80% потерь энергии в проточной части турбин, т.е. снижение КПД ступеней на 4-15%, приходится на долю внутренних протечек пара, обусловленных не столько износом уплотнений, сколько стационарными температурными деформациями диафрагм. С целью устранения и нейтрализации короблений предлагается реконструкция ступеней, внедрение которой в ЦНД и ЦСД турбины К-300-240 повысило ее экономичность на ~ 2%.
Максимальный уровень КПД ступеней отечественных турбин составляет 84-86% в ЦВД и 91-93% в ЦСД. Теоретически достижимые значения КПД, подтвержденные опытами на модельных ступенях, составляют 92-94% в ЦВД и 96-98% в ЦСД.
Теоретические, стендовые и промышленные исследования показали, что общепринятая оценка потерь с утечками в уплотнениях проточной части (до 2% при номинальных зазорах и до 6% при среднеэксплуатационных) явно занижена. Реальные значения потерь с периферийными утечками составляют 4-15% от полного расхода пара через ступень.
По американским данным, до 80% потерь энергии в турбинах обусловлено внутренними перетечками.
Передовые турбостроительные фирмы уделяют повышенное внимание уплотнению периферийных зазоров в ступенях
Прямоточные надбандажные уплотнения заменяются ступенчатыми, количество дросселей в них увеличивается с 2 до 5-7, уменьшается периферийная реактивность, используется закрутка потока, а также регулирование зазоров в диафрагменных уплотнениях вала, где начинают применять двухпозиционные конструкции с нормально-отжатыми сегментами, прижимаемыми к центру при наборе нагрузки.
По данным фирм АВВ и Siemens, при испытаниях новейших мощных турбин значения КПД достигли 92 - 93% в ЦВД и 96 - 97% в ЦСД. Одним из условий успеха явились малые величины зазоров, обеспеченные бесфланцевой конструкцией цилиндров.
Помимо эксплуатационного износа, одной из основных причин повышенных утечек в уплотнениях ступеней является эллипсность диафрагм (рис.1) из-за их остаточной и термоупругой деформации под влиянием радиального перепада температур между расточкой и ободом, достигающего нескольких десятков градусов даже при стационарном режиме. Это приводит к раскрытию разъема на величину до Dr »2 мм и к задеваниям по нижней образующей. На остальной (большей) части окружности происходит соответствующее увеличение радиальных зазоров и уменьшение периферийных межвенцовых перекрыш (рис.2). Недостаточные проектные значения и технологические отклонения приводят к появлению в работе отрицательных перекрыш (D<0) с резким возрастанием протечек поверх бандажа.
«Русь-Турбо» выполняет на действующих турбинах реконструкцию периферийных бандажей диафрагм или рабочих колес ЦВД и ЦСД с увеличением перекрыши (рис.2). Внедрение этого предложения на Киришской ГРЭС привело к повышению экономичности цилиндров на ~2%.
Дополнительный эффект даёт реконструкция горизонтального разъема диафрагм (внедрено в ЦВД турбин Сургутской ГРЭС-2), а также совершенствование подвески сегментов диафрагменных уплотнений (внедрено на ряде ГРЭС), препятствующее их проседанию.
Работа выполняется с привлечением инженерно-технического персонала станции и ремонтников.
