Глава 10. Эксплуатация теплообменных аппаратов – ТЕПЛООБМЕННИКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК 0.1 documentation. Глава 10. Эксплуатация теплообменных аппаратов – ТЕПЛООБМЕННИКИ. Эксплуатация теплообменных аппаратов 10. 1 Правила технической эксплуатации
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
10.8 Характерные неисправности теплообменных аппаратов и способы их устранения Неисправности и отказы теплообменных аппаратов происходят по следующим причинам: конструктивные недостатки (несовершенство системы подвода пара, большое гидравлическое сопротивление пароохладителя и т.д.); технологические дефекты (непровары соединений, отсутствие герметичности в разъемах и т.д.); низкое качество трубок поверхности теплообмена (особенно из медных сплавов); дефекты монтажа; нарушение правил эксплуатации. Опыт многолетней эксплуатации теплообменных аппаратов, установленных в тепловых схемах отечественных паровых турбин, выявил целый ряд характерных дефектов. 1. Недостаточная жесткость закрепления трубок в трубных пучках (из-за относительно больших свободных пролетов между перегородками, а также значительных положительных допусков на отверстия в промежуточных перегородках) приводит к тому, что при больших скоростях и неравномерном распределении парового потока возникает вибрация трубок. В результате происходит истирание трубок при соприкосновении их друг с другом или с промежуточными перегородками, приводящее в дальнейшем к утонению и разрыву трубок (рис 10.17, в, г). Истирание поверхности трубок иногда отмечается на четырех-шести их образующих, что указывает на изменяющиеся условия колебаний (вибрации) и поочередное соприкосновение середин больших пролетов трубки с соседними трубками. 2. Обрыв трубок у трубной доски чаще всего происходит из-за перевальцовки трубок, их эрозионного износа и явления усталости, вызываемой вибрацией трубок под действием набегающего потока пара (рис 10.17, а, б ). 3. Пониженная жесткость гибов U-образных или П-образных трубок также приводит к значительному взаимному истиранию. Износ гибов трубок происходит вследствие соприкосновения трубок друг с другом, трения об ограждающие листы кожуха и демпфирующей вставки, расположенной между гибами трубок для повышения их жесткости. 4. Эрозионный износ с внутренней стороны выходных и входных участков латунных трубок (рис 10.17, а) встречается преимущественно в ПНД, устанавливаемых в схеме последними по ходу воды. Наибольшему износу подвержены входные участки трубок в зоне последнего хода воды. Стенки трубок утоняются до 0,5―0,7 мм (исходная толщина 0,8―1,0 мм), после чего происходит их разрыв вблизи трубной доски. Максимальная степень утонения стенок трубок наблюдается на участке в 300―400 мм от верхней плоскости трубной доски. При этом выступающая над ней часть трубок—«колокольчик»―бывает полностью разрушена и наблюдаются следы эрозионного износа трубной доски. Рис . 10.17. Характерные разрушения трубок теплообменных аппаратов (по данным НПО ЦКТИ). а ― эрозионный износ металла внутри стенки трубки входных и выходных участков, б ― усталостный обрыв трубки около трубной доски, в ― фрикционный износ трубки в месте прохода через промежуточную перегородку, г ― истирание прямых участков трубок между собой В ПВД имеет место коррозионно-эрозионный износ входных участков змеевиков, а также наружной и внутренней их поверхности, что дает наибольший процент отключений ПВД. Безопасная скорость воды в змеевиках составляет примерно 2 м/с, что, однако, не гарантирует отсутствия ударной коррозии в коллекторных ПВД при наличии неравномерного распределения воды в змеевиках. 5. Несвоевременное отключение подогревателя при повреждении одной-двух трубок приводит к тому, что истекающая с большой скоростью струя воды вызывает эрозионное разрушение соседних трубок. Разрыв трубки в зоне встроенного охладителя пара, как правило, не приводит к эрозионному разрушению струей воды соседних трубок, так как вытекающая из разрушенной трубки вода вскипает. Однако увеличение объема пара и его скорости в зоне охладителя приводит к возникновению опасной вибрации трубок, как в отдельных зонах, так и во всем пучке в целом. 6. Возникновение опасных для надежности трубных пучков скоростей пара может произойти из-за тепловой перегрузки при выводе в ремонт одного или двух предшествующих по ходу воды подогревателей (ПНД, ПВД). 7. Эрозионный износ внутренней стенки корпуса подогревателя (ПНД, ПВД, ПСВ) возникает вследствие воздействия части потока греющего пара, движущегося с большой скоростью в зазоре между корпусом подогревателя и трубным пучком. Глубина такого износа может достигать 3―4 мм. Разрушение чаще всего начинается в местах с минимальным зазором между корпусом подогревателя и крайними трубками, то есть там , где скорости пара максимальные. 8. Высокие скорости пара на входе в трубный пучок во многих типах подогревателей вызывают эрозионное разрушение первой направляющей перегородки. Обычно разрушается край перегородки, при этом зона повреждения захватывает два-три первых ряда отверстий. В отдельных случаях перегородки утоняются с 12 до 4 мм , «мостики» между соседними отверстиями полностью разрушаются, отверстия для прохода трубок в этих местах размываются с 16,2 мм до 22―24 мм. Все вместе взятое приводит к местным нарушениям жесткости трубного пучка и увеличению амплитуды вибрации трубок в этих зонах. 9. 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 и срывом потоком этого пара конденсата с поверхности трубной доски и прилегающих к ней участков трубок. 10. Эрозионное повреждение швеллеров и труб каркаса трубной системы ПНД и ПСВ происходит из-за воздействия потока влажного пара при его движении в нижнюю часть подогревателя через зазор между швеллерами и корпусом. 11. В ряде случаев имеет место потеря герметичности трубного пучка аппаратов вследствие размыва пробок, отглушающих поврежденные трубки. Обычно в качестве заглушек применяются стальные конические пробки. При недостаточной герметизации зазора между пробкой и трубкой происходит интенсивный «размыв» пробки. Причиной такого разрушения пробки является, как правило, неудачный выбор соотношения между большим и меньшим диаметром пробки и ее длиной. В ряде случаев в целях профилактики повреждений производится отглушение неповрежденных трубок. Такие трубки при отсутствии в них воды могут быть смяты наружным динамическим напором, а при наличии воды в них могут быть разорваны возникающим при нагреве внутренним давлением. В обоих случаях трубки меняют свое пространственное положение по отношению к проектному , что при появлении даже незначительной вибрации приводит к разрушению соседних трубок. 12. Значительный недогрев воды в вакуумных ПНД, работающих при давлении пара ниже барометрического, часто является следствием неудовлетворительной работы системы отвода неконденсирующихся газов (воздуха). Для их отвода из корпусов ПНД различными проектами предусматривается: единичный патрубок; кольцевая перфорированная труба, устанавливаемая внутри или снаружи корпуса; вертикальная труба с отверстиями переменного сечения; горизонтальная перфорированная труба, устанавливаемая между трубками поверхности нагрева в области их гибов. Главный недостаток в работе таких устройств―поступление к ним части греющего пара помимо трубного пучка, что приводит к их запариванию и к накоплению неконденсирующихся газов (воздуха) в застойных и плохо вентилируемых зонах трубной системы. 13. Объединение трубопроводов отвода паровоздушной смеси из вакуумных подогревателей с аналогичными линиями от подогревателей сетевой воды, подогревателей химически очищенной воды и др. приводит к перегрузке этих трубопроводов и снижению тепловой эффективности ПНД. При каскадной схеме отвода паровоздушной смеси (из одного подогревателя в другой) условия для ее нормального удаления из последнего подогревателя ухудшаются. 14. Нормальный режим работы вакуумных подогревателей (ПНД, СП) может нарушаться из-за подвода пара от уплотнений турбины в трубопроводы греющего пара этих подогревателей. В эти же трубопроводы иногда осуществляется сброс пара из расширительных баков. Воздух этих дополнительных потоков поступает к поверхностям нагрева подогревателей и резко ухудшает теплообмен. 15. Эрозия наружной поверхности змеевиков зоны ОП ПВД от воздействия капель конденсата, особенно на АЭС , где ПВД работают на влажном паре. 16. В ПВД камерного типа часто имеют место повреждения в водяных камерах. Здесь наряду с эрозией разделительной перегородки часто встречаются трещины в сварных швах, соединяющих водяную камеру с трубной доской и штуцерами, трубную доску и корпус, и т.д. При эксплуатации теплообменного оборудования могут возникнуть неисправности, вызванные различными причинами и приводящие к нарушению режима работы турбоустановки в целом. Основные возможные неисправности работы теплообменного оборудования турбоустановки приведены в табл . 10.2. Таблица 10.2. Неисправности теплообменного оборудования и способы их устранения Конденсационная установка Неисправность Причина Способ устранения Увеличение сверх нормативного значения недогрева воды при одновременном увеличении гидравлического сопротивления конденсатора и нормальном состоянии воздушной герметичности вакуумной системы Загрязнение конденсаторных трубок (проверяется визуально осмотром трубок в отключенной по воде половине конденсатора, а также оценивается расчетом коэффициента чистоты) Проверить и наладить режим обработки воды. Провести очистку трубок принятым на электростанции способом при одновременном увеличении переохлаждения конденсата, содержания кислорода в конденсате (проверка воздушной герметичности свидетельствует об увеличении присосов воздуха) Повышенные присосы воздуха в вакуумную систему. Пароструйные эжекторы работают на перегрузочной (крутой) ветви своей характеристики . Залив нижних рядов трубок конденсатом из-за неисправности регулятора уровня конденсата Провести поиски мест присосов в вакуумной части установки и устранить неисправности. Исправить регулятор уровня конденсата в конденсаторе и наладить его работу при одновременном увеличении содержания кислорода в конденсате и нормальном состоянии воздушной вакуумной системы Ухудшение работы воздухоудаляющих устройств из -за недостаточного давления рабочей среды (пара, воды) перед ними Недостаточное поступление воды в охладители пароструйного эжектора Неисправность насоса рабочей воды водоструйного эжектора Пароструйные эжекторы : восстановить давление пара перед соплами до нормального; проверить чистоту трубок холодильников ; заглушить или заменить поврежденные трубки холодильников ; проверить заполнение холодильников конденсатом и чистоту дренажных линий Водоструйные эжекторы : восстановить давление воды перед соплами до нормального; провести ревизию сопл и диффузоров , очистку, замену изношенных Увеличение сверх нормативного значения нагрева охлаждающей воды при одновременном увеличении давления охлаждающей воды перед конденсатором и гидравлического сопротивления конденсатора ; Загрязнение трубных досок или трубок. Неисправность водоочистительных устройств на водозаборе Засорение сопл градирни или брызгального устройства Провести очистку трубных досок и трубок. Проверить состояние и наладить работу фильтров. Провести промывку сопл при одновременном увеличении давления воды перед конденсатором , в сливных трубах конденсатора и уменьшении гидравлического сопротивления; Наличие подпора на сливной линии конденсатора из-за неполного открытия сливной задвижки (затвора) или скопления воздуха в верхней части сливной камеры Проверить открытие задвижки (затвора) на сливной линии (открыть полностью). Включить в работу эжекторы циркуляционной системы (восстановить сифон). Проверить состояние сопл брызгального бассейна при одновременном уменьшении давления в напорной магистрали, разрежения на всасывающей линии циркуляционного насоса, гидравлического сопротивления конденсатора ; Износ рабочих колес, засорение каналов колес и направляющих аппаратов, подсос воздуха через уплотнения вала циркуляционных насосов Включить резервный циркуляционный насос. Остановить и отревизовать работавший насос при одновременном увеличении разрежения в сифоне, уменьшении давления в напорной линии перед конденсатором и гидравлического сопротивления Наличие большого сопротивления по напорной линии конденсатора Проверить положение задвижек на напорной линии конденсатора (открыть полностью) Увеличение содержания кислорода в конденсате после конденсатных насосов сверх норм ПТЭ Появление присосов воздуха на участке трубопровода конденсатор ― конденсатный насос Провести поиск и устранение неисправностей Повышенная жесткость конденсата Присосы охлаждающей воды в основном конденсаторе или конденсаторе ТПН Проверить водяную герметичность конденсатора, обнаружить и устранить место присоса сырой воды Водоструйные и пароструйные воздушные насосы ( эжекторы ) Водоструйный ( пароструйный ) эжектор при пуске турбины не создает требуемого разрежения в конденсаторе Нарушение нормальной работы эжектора. Очень большой присос воздуха. Недостаточное давление рабочей воды (пара) пред соплами Засорились сопла Проверить работу эжектора «на себя ». Выявить места присосов Проверить подачу пара необходимых параметров. Отключить эжектор и очистить сетки Отключить эжектор и почистить сопла Водоструйный ( пароструйный ) эжектор при работе турбины не поддерживает необходимое разрежение в конденсаторе Недостаточный расход рабочей воды Повышенный присос воздуха в вакуумную систему Значительное возрастание сопротивления тракта между конденсатором и эжектором Проверить работу насоса (подачу пара ). Отключить эжектор и очистить водяные (паровые) сетки и сопла Отыскать и устранить присос Полностью отрыть задвижку. Устранить заедание штока в уплотнении или сервомоторе Нарушение правильной работы сифона на сливе водяного эжектора Устранить места присоса воздуха в сливную трубу. Очистить сливную трубу Чрезмерное повышение температуры охлаждающего конденсата парового эжектора Увеличить расход охлаждающего конденсата Вода из водоструйного эжектора попадает в конденсатор Заедание обратного клапана при нарушении подачи рабочей воды Откачать воду из конденсатора до восстановления нормального уровня Из выхлопного патрубка пароструйного эжектора выбрасывается вода Повышенный уровень в паровом пространстве конденсатора Откачать воду из конденсатора до восстановления нормального уровня В воронку третьей ступени парового эжектора поступает вода Появилась неисправность в трубной системе охладителя Нарушился слив конденсата в конденсатор Отключить в ремонт поврежденный эжектор Наладить работу слива Подогреватели ( ПНД , ПВД , СП , ПСВ ) Ослабление вальцовки и разрывы трубок вблизи трубных решеток Некачественная вальцовка Неудовлетворительная компенсация температурных напряжений трубок Подвальцевать трубки или заменить их новыми Наладить компенсацию температурных напряжений трубок Неэффективное анкерное крепление , допускающее большой прогиб трубных досок (что может быть не обнаружено при гидравлических испытаниях) Закрепить трубные доски надлежащим образом Низкое качество трубок Заменить некачественные трубки новыми Коробление трубной доски при наличии значительной разности температур на отдельных ее участках Произвести ремонт трубной доски Разрывы трубок напротив патрубка 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 в корпусе, напротив входа пара, отбойный щит Поломка пароотбойного щита Нерасчетные режимы эксплуатации подогревателя Осуществлять эксплуатацию подогревателя в расчетных режимах или заменить аппарат Неправильная конструкция пароотбойного щита Правильно сконструировать пароотбойный щит, позволяющий выдерживать динамические нагрузки от парового потока и компенсировать термические напряжения Гидравлические удары в подогревателе Местное парообразование в отдельных трубках при слабой циркуляции воды в них , что обычно происходит в подогревателях , питающихся паром повышенного давления (0,4―0,7 МПа) при небольшом давлении воды Давление воды должно быть не менее чем на 0,1 МПа больше давления пара Гидравлические удары в паропроводах подогревателя Наличие воды (конденсата) при пуске Установить в нижних точках паропроводов дренажи и производить продувку паропроводов перед пуском Гидравлические удары в трубопроводах сетевой воды Разрывы потока при быстром включении и выключении сетевой воды, парообразование в трубопроводах при недостаточном давлении сетевой воды Обеспечить возможность продувки трубопроводов, медленно включать и выключать линии и проверять соответствие температуры воды ее допускаемому давлению Нарушение соединений , разрывы стыков арматуры , срывы опор Неудовлетворительная температурная компенсация трубопроводов Быстрый прогрев трубопроводов и арматуры Наладить компенсацию температурных напряжений трубопроводов Обеспечить медленный прогрев трубопроводов и арматуры Пробивание прокладок фланцев Неудовлетворительное качество прокладок Перекосы фланцев Сменить прокладки Устранить перекос фланцев Зарастание трубок накипью с водяной стороны Повышенное солесодержание сетевой воды , а также вынос продуктов коррозии из сетей Очистить трубки от накипи. Улучшить качество водоподготовки . Наладить деаэрацию воды Коррозия трубных досок и водяных камер Неудовлетворительная деаэрация сетевой или подпиточной воды Подсос воздуха в сеть вследствие неправильного ведения гидравлического режима Электрохимическая коррозия из -за наличия гальванических пар Питать сети деаэрированной водой Поддерживать правильный гидравлический режим Устранить гальванические пары Значительное снижение теплопроизводительности Загрязнение поверхности теплообмена Наличие воздуха в паровом пространстве подогревателя Произвести очистку трубок поверхности теплообмена Наладить работу системы воздухоудаления Повышение уровня воды в корпусе подогревателя сверх допустимого уровня Разрыв трубок Нарушение работы конденсатоотводчика Произвести ремонт с отглушением поврежденных трубок Отремонтировать конденсатоотводчик Снижение температуры подогреваемой воды Протечки через обводные линии по сетевой воде Снижение давления греющего пара Протечки под промежуточными перегородками в водяной камере Устранить пропуск на обводных линиях Увеличить давление греющего пара Устранить протечки в водяной камере Большое гидравлическое сопротивление по водяной стороне Наличие загрязнения трубок Наличие воздушных мешков в водяных камерах Устранить загрязнение трубок Устранить воздушные мешки и установить воздушники Малое гидравлическое сопротивление по водяной стороне подогревателя Протечки в водяных камерах помимо трубного пучка Протечки через арматуру обводных линий по сетевой воде Провести ревизию прокладок водяных камер и крепления анкерных связей Устранить протечки через арматуру обводных линий Деаэраторы Повышение содержания кислорода в деаэрированной воде свыше 10 мкг / кг Недостаточный расход выпара Проверить достаточность открытия вентиля на линии выпара . В случае утилизации теплоты выпара в схеме блока направить его в атмосферу. Если содержание кислорода в деаэрированной воде соответствует норме, оставить открытым выпар в атмосферу. Если содержание кислорода не уменьшается , искать другие причины неудовлетворительной работы деаэратора Высокое содержание кислорода в основном конденсате , поступающем в деаэрационную колонку, а также в конденсате и дренажах , направленных в бак -аккумулятор Выявить и ликвидировать места присосов воздуха Неправильно определена концентрация кислорода в пробе Проверить правильность выполнения химических анализов ; правильность отбора пробы , ее температуру, расход, отсутствие пузырьков воздуха; герметичность трубной системы охладителя пробы Неудовлетворительная вентиляция деаэрационной колонки при заданном значении давления в деаэраторе : – температура ОК за последним ПНД близка к температуре насыщения при номинальном давлении в деаэраторе ; Снизить температуру основного конденсата открытием байпаса последнего ПНД либо прикрытием паровой задвижки к нему – недостаточный расход пара в колонку при полном открытии РК РДД Повысить давление в источнике греющего пара. При необходимости перейти на питание от более высокого отбора или от коллектора собственных нужд Тепловая перегрузка деаэратора (большая разность температур насыщения в деаэраторе и поступающего конденсата): – в пусковых режимах; – в регулировочном диапазоне при отключении ПНД Использовать пусковой подогреватель , если он имеется в системе , уменьшить расход питательной воды; Повысить температуру поступающего конденсата. Если это невозможно (ПНД в ремонте), то следует разгрузить блок или работать с пониженным давлением в деаэраторе Неравномерная подача основного конденсата, вызванная неустойчивой работой регулятора уровня в конденсаторе Проверить работу регулятора уровня в конденсаторе, при необходимости перейти на работу по байпасу клапана Колебания давления в деаэраторе , вызванные неустойчивой работой РДД Проверить работу РДД; при необходимости перейти на дистанционное управление клапаном РДД Большая скорость изменения нагрузки блока в нестационарных процессах при работе деаэратора по скользящему графику давления Уменьшить скорость повышения или понижения нагрузки блока или работать с номинальным давлением в деаэраторе Неисправность деаэрационной колонки Если режимными мероприятиями не удается снизить содержание кислорода в деаэрированной воде , провести экспресс- испытание деаэратора. По результатам испытаний решить вопрос о необходимости вывода деаэратора в ремонт или его реконструкции Маслоохладители Температура масла за маслоохладителями выше 45 С Засорение водяных фильтров Попадание воздуха в корпус маслоохладителя Обрыв «щечек» задвижки на трубопроводе охлаждающей воды Засорение трубных досок маслоохладителя Загрязнение трубок Промыть фильтр Открыть воздушник водяной камеры маслоохладителя, удалить оттуда воздух, затем закрыть воздушник Включить резервный маслоохладитель Отключить маслоохладитель с неисправной задвижкой Включить резервный маслоохладитель Отключить маслоохладитель с засоренной трубной доской. Сообщить оператору БЩУ об отключении маслоохладителя и включении резервного «Срыв» сифона маслоохладителя Прикрыть задвижку на сливе охлаждающей воды. Открыть вентиль воздушника из верхней водяной камеры маслоохладителя и зарядить сифон . Закрыть воздушник и прикрыть задвижку на сливе охлаждающей воды |