Для турбин характерен длительный жизненный цикл: многие агрегаты, работающие сегодня на электростанциях, были изготовлены несколько десятилетий назад. За это время меняются режимы их работы, требования к ремонту и обслуживанию. Вместе с условиями эксплуатации совершенствуются и отдельные элементы конструкции оборудования.

Малые модернизации позволяют точечно устранить эксплуатационные ограничения оборудования: повысить надежность отдельных узлов, упростить ремонт, адаптировать турбину к фактическим режимам работы и улучшить ее характеристики без масштабной реконструкции агрегата.

Этот вид модернизаций обычно выполняется в окно капитального или среднего ремонта и ориентирован на четыре ключевые цели: экономичность, надёжность, ремонтопригодность, манёвренность. Также такие модернизации направлены на оптимизацию работы по тепловому графику.

Дмитрий Абдуманатов, заместитель главного конструктора по модернизации и сервису паровых турбин «Силовых машин»: «Сегодня у нас порядка шестидесяти предложений по малым модернизациям паровых турбин, и этот перечень пополняется. Практически все решения уже имеют опыт внедрения — как на новых турбинах, так и в рамках комплексных модернизаций. Заказчик может выбрать одно или несколько решений и включить их в техническое предложение».

От опыта эксплуатации — к новой конструкции

Малые модернизации в большинстве случаев основаны на опыте эксплуатации оборудования. Часть вопросов решается в рамках ремонта и обслуживания, однако некоторые из них связаны непосредственно с конструкцией узла.

Один из примеров — замена пружинной муфты Би-би для соединения валов ЦВД и ЦСНД на турбинах ПТ-60 на зубчатую муфту. В процессе эксплуатации возникали вопросы к ресурсу отдельных элементов конструкции, и к обеспечению запасными частями. В результате была разработана зубчатая муфта, которая уже применяется на ряде объектов.

Дмитрий Абдуманатов: «Мы регулярно получали отзывы о работе муфты Би-би. Змеевидные пружины в ее составе имеют ресурс — порядка 50 000 часов. Поэтому была разработана новая зубчатая муфта. Её конструкция позволяет компенсировать все осевые усилия, которые возникают при работе турбин ПТ-60. При этом, установка зубчатой муфты не требует дополнительных доработок сопрягаемых узлов. Сейчас она уже показывает себя в эксплуатации на нескольких станциях».

Помимо замены на зубчатую муфту конструкторы «Силовых машин» предлагают еще один вариант исключения подвижной муфты Би-би без выполнения разворота ЦВД на 180 градусов. В него входит:

• установка жесткой муфты на валы РВД и РСНД;
• доработка второго опорно-упорного вкладыша с исключением упорной части;
• замена переднего опорно-упорный вкладыша на новый с увеличенной несущей способностью;
• доработка ротора СНД для компенсации осевого усилия. В частности, увеличение диаметра переднего думмиса насадкой кольца под переднее уплотнение, и поставка новой обоймы переднего уплотнения.

Модернизация под конкретную задачу

Часть модернизаций направлена на изменение узлов, создающих сложности при эксплуатации и ремонте. Характерный пример — модернизация соединений полумуфт помогает сократить трудоёмкость ремонтных операций и упрощает обслуживание паровых турбин.

 Дмитрий Абдуманатов: «Разработка беззазорного крепёжного соединения направлена на снижение объема работ при ремонте турбоагрегата, сроков останова и повышения стабильности центровки. Мы получили хорошие отзывы по применению этого крепежа от специалистов на станциях и наших шеф-инженеров. Сегодня компания внедряет легкосъемный крепеж уже при поставке новых турбин».

Легкосъемный крепеж помогает решить вопросы, связанные с повреждением призонных болтов. Призонные болты устанавливаются в отверстия полумуфт с зазором 0,02-0,04 мм. Опыт показывает, что на станциях по разным причинам эксплуатируются болтовые соединения с зазорами, превышающими нормативные значения. При извлечении крепежа во время ремонта или при контроле центровки роторов по полумуфтам нередко повреждаются соединительные болты и соответствующие отверстия в полумуфтах. Разборка поврежденного крепежного соединения с деформированными болтами — непростая и трудоемкая задача, которая зачастую решается только высверливанием болтов.

При этом, если изготовление новых болтов является относительно простой задачей, то восстановление рабочих поверхностей отверстий в муфтах (райберовка отверстий) —трудоемкая и длительная операция, значительно увеличивающая срок и стоимость ремонта турбоагрегата.

Для повышения несущей способности, надежности и ремонтопригодности данного элемента предлагается использование беззазорного крепёжного соединения. Такая конструкция обеспечивает передачу значительно большего крутящего момента без повреждений отдельных соединений, точность и стабильность центровки роторов, сокращение сроков разборки соединения. Для монтажа легкосъемного крепежа конструкции «Силовых машин» не требуется применения гидравлических станций и прочего. Необходим либо гидравлический гайковерт, либо динамометрический ключ.

Дмитрий Абдуманатов: «Все наши предложения по малым модернизациям направлены под конкретные потребности заказчика. Ряд модернизаций целесообразен только исходя из режимов работы оборудования. Поэтому в первую очередь заказчик определяет свою потребность».

Выбор модернизации определяется режимами работы оборудования и особенностями конкретной станции.

Примеры других видов малых модернизаций паровых турбин:

• высокогерметичные уплотнения штоков регулирующих клапанов ЦВД;
• модернизация системы рециркуляции для повышения надежности лопаточного аппарата последних ступеней;
• модернизация регулирующих клапанов;
• реконструкция системы обогрева фланцев цилиндра;
• уплотнение поворотной диафрагмы для повышения экономичности при работе по тепловому графику.

Варианты малых модернизаций паровых турбин представлены в презентации (ссылка).