пуск паровой турбины

Когда говорят о пуске паровой турбины, многие представляют себе что-то вроде запуска двигателя — подал давление, раскрутил, и всё работает. На практике это один из самых ответственных и нервных этапов, где любая мелочь, пропущенная на этапе подготовки, может вылиться в серьёзный простой или повреждение оборудования. Особенно это касается турбин, которые долго стояли в резерве или прошли капитальный ремонт. Вот, к примеру, на одной из ТЭЦ под Новосибирском после ремонта ротора высокого давления пропустили этап медленного барражирования для выравнивания температур — в итоге получили тепловой удар по цилиндру и трещину в корпусе. Дорогостоящий урок.

Подготовка — это 90% успешного пуска

Перед тем как даже думать о подаче пара, нужно прожить систему. И не по бумажкам, а физически. Проверка маслосистемы — это святое. Фильтры, давление, температура масла, работа охладителей. Частая ошибка — не проверить работу аварийного маслонасоса от аккумуляторов. В теории всё работает, на практике при отключении основного питания аккумуляторы могут быть разряжены, и насос не запустится. Потеря смазки при оборотах — это гарантированная авария с вынужденной заменой вкладышей, а то и шейки ротора.

Система регулирования и защиты. Здесь нужно тестировать каждую защиту по отдельности, а не просто проверить общий сигнал ?стоп?. Защита по осевому сдвигу, по вибрациям, по низкому вакууму в конденсаторе. Их логика должна быть абсолютно ясна оперативному персоналу. Помню случай на одной промышленной котельной: при пуске сработала защита по высокому давлению масла в системе регулирования. Оказалось, после ремонта сервомотора не отрегулировали дроссельную шайбу на сливе. Мелочь, а остановила весь процесс на сутки.

Прогрев паропроводов и цилиндров. Классика, но как часто её нарушают в погоне за временем! Подача острого пара должна быть плавной, с контролем тепловых расширений. Разница температур верх-низ цилиндра не более 50°C — это не просто цифра из инструкции. Превышение ведёт к перекосу и затиранию уплотнений. Иногда для равномерного прогрева приходится идти на хитрости — например, организовать слив конденсата из специальных дренажей в нижней части цилиндра до определённой температуры металла.

Сам процесс раскрутки: от барражирования до выхода на холостой ход

Собственно, пуск паровой турбины начинается с прокрутки валоповоротным устройством. Цель — убедиться в отсутствии затиров, прогреть ротор и статор равномерно. Здесь важно не спешить. Минимальная скорость барражирования, обычно 3-5% от номинальной, выдерживается иногда несколько часов. Контролируется всё: биения, осевые сдвиги, температурные расширения. Пропустить этот этап — значит рисковать искривлением ротора.

Дальше — плавный набор оборотов через критические зоны. Каждая турбина имеет свои собственные критические скорости вращения, которые нужно пройти быстро, но без резких скачков. На практике часто ведут набор с ускорением 100-150 об/мин2, но это сильно зависит от теплового состояния. Если турбина тёплая, можно быстрее; если холодная — медленнее. Ориентир — вибрация. Рост вибрации более чем на 50 мкм при прохождении зоны — сигнал к остановке и выяснению причин. Часто виной бывает недовес или, наоборот, отрыв лопатки, который не обнаружили при ревизии.

Выход на холостой ход (обычно 3000 об/мин для 50 Гц систем). Казалось бы, можно расслабиться. Как бы не так! Это режим для проверки работы регулятора скорости, систем безопасности на установившемся режиме. Проверяют срабатывание автомата безопасности (АС), работу основной и резервной маслосистем. Здесь же оценивают температурный режим подшипников, работу эжекторов, вакуум в конденсаторе. Вакуум должен нарастать плавно. Если он ?скачет? или не выходит на проектное значение — ищите течь в системе или проблемы в циркуляционной воде.

Сопряжение с сетью и набор нагрузки

Синхронизация и включение в сеть — отдельная песня. Но даже после этого пуск паровой турбины не считается завершённым. Самый ответственный момент — начальный набор нагрузки. Почему? Потому что идёт интенсивное тепловое расширение ротора и статора, меняются зазоры. Нагрузку нужно набирать по заданному графику, который привязан к температуре металла цилиндра, а не к желанию диспетчера. Типичная ошибка — дать команду на быстрый набор мощности из-за дефицита в сети, не глядя на температурные кривые. Результат — повышенный износ уплотнений, а в худшем случае — контакт ротора с диафрагмой.

Особенно критично это для турбин с большим ресурсом или после капремонта, где зазоры были установлены ?в ноль? или с минимальным допуском. Мы как-то работали с оборудованием от ООО Сычуань Чуанли Электромеханическое Оборудование — они поставляли ротор в сборе для замены на одной из наших станций. В их технической документации был очень детальный, пошаговый график набора нагрузки именно для притирки новых уплотнений в первые 100 часов работы. Если честно, поначалу казалось излишне осторожным, но в итоге турбина вышла на параметры с вибрациями ниже паспортных. Их подход, описанный на https://www.chinaturbine.ru, как раз и строится на интеграции проектирования, ремонта и пуско-наладки, что видно по комплексным рекомендациям.

Набор нагрузки — это ещё и проверка работы системы тепловой защиты по расширению. Контрольные термопары, установленные в самых ?толстых? местах цилиндров, должны показывать равномерный рост. Резкий перепад между двумя точками на одном цилиндре — это красный флаг. Возможно, неравномерный подвод пара или внутренняя проблема с проточной частью.

Типичные проблемы и ?подводные камни?

Вибрация. Вечная тема. При пуске она может возникать по десяткам причин. Не только из-за дисбаланса. Например, тепловое искривление ротора из-за неравномерного охлаждения или прогрева. Или недостаточный прогрев масла — вязкость высокая, масляный клин в подшипнике формируется неправильно. Часто помогает просто выдержать обороты чуть ниже критических, дать температуре выровняться.

Утечки пара. На новых или только что отремонтированных уплотнениях сальниковых коробок и концевых уплотнений в первые часы работы небольшая утечка — это нормально. Уплотнения ?прирабатываются?. Но если идёт густой пар или свист — это плохо. Значит, зазоры изначально были велики или произошла деформация. Остановка и регулировка неизбежны. В своей практике мы иногда используем для первичной оценки состояние уплотнений тепловизор — хорошо видно, где именно идёт интенсивный перегрев от утечки.

Работа конденсационной установки. Казалось бы, вспомогательное оборудование. Но без глубокого вакуума турбина не возьмёт полную нагрузку. Проблемы с эжекторами, загрязнение конденсатора труб, низкий расход циркуляционной воды — всё это напрямую влияет на вакуум и, следовательно, на экономичность. При пуске нужно следить за скоростью нарастания вакуума. Если он медленно поднимается после включения эжекторов — скорее всего, есть большая негерметичность в системе.

После пуска: наблюдение и вывод на оптимальный режим

Собственно, сам пуск паровой турбины завершается выходом на минимально устойчивую нагрузку, но работа только начинается. Первые 24-48 часов — период непрерывного наблюдения. Снимаются и строятся графики по всем ключевым параметрам: вибрация, температура подшипников, осевые сдвиги, температурные расширения, вакуум. Эти данные потом становятся ?паспортом здоровья? агрегата для сравнения при следующих пусках или при возникновении проблем.

Особое внимание — системам мониторинга. Современные системы, подобные тем, что предлагаются для технической модернизации, позволяют отслеживать тренды в реальном времени. Но и старые, проверенные щитовые приборы сбрасывать со счетов нельзя. Как-то раз электронная система показывала стабильную вибрацию, а стрелочный индикатор на щите начал ?дёргаться?. Оказалось, проблема в проводке датчика, но если бы не дублирование, могли пропустить начало развития дефекта.

Вывод на оптимальный, экономичный режим — это уже финальный штрих. Подбор давления пара перед стопорными клапанами, температуры перегрева, проверка КПД цилиндров. Здесь уже вступает в силу эксплуатационная наладка. Часто после капитального ремонта, который, кстати, является одной из ключевых услуг ООО Сычуань Чуаньли Электромеханическое Оборудование, параметры немного ?уплывают?. Требуется регулировка системы регулирования, возможно, замена дроссельных шайб в проточной части для выравнивания тепловых нагрузок. Их подход, как интегрированного предприятия, хорош тем, что специалисты, которые делали ремонт, часто участвуют и в пуско-наладке, понимая все нюансы проведённых работ. Это не просто монтаж по чертежам, а именно вывод оборудования на параметры.

В итоге, успешный пуск — это не когда турбина просто крутится. Это когда она вышла на заданную нагрузку с проектными тепловыми и вибрационными характеристиками, и все системы работают стабильно. И этот результат на 90% зависит от качества подготовки и скрупулёзного следования процедурам, а не от везения. Опыт, внимание к деталям и уважение к физике процесса — вот что главное. Всё остальное — уже частности.