Проблемы с перепускным клапаном турбины

Jan 13, 2024

Перепускные клапаны турбины являются одним из самых сложных устройств на электростанции. Поддержание эффективной работы этих клапанов и предотвращение непредвиденных сбоев имеет решающее значение для работы предприятия.

Когда инженеров просят перечислить наиболее сложные области применения регулирующих клапанов, неизменно упоминаются перепускные клапаны турбин. Частые термические циклы, высокие перепады давления и необходимость плотного закрытия доводят эти клапаны до предела. К сожалению, многие заводы склонны игнорировать эти клапаны до тех пор, пока они не выйдут из строя, что приводит к незапланированным простоям, потерям производства и высоким затратам на оперативное обслуживание. В этой статье представлены предлагаемые методы проверки для предварительного прогнозирования и устранения проблем, а также предлагаются альтернативные варианты модернизации, если клапан потребуется отремонтировать или заменить.

Регулирующие клапаны для тяжелых условий эксплуатации используются в наиболее сложных установках на технологических предприятиях. Эти установки обычно включают в себя кавитационные, эрозионные, коррозийные, шумные среды, среды высокого давления, высокой температуры, высокого перепада давления или высокоскоростные среды. Перепускные клапаны турбины подвергаются воздействию многих из этих технологических условий; тем не менее, они должны реагировать безупречно и оставаться герметичными в закрытом состоянии.

Как следует из названия, перепускные клапаны турбины используются для обхода паровых турбин во время запуска и остановки электростанции, а также при отключении турбины (рис. 1). При нормальной работе клапаны полностью закрыты, пропуская весь пар через турбину. Во время запуска перепускные клапаны отводят пар от турбины до тех пор, пока свойства и условия пара не станут подходящими для отправки его в турбину. При выключении этот процесс происходит в обратном порядке. Использование перепускных клапанов при запуске и остановке помогает защитить турбину, отводя потенциально влажный пар и гарантируя, что к самой турбине попадут только соответствующие параметры и потоки пара.

1. В зависимости от конструкции электростанции могут использоваться несколько перепускных клапанов турбины для мгновенного отвода пара вокруг турбины в случае ее отключения. С разрешения: Эмерсон

В случае отключения турбины пар должен продолжать поступать, чтобы избежать повреждения оборудования из-за избыточного давления и высокой температуры, поэтому перепускной клапан турбины немедленно открывается, чтобы поддерживать поток через систему.

Во время работы турбина использует пар для выполнения работы, снижая температуру и давление пара на выходе. Когда перепускной клапан турбины откроется, давление упадет, но выходящий пар останется сильно перегретым, что может привести к разрушению оборудования, расположенного ниже по потоку. Чтобы избежать этой ситуации, перепускные клапаны турбины либо включают систему впрыска воды в корпус клапана, либо используют отдельный пароохладитель для впрыска воды сразу после него, в любом случае для снижения температуры пара на выходе.

В результате перепускные клапаны турбины сталкиваются с настоящим штормом тяжелых условий эксплуатации. Во время работы установки эти клапаны должны оставаться плотно закрытыми, чтобы избежать потерь энергии. Когда происходит отключение турбины, перепускные клапаны должны реагировать немедленно, подвергая их быстрым изменениям температуры и требуя от них пропускать очень большие потоки при высоких перепадах давления, создавая высокий шум и потенциально сильную вибрацию.

Учитывая наказание за обслуживание, реальность такова, что практически каждый перепускной клапан турбины в конечном итоге каким-либо образом выходит из строя. К сожалению, многие из этих клапанов устанавливаются в труднодоступных местах, обычно привариваются и, как правило, имеют тяжелую изоляцию. В результате их часто игнорируют до тех пор, пока проблемы не начинают проявляться. Утечка пара через клапан обычно является первым замеченным симптомом, но может произойти гораздо более серьезное и потенциально опасное повреждение.

Сильные перепады давления неизменно вызывают высокий шум и сильную вибрацию. Со временем эти вибрации в сочетании с частыми изменениями температуры приводят к утомлению металла клапана, водяных соединений и самого трубопровода (рис. 2). Такая усталость металла может привести к катастрофическому разрушению под давлением.

2. Со временем сильные вибрации и термические удары, испытываемые перепускными клапанами турбины, приводят к усталости металла и образованию трещин как в самом клапане, так и в окружающих трубопроводах. С разрешения: Эмерсон