Отказы и повреждения в работе энергооборудования

Отказы и повреждения в работе энергооборудования Отказы можно классифицировать по группам:

из-за недостатка конструкции и низкого качества изготовления;

ошибок эксплуатации;

низкого качества монтажа;

дефектов ремонта.

Недостатки конструкции обусловлены несовершенством конструкторской и нормативно-технической документации, методами расчета и математического моделирования, ошибками в расчетах.

Недостатки конструкции и изготовления обнаруживаются после 25…30 тыс. ч. эксплуатации.

Отказы из-за ошибок эксплуатации происходят вследствие несоответствия условий работы энергооборудования проектным режимам, нарушений производственных инструкций, случайных ошибок вахтенного персонала.

На рис. 1 показано распределение отказов на энергоблоках ТЭС.

Рис. 1. Распределение отказов на энергоблоках ТЭС: 1 — ошибки эксплуатации, 2 — дефекты ремонта, 3 — низкое качество монтажа, 4 — недостатки конструкции и низкое качество изготовления, 5 — невыясненные причины

Эксплуатация котлов сопровождается сложными физическими и химическими процессами в пароводяном тракте, в газо-воздушном тракте, в металле, из которого изготовлены элементы энергооборудования. Процессы горения, теплообмена, коррозии, образования отложений на поверхностях нагрева, изменения свойств и характеристик металла определяют в значительной мере показатели надежности котлов.

Характерными отказами из-за недостатков проектирования на котлах являются большие тепловые развертки на поверхностях нагрева, ускоренный их золовой износ. Распространены нарушения процесса гибки, литья, термообработки деталей из жаропрочных сталей, сварки. Несоответствие фактических характеристик углей нормативным приводит к отклонению от заданных объемов продуктов сгорания и температуры на выходе их топки и как следствие — к нарушению работы конвективной части котла, увеличению золового износа. Низкое качество воды и пара приводит к резкому увеличению отложений, повышению температуры металла труб и к их пережогу.

В табл. 1 приведено распределение отказов котлов.

Таблица 1. Распределение отказов котлов.

Интенсивность отказов энергооборудования котлов не одинакова (табл. 2).

Таблица 2. Доля отказов котельного энергооборудования.

Трубы экранов в эксплуатации подвергаются действию лучистой энергии, коррозионно-активной среды продуктов сгорания топлива, что при малой скорости циркуляции и нарушениях водяного режима приводит к их повреждениям и отказам в работе котлов. Следует отметить, что качество воды и пара оказывает решающее влияние на повреждаемость поверхностей нагрева. Заметное влияние оказывает приводящее к тепловым перекосам неравномерное поле температур по высоте газохода, в котором располагается пароперегреватель: тепловая нагрузка верхней и нижней части змеевиков может различаться на 20%, а по ширине газохода — на 30%. Пароперегреватели повреждаются ещё и потому, что при длительных наработках времени при температурах выше 500 С структура металла претерпевает изменения. Снижается его жаропрочность из-за процесса сфероидизации цемента из пластинчатой структуры. Параллельно происходит переход легирующих элементов молибдена и хрома в карбиды. Появляются остаточные деформации и разрушения. На трубопроводах больше всего повреждаются гибы из-за коррозионно-усталостных процессов, а также из-за недостаточной компенсации температурных удлинений. К основным повреждениям запорной и регулирующей арматуры относятся дефекты в корпусах вентилей и задвижек, нарушения плотности.

По сравнению с котлами отказы в работе турбин происходят значительно реже. Вместе с тем физико-химические процессы, приводящие к снижению уровня надежности деталей турбин, имеют много общего с процессами на элементах котлов: изменение свойств металла при больших наработках времени, эрозионные процессы. Однако даже серьезные повреждения корпусов цилиндров, стопорных и регулирующих клапанов не приводят к отказам. Аварийные ситуации возникают при поломке лопаток, неисправностях в системе регулирования, повреждениях подшипников. Они вызываются несовершенством технологии пусков, остановов и режимов разгрузки. Повреждение рабочих лопаток под действием потока влажного пара проявляется на последних ступенях части низкого давления турбин. Повреждение роторов обусловливается недостатками изготовления и нарушением режимов пуска и останова, которые приводят к появлению остаточного прогиба. На рис. 2 приводится характерное распределение отказов турбин.

Рис. 2. Основные причины отказов элементов турбоустановок мощностью 200…500 МВт по годам: 1,…, 6 — годы, I — повреждения систем парораспределения и регулирования, II — повреждения маслосистемы, III — отказы из-за вибрации, IV — повреждения арматуры, V — дефекты подшипников, VI — повреждения проточной части

Ряд отказов можно предотвратить организационно-техническими мероприятиями. Например, обеспечением работы котлов только на проектном топливе, выбором оптимальных режимов работы. Другие отказы можно предотвратить только заменой оборудования или его отдельных элементов.

Своевременный ремонт высокого технологического уровня с учетом нормативно-технической документации и диагностики обеспечивает надежную длительную работу (табл. 3) оборудования.

Таблица 3. Показатели надежности энергоблоков по годам после наработки около 200 тыс. ч.

Сопоставление показателей надежности ПГУ и паротурбинных энергоблоков 200…500 МВт приведено в табл. 4.

Таблица 4. Сопоставление показателей надежности.

Причинами вынужденных остановов ПГУ являются в основном отказы газовых турбин (табл. 5, 6).

Таблица 5. Отказы элементов ПГУ.

Таблица 6. Отказы элементов ГТУ.

Проводятся капитальные (через 3…4 года), средние (через 2…3 года) и текущие (по несколько раз в год) ремонты. Практически не всегда выполняются ремонты высокого качества, поэтому нередки случаи отказов энергооборудования и по этой причине.

На ТЭС ведется учет аварий и отказов. Под аварией понимается такое нарушение режима ТЭС, когда энергопотребителям недоотпускается более 50 МВтч электроэнергии или более 500 МВтч теплоты. Отказом 1-й степени считается недоотпуск электроэнергии в размере 5…50 МВтч и теплоты 50…500 МВтч. К отказам 2-й степени относится недоотпуск электроэнергии менее 5 МВтч и теплоты менее 50 МВтч.

Аварии и отказы регистрируются оперативным персоналом в картах отказов. Каждая авария и отказ расследуется с установлением причины и конкретных мероприятий для предотвращения их в аналогичных случаях. Карты отказов для анализа поступают в энергоуправление и далее — в техэнерго для ежегодной подготовки и издания сборников по обзору повреждений энергооборудования ТЭС.

В табл. 7 приведены показатели надежности энергооборудования ТЭС.

Таблица 7. Показатели надежности энергооборудования.

энергооборудование котел отказ.