отверстий и трубок 0,62 мм, минимальный — всего 0,15 мм. Из этого следует, что операция установки трубок в отверстия перед их вальцовкой требует предварительной Тщательной очистки всех отверстий в промежуточных опорных перегородках и трубных досках, а также большой аккуратности

Из приведенных цифр следует также, что применяющиеся теперь размеры отверстий в основных трубных досках и промежуточных опорных перегородках и гарантируемые отклонения толщины стенок трубок и наружного их диаметра сузили границы возможных колебаний зазора между трубками и отверстиями в основных трубных; досках и являются поэтому в достаточной мере строгими.

Для получения качественного вальцовочного соединения ЛМЗ рекомендует выдерживать в процессе вальцевания трубок определенную величину утонения стенок  и определенную величину удлинения выступающих за плоскость трубной доски концов трубок. По данным Инструкции № 31/46-57 ЛМЗ по сборке и монтажу конденсатора хорошее вальцовочное соединение получается при величине утонения стенок  равной от 4 до 6% и величину удлинения от 0,4 до 0,6 мм.

На самом деле качество вальцовочного соединения при прочих равных условиях определяется величиной степени развальцовки трубки , значение которой для получения хороших результатов вальцевания должно быть равно 0,5—03%.

          Если на основе контрольного вальцевания трубок величина внутреннего диаметра трубок после вальцевания будет выбрана большей, чем было (принято в нашем примере- (26,40 мм), то количество перевальцованных соединений возрастет, а количество недовальцованных уменьшится.

В действительности, при вальцевании трубок несколько увеличивается диаметр отверстий в трубной доске, происходит также уплотнение металла трубки и вальцуемый ее участок удлиняется в две стороны неравномерно, так как лишь один его конец является свободным.

Помимо этого, в реальных условиях могут иметь место отклонения размеров отверстий и трубок, превышающие пределы допусков, а также неровности на поверхности трубной доски, от плоскости которой рекомендуют отсчитывать удлинение вальцуемых концов трубок.

Из сказанного выше следует, что. выполнение, существующих peкомендаций в отношении измерений в процессе вальцевания трубок величин для получения качественных вальцовочных соединений не может обеспечить необходимую степень. развальцовки, следовательно, получение высокого качества вальцовочных соединений.

Поэтому качество соединений в большой степени зависит квалификации и внимательности персонала, выполняющего вальцевание трубок.

Применение для вальцевания трубок механических вальцовок с автоматическим выключением .позволяет существенно ускорить эту работу при уменьшении в то же время возможности перевальцевания трубок. Но, одинаковое и. высокое качество всех соединений также обеспечивается не полностью. Поэтому для обеспечения гидравлической плотности многочисленных соединений трубок с трубными досками наряду с усовершенствованием технологии вальцевания необходимо применять дополнительные мероприятия для герметизации вальцовочных соединений.

 

6.1.8 Продольные усилия в охлаждающих трубках и резонансная вибрация их

Задача предотвращения появления чрезмерных продольных усилий в охлаждающих трубках и резонансной вибрации их для всех предусмотренных нормальной эксплуатацией режимов работы турбоагрегата и конденсатора решается еще при проектировании конденсатора.

Однако в практике эксплуатации конденсационных установок все же возникает иногда необходимость расчетной проверки величины продольных усилий в трубках, напряжений в них, а также надежной отстройки трубок от резонансной вибрации. Проверка необходима в следующих случаях:

а) при установлении причин поломки трубок, появления трещин, обрывов их или в связи с частыми нарушениями водяной плотности вальцовочных соединений;

б) при реконструкции конденсатора, когда намечается изменить тип крепления трубок, величину поверхности охлаждения, длину трубок, количество и расстояние между промежуточными опорными перегородками, жесткость, трубных досок и пр.;

в) при значительных отклонениях режима работы установки от нормального.

Рассмотрено вначале метод расчета продольных, усилий в трубках, а также возможные случаи увеличения их до недопустимо больших значений.

Корпус конденсатора и охлаждающие трубки в осевом направлении испытывают усилия сжатия от действия атмосферного давления и термические продольные усилия. Последние возникают в связи с различной величиной коэффициентов линейного расширения  металла трубок и корпуса и с отклонением температур в этих элементах при работе установки от значения их при монтаже трубок. Напряжения в трубках и корпусе от сжимающего действия атмосферного давления при отсутствии линзового компенсатора на: корпусе невелики. Так, для конденсаторов турбин ВК-50 и ВК-100-2 ЛМЗ, если перепад давлений между атмосферой и паровым пространством принять равным 1 кГ/см², толщину металла корпуса;12 мм, диаметр его 3 750 мм, число трубок 5800, диаметр их 25X1 мм длину 6 600 мм и предположить, что трубные доски абсолютно жесткие, то напряжение в трубках от действия атмосферного давления составит 18 кГ/см², а в металле корпуса 34 кГ/см². Как видно из этого примера, напряжения от действия атмосферного давления можно не принимать во. внимание при определении  полного значения напряжений в трубках в случае отсутствия на корпусе конденсатора линзового компенсатора.

У конденсаторов стационарных паровых турбин в связи с относительно большими размерами трубных досок и ослаблением их большим числом отверстий жесткость корпуса и трубок во много раз превышает жесткость трубных досок. Поэтому передача усилий от трубок корпусу при их термических расширениях может быть осуществлена только сравнительно небольшим количеством трубок, которые закреплены в трубных досках близко к корпусу. Усилие, передаваемое этими трубками, невелико. Так же невелика и деформация металла корпуса под этими усилиями. Поэтому все эти факторы можно не принимать в расчет.

Поскольку во всех расчетах по определению добавочных продольных усилий в трубках задача заключается в определении лишь максимальных их значений и мест расположения особо нагруженных трубок, используют следующую .расчетную формулу

 

Т=Е_тpF_тp[β_к (t_к—t_м)— β_тр(t_тр—t_м)], кГ,

 

где Е_тр — модуль упругости металла трубок, кГ/см²;

F_тр —поперечное сечение трубки, см²;

β_к, β_тр — коэффициенты линейного расширения металла корпуса и трубок, 1/°С;

 t_к и t_тр —средние значения температур металла корпуса и трубок, °С;

t_H—температура монтажа корпуса и трубок (при вальцевании), °С.

 

Как видно из формулы, изгиб трубок не принимается в расчет.

Растягивающие усилия, рассчитанные по этому уравнению, получаются положительными, сжимающие — отрицательными.

Значительного снижения усилий в трубках можно добиться, если в корпус конденсатора вмонтировать гибкий элемент — линзовый компенсатор.

Во всех практических расчетах добавочных усилий в трубках при наличии линзового компенсатора на корпусе необходимо определять так же, как и в предыдущем случае, максимальные значения усилий. Поэтому добавочные усилия от термических деформаций условно считают равномерно распределенными по всем трубкам. Добавочное усилие от действия атмосферного давления считают также равномерно распределенным и приложенным только к трубкам

На рисунке 6.5 по данным приведены зависимости продольных усилий в трубках при летнем и зимнем режимах работы конденсатора в случае аварийного повышения давления отработавшего № пара. При построении этих графиков диаметр трубок был принят 24х1 мм, температура монтажа конденсатора принималась равной 10 и 20° С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок  6.5. Зависимость изменения продольных усилий в трубках от давления в конденсаторе

а) при температуре t_в=5°С; б) при температуре t_в=30°С; 1- трубки воздухоохлодителя на выходе паровоздушной смеси; 2- трубки на стороне входа пара в трубный пучок конденсатора

 

Из графиков видно, что дажё: при нормальном абсолютном давлении отработавшего пара 0,03—0,06 ат трубки воздухоохладителя на стороне выхода паровоздушной смеси нагружены растягивающими усилиями порядка 200— ЗОО кГ, в то время как усилия сжатия периферийных трубок основного трубного пучка весьма невелики.

При увеличении давления в конденсаторе у трубок воздухоохладителя на стороне выхода паровоздушной смеси сильно возрастают растягивающие усилия. Так, в зимнем режиме работы конденсатора при увеличении абсолютного давления в конденсаторе до 0,3 ат растягивающие усилия в некоторых трубках воздухоохладителя могут достигнуть 560—600 кГ.

На рисунках 6.6 ,6.7,6.8 представлены нормативные характеристики конденсатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.6.Зависимость конечного температурного напора конденсатора от расхода пара в конденсатор и температуры охлаждающей воды t_1в при Gв^н=95000 м³/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.7 Зависимость  температуры нагрева охлаждающей  воды в конденсаторе от паровой нагрузки G_п и расход воды G_в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6.8 Зависимость  гидравлического сопротивления  конденсатора от расхода охлаждающей  воды , 1- конденсатор К-10120;2-конденсатор  К-12150.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.1.9 Виды загрязнений и методы борьбы с ними

На электростанциях  с водяным охлаждением возникают проблемы в результате загрязненения конденсаторов, если не принимаются соответствующие меры, предотвращающие и устраняющие загрязнения. На рисунках 6.9 6.10 приведены классификация видов загрязнений конденсаторов и влияние различных видов загрязнений в охлаждающих трубках на снижение мощности турбины.

Рис 6.9 Виды загрязнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.10 Влияние  различных видов загрязнений  в охлаждающих трубках на снижение мощности турбины.

 

Оценка эксплуатационных параметров конденсаторов в энергетике осуществляется по двум основным показателям:

-температурному  напору (разнице между температурой  насыщенного пара в конденсаторе  и температурой охлаждающей воды  на выходе из конденсатора)

-отсутствию  течей, вызывающих нарушение водно-химического  режима 2 контура атомных электростанций и, как следствие, ускоренную коррозию парогенераторов.

По своему характеру (составу) загрязнения могут быть разделены  на три группы: механические, биологические и солевые. Все эти типы загрязнений обычно не встречаются в чистом виде. Загрязнения конденсатора носят комбинированный характер. Однако такое разделение видов загрязнений полезно для изыскания способов их предупреждения и устранения, поскольку эти вопросы для каждого вида загрязнений весьма специфичны. Следует также учитывать, что, несмотря на комбинированный характер загрязнений, какой-то их вид для конкретных конденсаторов имеет превалирующее значение.

При выборе и применении методов предотвращения загрязнения  конденсаторов или методов и  периодичности их чистки необходимо учитывать, что как характер, так и интенсивность загрязнений конденсаторов с водяной стороны не являются для данной АЭС неизменными. Они подвергаются сезонным изменениям в течение года и могут также заметно изменяться от года к году вследствие изменения метеорологических, гидрологических и гидрохимических условий жизнедеятельности водных организмов, расхода и качества сбрасываемых в источник водоснабжения вод и других причин, включая потребление воды АЭС и режим ее работы.