Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Модернизация электроэнергетики на Russia Power '2009 Либерализация российского рынка электроэнергетики и резкое изменение экономической ситуации поставили многие компании электроэнергетической отрасли в новые условия работы, требующие применения наиболее эффективных решений и методов. Поэтому неудивительно, что представители предприятий активнее стали искать ответы на поставленные временем вопросы, участвуя в специализированных форумах. С современными технологиями и оборудованием для модернизации объектов российской электроэнергетической инфраструктуры специалисты могли ознакомиться на 7-й ежегодной выставке и конференции Russia Power ’2009. Мероприя­- тия были проведены на территории ЦВК «Экспоцентр» в Москве. Орга­ни­за­тором выступила международная компания PennWell. Турбогенераторы В настоящее время в мировой практике турбогенераторостроения не имеют аналогов генераторы с жидкостным охлаждением ТВН, разработанные ОАО «НПО “Элсиб”» (г. Но­во­сибирск). Главная особенность этих машин заключается в том, что для охлаждения статора вместо трансформаторного масла исполь­зуется негорючая диэлектрическая жидкость, которая одновременно выполняет функцию основной изоляции. Обмотки статора ТВН имеют обычную бумажно-масляную изоляцию, но не залитую эпоксидным компаундом. Благодаря этому ремонт обмоток большой мощности может производиться в условиях станции. Новая система имеет значительно более высокую диэлектрическую прочность, чем другие, применяемые в крупных турбогенераторах, что позволило компании создать машины с оптимальным напряжением статора. В процессе создания ТВН на опытных установках были проведены исследования гидравлических и тепловых явлений в каналах сердечника и обмотках статора и ротора. Они определили особенности конструктивного исполнения концевых скошенных пакетов сердечника статора, клиновой зоны ротора и других узлов, а также позволили упростить конструкцию и повысить технологичность производства турбогенераторов. Высокоэффективная система охлаждения дала возможность уменьшить массогабаритные характеристики. Диэлектрическая жидкость, обладающая высокой теплопроводностью и низкой вязкостью, циркулирует по замкнутому контуру, отбирая тепло от активных элементов статора и охлаждаясь в водяном теплообменнике, расположенном вне корпуса генератора. Заполняемый жидкостью объем ограничивается корпусом статора, торцевыми щитами, а со стороны зазора между статором и ротором — специальным диэлектрическим цилиндром. Ротор генератора охлаждается водой, которая подается и сливается через устройство водоподвода, расположенное в центральной части вала. Модельный ряд ТВН включает пять турбогенераторов номинальной мощностью 160, 220, 320, 500 и 525 МВт. Кроме повышенной ремонтопригодности, машины отличаются высокой перегрузочной способностью, расширенными возможностями работы в экстремальных режимах, стойкостью к механическим воздействиям при вибрации, а также при деформации стержней обмотки статора. Меж­ремонтный период турбогенераторов составляет 10 лет. КПД достигает 99%. Ранняя диагностика состояния сердечника и обмотки статора может проводиться методом газовой хроматографии. На стенде ООО «Нефтегазовые системы» (г. Москва), эксклюзивного поставщика продукции ООО «Электро­тяжмаш-Привод» (г. Санкт-Петер­бург), демонстрировалась модель турбогенератора с трубчатым корпусом новой серии ТТК. Синхрон­ные неявнополюсные агрегаты переменного трехфазного тока ТТК предназначены для выработки электро­энергии в сопряжении с паровыми и газовыми турбинами. Модельный ряд включает машины с частотой вращения 3000 об/мин., мощностью 25 000–160 000 кВт. Устанавливаться они могут как на стационарных, так и на передвижных тепловых и газотурбинных электростанциях. Главными особенностями, отличающими машины этой серии от аналогов, являются меньшие на 15–20% масса и на 10–15% габариты, малая вибрация, уровень шума не превышающий 85 дБ и КПД 98,2–98,5%. В отличие от классических машин турбогенераторы ТТК не имеют наружного шумозащитного корпуса, звукоизоляционные материалы смонтированы под основной обшивкой. Генераторы снабжены воздушной системой охлаждения по замкнутому циклу, реализуемой двумя секционированными воздухоохладителями. Распределительные устройства по­следних для удобства обслуживания выполнены легкосъемными. Возбуждение турбогенераторов осуществляется от бесщеточных или статических тиристорных систем с микропроцессорным управлением. Они обеспечивают удобный доступ к информации о текущем состоянии турбогенератора, автоматическую регистрацию аварийных сигналов, а благодаря сенсорному экрану — простоту задания всех функций и параметров управления, диагностики и защиты. Системы возбуждения входят в базовую комплектацию серии ТТК, наряду с аппаратурой теплоконтроля, монтажными приспособлениями и фундаментной арматурой. Котлы-утилизаторы Как показывает практика, наиболее эффективным способом повышения КПД газотурбинных установок, служащих для выработки электроэнергии, является применение котлов-утилизаторов. С помощью выхлопных газов в них получается пар, который подается на паровую турбину для производства дополнительной энергии. Один из ведущих российских произ­водителей теплотехнического оборудования ОАО «Машино­строитель­ный завод “ЗиО-Подольск”» (Москов­ская обл.) изготавливает котлы-утилизаторы для современных парогазо­- вых установок и газотурбинных электростанций мощностью от 2,5 до 490 МВт. Предприятие выпускает агрегаты вертикального профиля с принудительной циркуляцией в испарительных контурах и горизонталь- ного — с естественной циркуляцией. По своим техническим характеристикам оборудование завода соответствует требованиям международных стандартов качества. Среди последних предложений компании — котел-утилизатор для выработки пара высокого и низкого давления П-100. Предназначен он для работы в составе одновальной парогазовой установки мощностью 230 МВт совместно с газовой (ГТЭ-260) и паровой (К-80-7) турбинами. П-100 представляет собой котел барабанного типа, вертикального профиля с принудительной циркуляцией теплоносителя в пароводя- ном тракте. Испарительный контур высокого давления тракта включает в себя экономайзерную, испарительную и пароперегревательную поверхности. Контур низкого давления располагает испарительной и пароперегревательной поверхностями. Паропроизводительность контура высокого давления равна 222,5 т/ч, а низкого — 55,3 т/ч. Поверхности нагрева изготавливаются из труб с наружным спирально-ленточным про­сечным оребрением и поставляются в виде модулей, габаритные размеры которых зависят от возможностей транспортировки. Для снижения температуры отходящих газов котел-утилизатор оснащен подогревателем конденсата. Температура газов на входе в котел составляет 543 °С, а на выходе — 112 °С. Рабочая нагрузка котла П-100 может регулироваться в диапазоне от 100 до 50% от номинальной. Регулирование давления и температуры пара не предусмотрено, поскольку котел рассчитан на работу при скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих в него от газотурбинной установки. Для оперативного управления, безопасной эксплуатации и экономичной работы котел-утилизатор оснащен системами контроля технологических параметров, защит и блокировок, автоматического регулирования. Агрегат разработан с учетом открытой компоновки и рассчитан на эксплуатацию в районах с сейсмичностью до 7 баллов по шкале MSK-64. Интересной разработкой компании, запущенной в серийное производство, является комплект оборудования КУТ-1000/90 для утилизации тепла выхлопных газов дизельной электростанции мощностью 1650 кВт. Утилизированное оборудованием теп­ло может использоваться в сетях отопления или горячего водоснаб­жения. КУТ-1000/90 имеет двухконтурную схему. В водотрубном котле-утилизаторе замкнутого контура происходит подогрев воды выхлопными газами работающего дизеля. Нагретая жидкость поступает в пластинчатый водо-водяной теплообменник, где отдает тепло воде сетевого контура. Встроенный в котел байпасный газоход позволяет при отключенной системе утилизации пропускать дымовые газы в обход поверхности нагрева. Изменение направления потока газов производится с помощью шибера, установленного на входе в котел. Комплект оборудования включает блок котла-утилизатора, водо-водяной теплообменник, циркуляционный и подпиточный насосы, трубопроводы, запорную и регулирующую арматуру. Работает КУТ-1000/90 под управлением автоматизированной системы, обеспечивающей контроль и регулирование параметров, а также отключение оборудования при отклонении параметров от предельно допустимых значений. Температура продуктов сгорания дизельного топлива составляет 360 °С, расход нагреваемой воды — 25 т/ч. Тепловая мощность комплекта КУТ-1000/90 — 1020 кВт. Шариковая очистка конденсатора турбины На стенде ООО «ТЭР-Новоми­чу­ринск» (Рязанская обл.) специалис­ты могли ознакомиться с модернизированной системой шариковой очистки СШО конденсатора паровой турбины. Загрязнения внутренней по­верхности трубок конденсатора возникают в процессе протекания по ним воды. В зависимости от качества последней, появляются отложения взвешенных частиц ила, глины и песка, продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и т. д. Кроме того, торцы трубок и даже целые участки трубных досок заносятся водорослями, листвой, щепой и другим мусором. В результате в конденсаторе ухудшается теплопередача и, как следствие, снижается мощность и возрастает удельный расход топлива. Шариковая очистка получила в мировой энергетике наибольшее распространение. Другие методы предполагают остановку конденсатора и слив охлаждающей воды. Произ­водиться они могут только периодически и, как правило, связаны с большими затратами ручного труда. А все еще практикуемый на некоторых российских станциях метод термосушки зачастую приводит к разгерметизации конденсатора. Главное преимущество СШО зак­лючается в том, что процесс очистки осуществляется автоматически, в непрерывном профилактическом ре­жиме непосредственно во время работы конденсатора. Друг­ими словами, шариковая очистка не требует остановки турбины и не снижает ее мощности. Изначально СШО была разработана немецкой фирмой Taprogge. В советское время применение метода не являлось обязательным и сдерживалось высокой стоимостью импортного оборудования и недостаточной надежностью аналогичного отечест­венного. В настоящее время новые паровые турбины ТЭЦ и ГРЭС должны комплектоваться СШО в обязательном порядке. По данным представителей ООО «ТЭР-Новомичуринск», современное российское оборудование для систем шариковой очистки, разработанное их компанией в сотрудничестве со столичными ОАО «ВТИ» и ОАО «ВНИИАМ», со-­ответствует мировому уровню. Ориентировочная стоимость комплекта СШО для типового блока мощностью 300 МВт составляет порядка 7–9 млн руб. Только за счет экономии топлива затраты окупаются за 1–1,5 года. Кроме экономии топлива и соот­ветствующего снижения вредных выбросов, внедрение метода улучшает экологическое состояние водного бассейна в районе электростанции. Снижается расход охлаждающей воды, в фильтрах СШО задерживается бытовой мусор, подлежащий удалению из водоема, в замкнутых системах водоснабжения уменьшаются объемы хлорирования и другой спецобработки воды. Для очистки трубок конденсатора в системе СШО используются шарики из пористой (губчатой) резины различной твердости, диаметр которых на 1–3 мм больше диаметра трубок. Партия шариков (100–2000 шт.) подается в напорный водовод, распределяется потоком по трубной доске конденсатора и под напором проходит сквозь трубки, очищая их внутреннюю поверхность. После этого шарики отлавливаются улавливающим устройством, установленном в сбросном водоводе, отсасываются из него специальным насосом в загрузочную камеру и вновь направляются в напорный водовод. Для предотвращения засорения крупным мусором в напорном водоводе установлен фильтр. Отмывка фильтрующей поверхности от загрязнений производится автоматически. При достижении заданной величины гидравлического сопротивления фильтра фильтрующая поверхность поворачивается и соединяется со сбросным водоводом, куда обратным потоком уносятся загрязнения. Если раньше все детали устройства очистки изготавливались из черной стали, то теперь они выполняются из нержавейки, что обеспечивает долговечность работы фильтра. В опорах валов применены текстолитовые подшипники скольжения, рас­считанные на длительную работу в воде. Все уплотнения водоводов изготавливаются в виде замкнутых резиновых колец. Важным достоинством модернизированной СШО является автоматизированная система управления, созданная на базе микроконтроллеров фирмы Siemens (Германия). Она интегрируется в АСУТП всего энерго­блока и функционирует во взаимосвязи с другими его системами. Программно- технические комплексы ЗАО «НВТ-Автоматика» (г. Мос­ква) является одним из ведущих российских разработчиков и производителей программно-технических комплексов для полнофункциональных АСУТП энергетических объектов. На выставке компания представила свою последнюю разработ- ку — быстродействующую систему распределенного управления «Арм­конт А4», которая включает контроллер «Армконт-300» и новые модули УСО (устройство сопряжения с объектом) А4 8LI, A4 64DIO и A4 9AIO. Модули этих трех типов, входящие в базовый комплект, обеспечивают предварительную обработку 95% всех сигналов, используемых в технологических процессах (раньше для этого требовалось не менее 10 ти­пов модулей УСО). Благодаря наличию мощного 32-разрядного RISC-процессора и быстродействующего сетевого интерфейса S-485 модули системы А4 отличаются от ранее выпускаемых повышенной производительностью. Максимальная скорость обмена при удалении модулей от контроллера до 15 м составляет 4,5 Мбит/с, при удалении до 100 м — 1,25 Мбит/с, до 1200 м — 115,2 кбит/с. К контроллеру модули подключаются без промежуточных коммутаторов (в отличие от передачи по сети Ethernet). Одна из особенностей модулей ввода-вывода А4 — однотипная компактная конструкция размерами 155?60?110 мм, состоящая из двух частей: базовой коммутационной и съемной электронной, выполняющей обработку сигналов. Первая содержит клеммники для подключения внешних сигналов и устанавливается на DIN-рейку. Она обеспечивает удобство монтажа сигнальных проводов и возможность «горячей» замены электрон­ной части Plug-and-Play. Для быстрого включения замененного блока в работу часть настроечных коэффициентов хранится на коммутационной плате. Модули снабжены индикаторами исправности, сетевого обмена и состояния каналов ввода-вывода. Модуль 8LI предназначен для ввода восьми аналоговых сигналов низкого уровня, сигналов термопар и термосопротивлений. Они распределены на четыре группы по два канала. Каждый канал имеет индиви­дуальную программную настройку на любой тип датчика и диапазон измерения, группы гальванически развязаны между собой. Время опроса и цифровой фильтрации всех восьми каналов, а также опроса встроенного датчика компенсации холодного спая составляет 650 с. Модуль позволяет обнаруживать обрыв проводов от датчика напряжения, термопары, термометра сопротивления и датчика компенсации холодного спая. Блок 9AIO предназначен для вывода первого и ввода восьми унифицированных аналоговых сигналов тока или напряжения. Каждый канал имеет индивидуальную гальваничес­кую развязку и программную наст­ройку на диапазон измерения или управления. Время аналого-цифрового преобразования составляет 20 мс. Модуль имеет встроенную диагностику отказа канала АЦП, выхода вводимого значения за допустимые границы и обрыва входной или выходной цепи. Устройство типа 64DIO предназначено для ввода и вывода 64 дискретных сигналов. Каналы разбиты на восемь гальванически развязанных групп. Каждая из них программно конфигурируется на ввод или вывод. Выходные каналы снабжены встроенными защитными диодами для без­-опасной коммутации индуктивной нагрузки, но не имеют защиты от пе­-регрузки и короткого замыкания. Коммутируемое напряжение постоянного тока может быть от 5 до 30 В. Ввод и вывод в модуль дискретных сигналов с гальванической развязкой производятся через клеммники-преобразователи: входной К8DI и выходные K8DOR (релейный), K8DOSR (опторелейный) и K8DOS (семисторный). Аналоговые модули имеют двухрядные клеммники с зажимными клеммами, что позволяет сочетать высокую плотность подвода кабелей с доступностью всех жил для контроля и перекоммутации. Часть клемм предназначена для построения схемы резервирования модулей, что позволяет отказаться от установки внешних клемм. К важным достоинством УСО А4 относится также то, что для обеспечения надежной связи и резервирования системы они оснащены двумя развязанными приемопередатчиками, передающими сигналы по двум независимым интерфейсным линиям RS-485. Модули «Армконт А4» рассчитаны на работу при температуре от -40 до +60 °С и устойчивы к электромагнитным помехам, благодаря чему их можно размещать в непосредственной близости от автоматизируемого оборудования. Подключать их можно к контроллерам любых фирм, поддерживающим популярный протокол Modbus RTU. Наибольшая эффективность использования модулей достигается при совместной работе с контроллерами программно-технического комплекса «Саргон». Александр Пуховский, фото автора