Неисправности подогревателей сетевой воды

Подогреватели сетевой воды поставляются и транспортируются в состоя­нии полной заводской готовности. Все патрубки, штуцеры и муфты аппарата плотно закрываются стальными заглушками и пробками с паронитовыми про­кладками для обеспечения герметичности аппарата во время его транспорти­ровки и установки на ТЭС. Элементы подогревателя, которые по условиям монтажа присоединяются после установки на месте эксплуатации, отправляют­ся отдельными частями [37, 38].

На месте установки подогреватели подвергаются наружному осмотру для проверки отсутствия повреждений во время транспортировки. Сборочные ра­боты на монтаже заключаются в установке аппарата на фундаменте, установке и присоединении вспомогательного оборудования (например, сборника кон­денсата у горизонтальных сетевых подогревателей), присоединении трубопро­водов, установке арматуры и приборов теплового контроля и автоматическо­го регулирования. В процессе монтажа также производится установка обслу­живающих площадок, лестниц и ограждений.

После присоединения всех трубопроводов и обвязки аппарата контрольно­-измерительными приборами производятся испытания подогревателей на гер­метичность и сдача инспектору Ростехнадзора.

Подогреватель должен иметь наружную тепловую изоляцию из материала, не вызывающего коррозию металла. Температура наружной поверхности теп­лоизоляционного слоя в рабочих условиях не должна превышать 45⁰С. Изоля­ция выполняется съемной для контроля за состоянием наружной поверхности парового и водяного пространства в процессе эксплуатации, при технических освидетельствованиях и гидравлических испытаниях.

Одним из направлений по обеспечению экономичной и надежной работы подогревателей сетевой воды в условиях эксплуатации является организация их своевременного и эффективного ремонта.

Неисправности подогревателей вызываются эрозионным и коррозионным износом (примерно в 70% случаев) и вибрацией трубок (при­мерно 25% случаев) [11, 33, 47]. Характер возникающих повреждений при этом сле­дующий: обрыв трубок около трубных досок; истирание трубок в промежуточных перегородках; взаимное истирание трубок на больших пролетах.

Обрыв трубок у трубной доски происходит из-за явлений усталости, вы­зываемой вибрацией трубок под действием набегающего потока пара.

Недостаточно жесткое закрепление трубок на прямых участках из-за больших пролетов между точками опоры этих трубок в основной трубной дос­ке и промежуточных перегородках, а также значительные положительные до­пуски на диаметры отверстий в промежуточных перегородках при больших скоростях и неравномерном распределении парового потока приводят к воз­никновению повышенной вибрации трубок. В результате происходит истира­ние трубок при соприкосновении их друг с другом или с промежуточными пе­регородками, приводящее в дальнейшем к их утонению и разрыву.

Как указывается в [33], при обнаружении дефектной трубки ее заглушают, т.е. исключают подвод в нее нагреваемой воды. В результате этого поверхность теплообмена уменьшается, что приводит к изменению характеристик аппарата и снижению экономичности турбоустановки.

В ряде случаев имеет место потеря герметичности трубного пучка вслед­ствие размыва пробок, заглушающих поврежденные трубки. Обычно в качест­ве заглушек применяются латунные или стальные конические пробки. При не­достаточном уплотнении пробки в трубке происходит интен­сивный "размыв" пробки. Причина такого явления - неудачный выбор соотношения между большим и меньшим диамет­рами пробки и ее длиной. Заглушенные трубки при отсутст­вии в них воды могут быть смяты наружным давлением, а при наличии воды в них - разорваны возникающим при нагреве внутренним давлением. Несвоевременное отключение подогревателя при повреждении трубок приводит к тому, что истекающая с большой скоростью струя воды вы­зывает эрозионное разрушение соседних трубок.

Снижение качества конденсата греющего пара сетевых подогревателей, обнаруженное при эксплуатационном контроле, указывает на нарушение гер­метичности трубной системы аппарата, что требует немедленного отключения и вывода в ремонт.

Эрозионный износ внутренней стенки корпуса подогревателя возникает вследствие воздействия части потока греющего пара, движущегося с большой скоростью в зазоре между корпусом подогревателя и трубным пучком.

В сетевых подогревателях высокие скорости пара на входе в трубный пучок вызывают эрозионное разрушение пароотбойного щита или первой направляющей перегородки. Обычно разрушается край перегородки, при этом зона повреждения захватывает два-три первых ряда отверстий. В от­дельных случаях перегородки утоняются, "мостики" между соседними отвер­стиями полностью разрушаются, отверстия для прохода трубок в этих местах размываются. Все вместе взятое приводит к местным нарушениям жесткости трубного пучка и усилению вибрации трубок на этих участках.

Эрозионное повреждение поверхности трубной доски (глубиной до 4-5 мм) с паровой стороны в районе расположения трубок первого хода воды вы­зывается повышенными скоростями греющего пара.

В табл.1.5 представлены неисправности сетевых подогревателей горизонтального типа [37, 39].

Таблица 1.5

Характерные неисправности сетевых подогревателей

 

Неисправности	Причины	Способы устранения
Разрывы трубок напротив входа пара или в местах расположения поперечных перегородок	Эрозия (разрушение) трубок от ударов паровой струи и истирание их о перегородки вследствие вибрации и температурных удлинений	Установить напротив входа пара отбойный щит
Зарастание трубок накипью с водяной стороны	Повышенное солесодержание сетевой воды, а также вынос продуктов коррозии из сетей	1.Очистить трубки от накипи 2.Улучшить качество водоподготовки 3.Наладить деаэрацию воды
Коррозия трубных досок и водяных камер	1.Неудовлетворительная деаэрация сетевой или подпиточной воды 2.Подсос воздуха в сеть вследствие неправильного ведения гидравлического режима	1.Питать сети деаэрированной водой 2.Поддерживать правильный гидравлический режим
Значительное снижение теплопроизводительности	1.Загрязнение поверхности теплообмена 2.Наличие воздуха в паровом пространстве подогревателя	1.Произвести очистку трубок поверхности теплообмена 2.Наладить работу системы воздухоудаления
Снижение температуры подогреваемой воды	1.Неплотность обводных линий по сетевой воде 2.Снижение давления греющего пара 3.Неплотность промежуточных перегородок в водяной камере

 

Устранение дефектов и неисправностей подогревателей се­тевой воды производят в следующем порядке:

1. Проверяют плотность трубной системы, для чего снимают водяную каме­ру, а трубную доску пучка оставляют прикрепленной к фланцу корпуса. Произ­водят заполнение парового пространства подогревателя водой или воздухом с доведением давления до рабочего, а затем осматривают с целью проверки плот­ности трубной системы и мест развальцовки трубок.

2. После опрессовки при обнаружении неплотностей производят выемку трубной системы из корпуса подогревателя. При наличии резервного трубного пучка устанавливают его взамен дефектного, а неисправности на снятой труб­ной системе устраняют впоследствии.

При обнаружении свищей или трещин в трубках производят глушение металлическими пробками трубок в количестве не более 10 % от общего их числа, при наличии большего количества дефектных трубок их заменяют. При обнаружении течи в вальцованном соединении про­изводится подвальцовка трубок.

3. Для уплотнения фланцев водяной камеры и трубной доски, а также пере­городок в качестве прокладок применяют паронит. Для уплотнения стяжных шпилек водяной камеры под гайку устанавливают паронитовые шайбы, а под шайбу производят подмотку асбестовым шнуром.

4. При наличии отложений на поверхности трубок производят их очистку. После ремонта собранные подогреватели должны быть опрессованы пробным избыточным давлением, указанным в паспорте аппара­та. В случае истечения срока контрольного испытания, установленного ин­спекцией Ростехнадзора, производят подготовку к техническому освиде­тельствованию подогревателя инспектором Ростехнадзора.

Для экономичной работы подогревателей сетевой воды большое значение имеет выбор рационального режима эксплуатации и прове­дение ремонта аппаратов, в частности, очистка и замена трубок поверхности теплообмена в оптимальные сроки.

 

1.3 Контроль и регулирование режимов работы теплообменников

Для ведения оперативного контроля и регу­лирования режимов работы подогреватели сетевой воды комплектуются контрольно-измерительными приборами и устройствами автоматической сигнализации и защиты, которые выбираются и заказываются проектной организацией [54].

В процессе эксплуатации подогревателей сетевой воды обязательному контролю с регистрацией подлежат следующие параметры [12, 21, 56, 57]:

- расход конденсата греющего пара подогревателей сетевой воды;

- расход сетевой воды на стороне нагнетания сетевых насосов;

- расход подпиточной воды;

- давление сетевой воды в подающей линии;

- давление сетевой воды в обратной линии;

- давление подпиточной воды;

- температура сетевой воды в подающей линии;

- температура сетевой воды в обратной линии;

- температура подпиточной воды;

- расход питьевой или технической воды на аварийную подпитку;

- содержание кислорода в обратном трубопроводе тепловых сетей,

- кислородосодержание конденсата до конденсатных насосов и солесо­держание в основных и солевых отсеках.

Оперативный контроль по измерениям показывающими приборами преду­смотрен для следующих параметров:

- давление и температура сетевой воды на входе в каждый сетевой подогрева­тель и на выходе из него;

- температура и давление греющего пара на входе в аппарат (в трубопроводах подвода пара к подогревателю);

-давление на сторонах всасывания и нагнетания каждого насоса установки по­догрева сетевой воды;

- давление сетевой воды в каждом подающем и обратном магистральном тру­бопроводе; температура сетевой воды в каждой обратной магистрали, под­ходящей к обратному коллектору сетевой воды;

- уровень конденсата греющего пара в корпусе и сборнике конденсата;

- температура конденсата на выходе из подогревателя сетевой воды;

- температура паровоздушной смеси на выходе из подогревателя;

- температура подшипников сетевых насосов;

- давление воды в трубопроводах питьевого или технического водопровода, подключенных к подпиточному трубопроводу перед задвижками;

- уровень воды в трубопроводах подвода и отвода сетевой воды над закрытой запорной арматурой.

На рис.1.3 в качестве примера при­водится принципиальная схема измерений для станционной установки подогрева сетевой во­ды.

 

 

 

Рис.1.3. Схема измерений на подогревателе сетевой воды

1 - сетевой насос; 2 - основной подогреватель; 3 - пиковый подогреватель; 4 - задвижка; 5 - гильза для термометра; 6 - манометр; 7 - измерительная диафрагма

 

Для предотвращения развития аварийных ситуаций все установки подогрева сетевой воды оснащены сигнализацией: повышения уровня конденсата; повышения или снижения давления в обратном коллекторе сетевой воды; повышения давления в подающем кол­лекторе сетевой воды; снижения давления греющего пара в трубопроводе; повышения солесодержания конденсата.

При повышении уровня конденсата в конденсатосборнике подогревателя до первого предела появляется сигнал "Уровень в ПСГ высок" и одновременно включается в работу резервный конденсатный насос. При повышении уровня до второго предела появля­ется сигнал "Уровень в ПСГ недопустим" и одновременно происходит от­ключение подогревателей.

Регулирование теплофикационной нагрузки может производиться с по­мощью механизма управления регулятором давления в теплофикационном от­боре или общестанционном коллекторе, либо с помощью арматуры на линии подвода пара к подогревателям от регенеративных отборов турбин. В схемах с безнасосным сливом конденсата греющего пара из подогре­вателей регулировать нагрев сетевой воды можно с помощью обвода сетевой воды мимо подогревателей. Регулировка нагрева сетевой воды путем затопле­ния корпуса подогревателя конденсатом не допускается.

Для проведения испытаний сетевого подогревателя (или группы подогре­вателей) схема измерений (рис. 1.3) должна обеспечить требуе­мую полноту и точность измерений.

При необходимости схема измерений оснащается измерительными приборами более высокого класса точности, чем имеют штатные приборы, изменяется схема обвязки сетевых подогревателей измерительными приборами, предусматривается дублирование основных из­мерений. Организация измерений необходимых параметров работы сетевых подогревателей должна осуществляться в соответствии с инструкцией [40]. Тепловые испытания сетевых подогревателей могут производиться толь­ко в период отопительного сезона. При этом основные подогреватели и пико­вые подогреватели могут испытываться одновременно или в разные периоды в зависимости от температуры наружного воздуха, обеспеченности отопительной установки паром необходимых параметров, наличия наблюдателей для проведения испытаний и т.д. При тепловых испытаниях сетевых подогревателей из­меряются следующие параметры: расход сетевой воды через подогреватель; давление греющего пара в корпусе подогревателя; температура греющего пара на входе в подогреватель; температура сетевой воды во входном и выходном патрубках; температура конденсата греющего пара.

Тепловыe испытания сетевых подогревателей целесообразно производить при одном или двух значениях расхода сетевой воды - номинальном и умень­шенном до 60-80%. от номинального. При каждом расходе проводится два-три опыта с разными давлениями греющего пара, в том числе и при номинальном давлении. Продолжительность каждого опыта в установившемся режиме должна обеспечить запись измеряемых параметров не менее 10-12 раз с интер­валом в 2-3 мин. При проведении испытаний колебания параметров не должны превышать следующих значений: расход сетевой воды - ±5%; температура се­тевой воды - ±2⁰С.

Гидравлические испытания подогревателей могут проводиться в любое время года, а также могут быть совмещены с тепловыми испытаниями. При гидравлических испытаниях сетевых подогревателей достаточно проведения двух опытов, в каждом из которых при установленном значении расхода сете­вой воды (номинальном и уменьшенном до 70-80% от номинального) диффе­ренциальным манометром измеряется потеря напора на участке от входного до выходного патрубка подогревателя.

Для определения гидравлической характе­ристики подогревателя необходимо измерять расход сетевой воды через подог­реватель, давление сетевой воды на входе и выходе подогревателя, либо пере­пад давлений между входным и выходным патрубками, а также температуру сетевой воды во входном и выходном патрубках и в месте установки измери­тельной диафрагмы расходомера.

Опыт с номинальным расходом сетевой воды является основным, так как его результаты используются для определения фак­тического гидравлического сопротивления подогревателя, а опыт с уменьшен­ным расходом сетевой воды - вспомогательным, используемым' для оценки достоверности результатов испытаний.

Испытания основных и пиковых подог­ревателей могут проводиться одновременно или раздельно, причем в каждом опыте производится не менее 8-10 измерений с интервалом в 2-3 мин. Колеба­ния измеряемых расходов сетевой воды и перепада давлений в каждом опыте не должны превышать ±5% согласно требованиям [40].

В процессе обработки результатов испытаний производится усреднение измеренных в опытах значений параметров при условии постоянства режим­ных факторов. Для определения действительных значений измеряемых пара­метров к их средним значениям вводятся необходимые поправки на показания приборов, например на отклонение фактической температуры, от расчетной или на высоту установки манометра.

Порядок первичной обработки результатов испытаний приводится в [40]. Важным критерием оценки состояния подогре­вателя сетевой воды является конечная температура сетевой воды в аппарате при различных условиях его работы [11,37]. Снижение этой температуры про­тив ее нормативного значения указывает на ухудшение эксплуатационного со­стояния.

Для контроля эксплуатационных параметров аппарата необходимо знать температуру воды на входе и выходе, расход воды и давление пара в аппарате. Контроль эффективности работы аппаратов рекомендуется проводить при расходах воды, указанных на контрольных характеристиках. Расчеты показали, что при отклонении расхода воды от указанных значений в пределах ± 100т/ч погрешность определения температуры воды на выходе из аппарата не превы­шает 2ºС.