Технология консервации газовой турбины азотом

Особенности консервации газовой турбины азотом

Поддержание небольшого избыточного давления азота внутри оборудования предотвращает доступ влажного воздуха и кислорода в консервируемый объём, что обеспечивает защиту металла от коррозии практически на любое время консервации.

Наименее экономичное основание использования азота имеет место при консервации турбин из-за трудности герметизации концевых уплотнений роторов и штоков регулирующих клапанов, через которые происходит утечка азота в процессе консервации. На заполнение турбины азотом может потребоваться ориентировочно до 1500 м3. На поддержание избыточного давления – до 18000 м3 в месяц.

Технология консервации газовой турбины азотом

Основные операции по консервации газотурбинной установки азотом изложены (в общем виде) в нормативном документе: ГДК 34.20.591-96 «Руководящие указания по консервации теплоэнергетического оборудования». «Энергопрогресс», 1996 г.» и в нормативном документе РД.34.20.591-97 «Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования».

Газообразным азотом можно консервировать оборудование, внутреннее пространство которого может быть герметизировано. Данный способ не требует постоянного обслуживания поставленного на консервацию оборудования, поскольку избыточное давление может поддерживаться определенное время регулятором давления.

Перед консервацией азотом целесообразно выполнить предварительную сушку оборудования с использованием воздухонагревательных установок. Подвод азота для консервации необходимо осуществлять в те же точки, что и подвод воздуха. Схема консервации азотом – разомкнутая.

Заполнение производится при выводе турбоустановки в резерв на 7 суток и более на тех электростанциях, где имеются кислородные установки, производящие азот концентрацией не менее 99%. Следует учесть трудности герметизации турбины и необходимость обеспечения давления азота на уровне 5-10 кПа.

Перед подачей азота в контур консервации давление газа снижают до 0,6-0,7 МПа. Для вытеснения воздуха азотом из камеры сгорания монтируется воздушник диаметром 30-50 мм или используется для этой цели трубопровод дренажа камеры сгорания.

После отключения турбины, её промывают и дренируют. Консервация турбины азотом выполняется путём её продувки с расходом, равным 10% объёма турбины. Азот подаётся в течение всего времени простоя в резерве, обеспечивая некоторое его избыточное давление. Ежедневно проверяют содержание кислорода в системе, которое не должно превышать 0,5%.

В аварийных ситуациях персоналу станции следует применять шланговые противогазы. Азот при обычных условиях – бесцветный газ без вкуса и запаха, малорастворим в воде, химически инертен. Токсическое действие азота проявляется только при резком снижении давления кислорода – сказываются последствия аноксии.

В приведённых выше документах не предусматривается отвод протечек азота из консервируемого оборудования за пределы производственного помещения, что создаёт определённую опасность для находящегося в нём персонала. Отвод азота можно осуществлять через линии отсоса из последних камер всех концевых уплотнений, линию отвода и дополнительный трубопровод, соединённый с продувочным трубопроводом отвода среды за пределы корпуса цеха в его верхней части, с обеспечением разрежения в линиях отсоса и отвода, при этом давление азота внутри корпусов турбины и вспомогательного оборудования поддерживают выше атмосферного на величину не менее 5 мм вод. ст.

Установка дополнительного трубопровода между линией отвода азота из последних камер всех концевых уплотнений и продувочным трубопроводом отвода среды за пределы цеха в его верхней части позволяет создать разрежение в линиях отсоса и отвода, что обеспечивает тягу между внутренними объёмами всего консервируемого оборудования и исключает при этом выход азота в помещение цеха, что благоприятно сказывается на экологической ситуации в помещении цеха. 

Кроме того, продувочный трубопровод отвода среды за пределы цеха в его верхней части также создает "самотягу", аналогичную эффекту дымовой трубы, которая возникает за счет того, что температура азота в трубопроводе, находящемся внутри цеха, значительно выше, чем за его пределами (разница температур для тепловых цехов электростанций, как правило, составляет в разное время года 20-40°С), что обеспечивает разрежение 20-50 мм вод. ст. в продувочном трубопроводе. Таким образом обеспечивается удаление азота за пределы цеха.

Система азотной консервации

Система азотной консервации состоит из: болоная рампы; редуктор давления; изолирующий клапан; газовый шланг; обратный клапан; сеть трубопроводов с запорной арматурой для подачи азота к газовой турбине.

Редуктор давления газа уменьшает переменное давление впуска газовой среды до давления на выходе, регулируемого в пределах заданных значений. Давление на выходе выставляется при помощи пружины, действующей на измерительную диафрагму. Когда расход газа падает до нуля, блоки закупориваются. На нагнетательной стороне находится предохранительный клапан, который открывается, если превышено установленное давление реакции (примерно 30% выше максимального давления на выходе), и даёт выход газу. 

Конструктивной особенностью корпуса является вентиляционный патрубок для предохранительного клапана диаметром 9 мм. Это позволяет вывести выходящий газ наружу. В блоках содержатся ввинчивающиеся манометры входа и выхода. Также имеется встроенная защита от обратного течения. Она работает, только когда давление впуска падает до уровня ниже давления на выходе. Для функциональных элементов используются материалы, устойчивые к газовой среде.

Перед началом проведения консервации азотом необходимо выполнить следующие операции:

• подсоединить сеть трубопроводов с запорной арматурой для подачи азота к консервируемому оборудованию;
• открыть ручной запорный клапан, установленный на общем трубопроводе подвода азота к консервируемому оборудованию;
• с помощью редуктора установить давления азота 0,05 МПа;
• открыть ручной запорный клапан подвода азота к консервируемому оборудованию и установить требуемое давление в соответствии с технологией консервации.

По окончании консервации закрыть клапаны в обратном указанному выше порядке, отсоединить сеть трубопроводов с запорной арматурой для подачи азота к консервируемому оборудованию. Отсоединение трубопроводов производится с соблюдением необходимых мер безопасности, связанных с возможным проникновением в помещение азота из консервируемого объёма.

Рекомендации по организации схемы консервации турбины азотом

Основные операции при консервации оборудования включают:

• Подготовительные работы (см. выше);
• Останов турбины согласно инструкции по эксплуатации;
• Промывку турбины;
• Дренирование консервируемого оборудования;
• Подключение к разъёмам соединительных шлангов от установок для подачи азота, если это соединение не предусмотрено по постоянной схеме, и включение их в работу;
• Заполнение консервируемого объёма азотом;
• Контроль над процессом в период консервации, устранение выявленных недостатков;
• Периодическое повышение давления нагнетаемого азота для продувки и осушения уплотнений, а также воздухоподводов турбоагрегата;
• Отключение, по окончанию процесса консервации подачи азота;
• Демонтаж соединительных шлангов и закрытие разъёмов для азота глухими фланцами, если не предусмотрено подключение к воздухозаборнику установок азота на постоянной основе;
• Переключение групп управления клапанами, дренажными системами и другими элементами оборудования применительно к пусковому режиму турбоустановки.

До проведения консервации азотом необходимо:

Предусмотреть обеспечение предстоящей консервации азотом в достаточном количестве с учётом возможной консервации этим способом двух установок: паротурбинной и газотурбинной.

Предусмотреть расположение баллонной рампы в районе подключения её к корпусу турбины, подготовить необходимые для её подключения шланги, фланцы, разъёмы, переходники и инструменты.

Подготовить необходимые воздухопроводы для подачи азота в предусмотренные для этого точки ввода на воздухозаборнике газовой турбины.

Подготовить линию выхода азота через дренажную точку (ступень турбины) или через выхлопной диффузор (в зависимости от конкретных возможностей) из консервируемого контура. Объединить точки выхода азота в одну общую линию с выводом её за пределы здания машзала в его верхней части.

Оборудовать пробоотборные точки для ручного контроля чистоты азота на дренаже газовой турбины, использовать для этого пробоотборные точки уплотняющего и охлаждающего воздуха, а также на общей линии вывода азота за пределы здания.

Подготовить схему будущей прокачки азота через компрессор газовой турбины, кольцевую камеру сгорания, проточную часть турбины с выходом через одну из ступеней турбины или выхлопной диффузор, а также в общей линии вывода азота за пределы здания.

Полностью подготовить схему консервации (до подсоединения к корпусу турбины), предусмотрев возможность автоматического управления подачей азота в контуре консервации (воздухозаборник, компрессор, кольцевая камера сгорания, проточная часть турбины, выхлопной диффузор) по чистоте азота в патрубке дренажа газовой турбины, а также в общей линии вывода азота за пределы здания.

Оснастить схему консервации следующими контрольно-измерительными приборами и органами управления:

• дифференциальными манометрами на стороне нагнетания азота к корпусу ГТ (предел измерений 0-4 кПа – 0-400 мм вод. ст.) с возможностью их автоматического или ручного отключения для защиты от повышенного давления;
• дифференциальными манометрами для измерения давления в контуре консервации (предел измерений 0-2,5 кПа) с возможностью их автоматического или ручного отключения для защиты от повышенного давления;
• дифференциальными манометрами на стороне нагнетания азота к корпусу газовой турбины (предел измерений 0-10 кПа) для периодического создания повышенного давления в контуре консервации с целью воздухоочищающей прокачки азота через уплотнения турбины;
• термопарами или термометрами для измерения температуры азота и металла оборудования;
• датчиками измерения температуры и чистоты азота (переносной и стационарный);
• системой автоматического включения и отключения каналов подачи азота по сигналу от приборов контроля чистоты азота и давления в консервируемом контуре;
• предупредительной сигнализацией в случае падения давления азота в консервируемом контуре.

Согласовать порядок управления оборудованием и программы при выполнении основных операций. Программы должны обеспечивать:

• закрытие стопорных и открытие регулирующих клапанов турбины после останова энергоблока;
• открытие дренажей турбины;
• закрытие дренажей на период временного повышения давления в контуре консервации с целью воздухоочищающей прокачки азота через уплотнения турбины;
• возврат в штатный режим управления системами клапанов и дренажей по окончанию консервации и переходу в предпусковой период энергоблока.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ АЗОТОМ

1. Подготовить к работе схему консервации и установку подачи азота.
2. Согласовать порядок проведения операций в период консервации с руководством.
3. Получить наряд-допуск на производство работ, подготовить необходимые для подключения подачи азота шланги, разводку, фланцы, разъёмы, переходники и инструменты.
4. Проверить и убедиться, что все элементы схемы находятся в работоспособном состоянии. При выявлении недостатков – их устранить.
5. Получить разрешение на переход к консервации от начальника смены блока.
6. После останова турбины произвести её отключение от остальной тепловой схемы, в особенности должна быть надежно перекрыты каналы поступления в воздухозаборник и в компрессор атмосферного воздуха, а также уплотнены сочленения турбины и компрессора и крышки колодцев.
7. Произвести дренирование консервируемого объёма.
8. Снять глухие фланцы с разъёмов для подвода азота (при температуре металла не более 60 °C), подсоединить подводящие шланги.
9. Получить у начальника смены разрешение на включение установки для подачи азота.
10. Закрыть дренажи, кроме дренажа, подключённого к линии вывода азота за пределы здания, включить установку подачи азота в соответствии с указаниями Раздела 5, приступить к заполнению консервируемого контура максимальным расходом азота с выходом азота через уплотнения турбины с выводом в общую линию отвода, и выхлопной диффузор. Пространство в окрестности открытого выхлопного диффузора должно хорошо проветриваться и огорожено для предотвращения случайного, несанкционированного доступа персонала. Допускается иметь один открытый дренаж или воздушник на корпусе ГТ с принятием соответствующих мер предосторожности.
11. При достижении чистоты азота в точках контроля не менее 99%, снизить расход азота, закрыть с соблюдением мер безопасности (используя при необходимости изолирующий противогаз) выхлопной диффузор, таким же образом закрыть дренаж или воздушник на корпусе ГТ, если был предусмотрен подобный открытый элемент, продолжить процесс консервации в автоматическом режиме.

Пробоотборные точки ручного контроля открывать только на время выполнения анализа с соблюдением мер безопасности после чего их снова необходимо закрыть. Конкретные значения расходов азота и другие параметры консервации устанавливаются в процессе режимной наладки.

В период проведения консервации азотом необходимо:

• Следить за исправностью работы схемы консервации и показаниями приборов автоматического контроля, поддерживать режим в установленных пределах температуры, давления и чистоты азота в линиях нагнетания и в консервируемом контуре;
• Отмечать и устранять выявленные недостатки в схеме и работе консервирующей установки;
• Следить за тем, чтобы при снижении подачи азота по достижению его требуемой чистоты в точках контроля поддерживалось минимальное давление азота консервируемого контура на уровне 0,1 кПа;
• Периодически, не реже одного раза в неделю, проверять чистоту азота во всех точках предусмотренных пробоотборных точках переносными приборами. В случае неисправности приборов автоматического контроля чистоты азота указанную проверку следует выполнять не реже одного раза в смену;
• Периодически, не реже двух раз в неделю, в течение нескольких часов создавать повышенное, до 10 кПа, давления нагнетаемого азота для продувки и вытеснения воздуха из уплотнений турбоагрегата (манометры, рассчитанные на более низкое давление, должны быть при этом автоматически или вручную отключены). При этом должны быть закрыты клапаны дренажей консервируемого контура.

При окончании консервации выполнить:

• Выключить установку подачи азота;
• Отсоединить подводящие шланги от разъёмов для подвода азота;
• Установить на разъёмы глухие фланцы;
• Перевести подгруппы управления клапанами и системой дренажей в штатный режим;
• Открыть люки, проветрить с соблюдением необходимых мер безопасности турбину, произвести внутренний осмотр элементов консервируемого оборудования и оценку качества проведённой консервации.