|
К основному энергетическому оборудования ГАЭС относятся обратимые гидромашины и генераторы-двигатели, а также вспомогательные системы, являющиеся составной частью машинных комплексов и обеспечивающие их нормальную работу (система регулирования, возбуждения, отжатия воды из камеры рабочего колеса и т. д.). В данной главе рассматриваются гидромашины классической конструкции, то есть с направляющим аппаратом и спаренными сервомоторами в качестве привода направляющего аппарата.
Как известно, гарантируемый российскими заводами-изготови- телями расчетный технический ресурс гидравлических турбин составляет 40 лет при условии проведения в середине этого срока расширенного капитального ремонта с разборкой агрегата и заменой узлов, которые в результате кавитации или других причин подверглись износу. Поскольку обратимые гидромашины эксплуатируются значительно интенсивнее, их расчетный ресурс составляет 35 лет.
Российский опыт ограничивается Загорской ГАЭС, а тип оборудования и условия эксплуатации проектируемых ГАЭС в Европейской части России аналогичны этой станции. Поэтому будем оперировать в основном данными по Загорской ГАЭС.
21.1. насосотурбина
Рабочее колесо и статор насосотурбины сами по себе являются одними из самых надежных элементов насосотурбины и представляют интерес прежде всего с точки зрения воздействия на них кавитации.
От правильного выбора геометрии лопастей рабочего колеса, точности изготовления и качества обработки элементов рабочего колеса в значительной мере зависит одна из его основных эксплуатационных характеристик – кавитационная стойкость.
При кавитации ухудшаются качественные характеристики гидромашины: снижаются к.п.д. и пропускная способность рабочего колеса. Кроме того, явление кавитации сопровождается увеличением
вибрации и эрозионным разрушением омываемых водой участков поверхности деталей насосотурбины.
Кавитационному воздействию в условиях насосотурбин Загорской ГАЭС подвержены элементы как рабочего колеса, так и статора гидромашины.
На рабочих колесах зоны кавитационных разрушений располагаются на нижнем ободе и лопастях со стороны разрежения как на напорных, так и на всасывающих кромках. Имеющиеся материалы позволяют сделать вывод, что кавитационные эрозии напорных кромок обусловлены работой агрегата в турбинном режиме, а в зоне всасывающих кромок – в насосном режиме.
Формуляры кавитационных разрушений рабочих колес свидетельствуют, что даже в пределах одного рабочего колеса интенсивность кавитационных разрушений различается по лопастям. Это говорит о некоторой неидентичности геометрических параметров лопастей рабочего колеса и о необходимости максимально возможного сохранения геометрической формы лопастей при их восстановлении.
Глубина каверн на элементах рабочего колеса составляет, как правило, 1–2,5 мм, а в отдельных случаях достигает 14 мм.
Восстановление поверхности элементов рабочего колеса производится после предварительной зачистки наплавкой электродами ЭА-395/5 с последующей обработкой и шлифовкой. Контроль геометрической формы лопасти при ремонте осуществляется с помощью пространственных шаблонов, изготовленных в соответствии с чертежами завода-изготовителя.
Разрушению металла проточной части помимо механического способствует также и химическое действие кавитации. Последнее обусловлено тем, что кислород воздуха в момент его выделения из воды, взаимодействуя с паром, газом и твердым металлом, в условиях быстрого и резкого изменения давления и температуры обладает весьма высокой химической активностью.
Такого рода нарушения поверхности наблюдаются на кромках колонн статора со стороны направляющего аппарата. При этом на колоннах, расположенных ближе к зубу спирали, отмечены более обширные участки коррозии (разрозненно расположенные язвы коррозионно-эрозионного происхождения глубиной до 3 мм). На нижних галтелях колонн статора наблюдаются более частые скопления язвин; отдельные группы язв, прилегающих друг к другу, образуют каверны диаметром до 5–8 мм.
Поскольку на значительной поверхности колонн статора появляются участки, имеющие характерный блестящий черный цвет и скрывающие язвы глубиной до 1 мм, было выдвинуто предположение о химической агрессивности воды в бассейнах. Однако анализ качества воды и анализ отложений, набранных с черных участков колонн статора, показал следующее: вода не обладает высокой коррозионной активностью. Это под-
тверждается отсутствием основных агрессивных компонентов – хлоридов, сульфатов и карбонатов; отложения на колоннах статора состоят в основном из оксидов
железа. Следовательно, эти участки можно рассматривать как участки развивающейся равномерной коррозии (в первой стадии).
Для защиты колонн статора от коррозионно-кавитационного воздействия наиболее эффективной могла бы быть кавитационная электродуговая наплавка. Однако, учитывая большие площади эрозии на статорных колоннах и, следовательно, большие объемы наплавок, что может привести к появлению остаточных напряжений и, как следствие, трещин, этот традиционный способ ремонта заводом не рекомендован.
Кроме эрозионных участков на колоннах статора кавитационной эрозии подвергается также поверхность углеродистого фланца фундаментного кольца, на котором установлен нижний лабиринт. На горизонтальной поверхности фундаментного кольца с шагом по периметру приблизительно 1 м образуются зоны эрозии глубиной до 10 мм и площадью 150×20 мм при толщине фланца 40 мм.
В поисках наиболее технологичного и надежного способа защиты от коррозионно-эрозионных разрушений поверхностей неподвижных элементов проточной части, а именно колонн статора и фланца фундаментного кольца, на Загорской ГАЭС в порядке эксперимента на агрегате № 2 опробованы разные варианты защиты путем нанесения антикоррозийных неметаллических покрытий:
состав № 1 – эпоксидное покрытие на основе смолы ЭД-20 с квар-
цевым наполнителем; состав № 2 – покрытие на основе эпоксидного компаунда К-153
без наполнителя; состав № 3 – покрытие стеклотканью КТ-11 на эпоксидном свя-
зующем (ЭД-20); состав № 4 – покрытие на основе эпоксидного компаунда с по-
рошком УГЭТ.
При проверке состояния защитных покрытий выяснилось, что через 10 месяцев работы агрегата все покрытия, кроме состава № 3, оказались смыты, а еще через 5 месяцев было уничтожено и это покрытие.
Таким образом, в связи с отсутствием эффективного способа антикавитационной защиты, основным способом восстановления элементов проточной части агрегатов на Загорской ГАЭС, несмотря на риск создания зон остаточных напряжений, остается наплавка электродами ЭА-395/5 с последующей обработкой восстановленной поверхности шлифовальной машинкой.
На Круонисской ГАЭС (Литва) для защиты от кавитационных разрушений колонны статора обшиты листами из нержавеющей стали толщиной 3 мм марки 1Х18И12Т, приваренными электродами ОК-61-81. За пять лет эксплуатации следов кавитации на колоннах статора не обнаружено.
Do'stlaringiz bilan baham: |
