CC BY
97
УДК 620.1-1/-9
ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
Хайруллин Ф.Ф., филиал ОАО «Генерирующая компания» Набе-режно-Челнинская ТЭЦ (г. Набережные Челны), начальник смены, nskc@nchtec.tatgencom.ru
В статье рассматриваются вопросы повышение надёжности котлов путём проведения обслуживания и предупредительных мероприятий, а также накопление статистических данных по отказам.
Ключевые слова: котлоагрегаты, надёжность, эксплуатация, обслуживание, статистика отказов.
Эффективный малозатратный механизм обеспечения надёжности поверхностей нагрева котлов в первую очередь предполагает исключение отклонений от требований ПТЭ и другой НТД и РД при их эксплуатации, то есть существенное повышение уровня эксплуатации. Другое эффективное направление - это введение в практику эксплуатации котлов системы профилактического технического обслуживания поверхностей нагрева. Необходимость введения такой системы обусловлена рядом причин:
1. После проведения плановых ремонтов в эксплуатации остаются трубы или их участки, которые из-за неудовлетворительных физико-химических свойств или возможного развития дефектов металла попадают в группу "риска", что приводит к их последующему повреждению и остановам котлов. Кроме того, это могут быть проявления недостатков изготовления, монтажа и ремонта.
2. В процессе эксплуатации группа "риска" пополняется за счёт недостатков эксплуатации, выраженных нарушениями темпе-
54
ратурного и водно-химического режима, а также недостатками в организации защиты металла поверхностей нагрева котлов при длительных простоях из-за несоблюдения требований консервации оборудования.
3. По сложившейся практике на большинстве электростанций при аварийных остановах котлов или энергоблоков из -за повреждений поверхностей нагрева проводится только восстановление (или отглушение) повреждённого участка и устранение сопутствующих дефектов, а также дефектов на других участках оборудования, которые препятствуют пуску или нормальной дальнейшей эксплуатации. Такой подход, как правило, приводит к тому, что повреждения повторяются и происходят аварийные или неплановые остановы котлов (энергоблоков). В то же время с целью поддержания надёжности поверхностей нагрева на допустимом уровне во время плановых ремонтов котлов выполняются специальные меры, включающие в себя: замену в целом отдельных поверхностей нагрева, замену их блоков (участков), замену отдельных элементов (труб или участков труб). При этом используются различные методы расчёта ресурса металла труб, по которым планируется их замена, однако в большинстве случаев основными критериями замены является не состояние металла, а частота повреждений, приходящихся на одну поверхность. Такой подход приводит к тому, что в ряде случаев происходит необоснованная замена металла, который по своим физико-химическим свойствам соответствует требованиям длительной прочности и мог бы ещё оставаться в эксплуатации. А так как причина ранних повреждений в большинстве случаев остаётся неустановленной, то она снова примерно через такой же период эксплуатации проявляется и вновь ставит задачи замены тех же поверхностей нагрева.
Анализ отказов энергетических к/а ст. № 1 -14 (ТГМ-84 «Б» и ТГМЕ-464) из-за повреждений поверхностей нагрева показывает что, отказы котлоагрегатов с начала их эксплуатации дают следу-
55
ющую статистику: некачественный монтаж - 18 раз; защемление трубы - 1 раз; дефект сварки, дефект ремонта - 32 раза; длительный перегрев - 42 раза; утонение стенки, исчерпание ресурса прочности трубы - 12 раз.
В зоне риска находятся такие поверхности нагрева, как: водяные экономайзеры К-2,4,5,6; ширмовые пароперегреватели К -4,6,7; конвективные пароперегреватели К-11,12.
Анализ причин отказов энергетических котлоагрегатов в филиале ОАО ГК НЧТЭЦ выявил, что однозначного решения данной проблемы нет. Для повышения надёжности поверхностей нагрева необходимо комплексно применить методологию их технического обслуживания, которая должна включать в себя нижеперечисленные, постоянно используемые составляющие.
Требуется комплексно применить методологию технического обслуживания поверхностей нагрева котлов, которая должна включать в себя следующие постоянно используемые составляющие:
• учёт и накопление статистики повреждаемости;
• анализ причин и их классификация;
• прогнозирование предполагаемых повреждений на основе статистико-аналитического подхода;
• определение дефектов инструментальными методами диагностики;
• составление ведомостей объёмов работ на ожидаемый аварийный, неплановый или плановый кратковременный останов котла (энергоблока) для текущего ремонта второй категории;
• организацию подготовительных работ и входного контроля основных и вспомогательных материалов;
• организация и проведение намеченных работ по восстановительному ремонту, профилактической диагностике и дефекта-ции визуальными и инструментальными методами и превентивной замене участков поверхностей нагрева;
56
• контроль за проведением и приемку поверхностей нагрева после выполнения ремонтных работ, контроль (мониторинг) за эксплуатационными нарушениями, разработка и принятие мер по их предотвращению, совершенствование организации эксплуатации.
В той или иной степени, поэлементно все составляющие методологии технического обслуживания на электростанциях используются, однако комплексного применения в достаточной степени ещё нет. В лучшем случае производится серьёзная выбраковка при проведении плановых ремонтов. Однако практика показывает необходимость и целесообразность введения системы профилактического технического обслуживания поверхностей нагрева котлов в межремонтный период. Это позволит в самый короткий срок существенно повысить их надёжность при минимальных затратах средств, труда и металла.
Для снижения типовых аварий поверхностей нагрева к/а ТГМ-84«Б», ТГМЕ-464 может быть рекомендовано проведение следующих мероприятий:
1. Сокращение количества остановов котла с ускоренным расхолаживанием (при естественном расхолаживании котла вероятность повреждения поверхностей нагрева минимальна).
2. Разработка программы «Система статического контроля надёжности поверхностей нагрева котлов НЧ ТЭЦ».
3. Осуществление контроля за своевременной постановкой котлов, находящихся в холодном резерве, на консервацию.
4. Проведение химических промывок экранов по мере необходимости (ведётся анализ количественного и качественного состава отложений на поверхностях нагрева котлоагрегата по вырезкам, производимым 1 раз в 2 года).
5. Ведение журнала контроля температуры металла котлов.
6. Осуществление автоматического контроля за ведением водно-химического режима.
7. Усиление контроля за качеством непрерывной и периоди-
57
ческой продувкой котлоагрегатов.
8. Осуществление контроля за температурным режимом в топке при консервации (точка росы) во избежание наружной коррозии (включение регистра отопления).
9. Соблюдение параметров котла, согласно режимных карт.
10. Разработка графика обследования труб поверхностей нагрева для определения остаточного ресурса.
11. Опрессовка котла рабочим давлением перед растопкой для выявления дефектов.
12. Составление перечня поверхностей нагрева, попадающих в группу «риска» на основании формуляров повреждений поверхностей нагрева котлов. Отметка мест возникновения свищей и от-глушенных участков.
13. Составление регламента техобслуживания поверхностей нагрева и объема предстоящих работ и доведение его до исполнителей.
14. Издание приказа о создании комиссии для расследования причин повреждений поверхностей. По каждому случаю необходимо проводить тщательное расследование с вырезками образцов труб и отправкой их для исследования, с целью определения точной причины повреждения.
15. В период капитальных ремонтов котлов произведение калибровки измерительных средств температуры среды по тракту поверхностей нагрева и газов.
16. При техническом освидетельствовании котла производить пробное давление (193,75 кгс/см2 и 202,5 кгс/см2).
17. В переходные режимы производить дополнительный контроль за пламенем.
18. Осуществление контроля металла через каждые 50 тыс. часов наработки, при утонении на 0,5 мм и более - через каждые 25 тыс. часов. (РД 10-577-03)
58
Разработка программы «Система статического контроля надёжности поверхностей нагрева котлов НЧ ТЭЦ» с 2014 года. Ниже показан интерфейс программы (рисунки 1, 2, 3).
Рис.1 Интерфейс программы
59
Рис.2. Интерфейс программы
Рис.3 Интерфейс программы
Отметка мест повреждения на формулярах поверхностей нагрева, таких как водяной экономайзер и конвективный пароперегреватель, показаны на рисунках 4 и 5. Крестиком отмечен повреждённый участок.
60
Рис.4 Формуляр водяного экономайзера
Данный комплекс позволяет:
1) вести учет и накопление статистики повреждаемости;
2) производить анализ причин повреждаемости;
3) прогнозировать повреждения на основе статистики;
4) графически наносить места повреждений на 3D модели поверхностей;
5) производить выявление мест поверхностей нагрева, склонных к повреждениям и формирование их объёмов замены.
Рис. 5. Формуляр конвективного пароперегревателя
61
Данный комплекс позволяет:
1) вести учёт и накопление статистики повреждаемости;
2) производить анализ причин повреждаемости;
3) прогнозировать повреждения на основе статистики;
4) графически наносить места повреждений на 3D модели поверхностей;
5) производить выявление мест поверхностей нагрева, склонных к повреждениям и формирование их объёмов замены;
6) позволяет вести учёт исследования контрольных образцов;
7) автоматически создавать заключения;
8) снизить трудоёмкость сбора и анализа данных. Химическая очистка от отложений и наружных обмывок даёт
следующие результаты:
1) очистка от отложений экранных поверхностей котлов;
2) увеличение производительности котла;
3) уменьшение тепловой нагрузки на метал экранов за счёт лучшей теплопередачи;
4) отсутствие пережогов металла экранных труб длительным перегревом;
5) уменьшение потерь с уходящими газами;
6) сокращению тепловой нагрузки на РВП;
7) визуальному контролю за состоянием поверхностей нагрева. Проведение химических промывок пароперегревателей котлов с естественной циркуляцией не представляется возможным. Это связано со сложными конструкционными особенностями кот-лоагрегатов. Аварийность по котельному оборудованию за 2010 -2014 гг представлена на рисунке 6. Здесь мы видим количество аварий по котельному оборудованию: 2010 - 4, 2011 - 6, 2012 - 7; 2013 - 4, 2014 - 3.
62
2010 год 2011 год 2012 год 2013 год 2014 год
Рис. 6. Аварийность котельного оборудования 2010 -2014 гг.
В период комплексного применения методологии технического обслуживания поверхностей нагрева котлов аварийность с 2013 года имеет тенденцию к снижению и в 2014 году была ниже на 50% по сравнению с 2012 годом.
Выводы
В принципе Т2 - это время, предоставляемое электростанции в межремонтный период для устранения накапливающихся в процессе эксплуатации мелких неисправностей. Но при этом должно проводиться и техническое обслуживание ряда ответственных или "проблемных" узлов, имеющих сниженную надёжность. Однако на практике из-за стремления обеспечить выполнение заданий по рабочей мощности в подавляющем большинстве случаев лимит Т2 оказывается исчерпан неплановыми остановами, при которых прежде всего ремонтируется повреждённой элемент и устраняются дефекты, препятствующие пуску и дальнейшей нормальной эксплуатации. Для целевого технического обслуживания времени не остаётся, и не всегда готовятся и имеются ресурсы.
63
Сложившееся положение можно исправить, если использовать в практике следующие рекомендации:
• поверхности нагрева как важный элемент, определяющий надёжность котла (энергоблока), нуждаются в профилактическом техническом обслуживании;
• планирование работ должно производиться не только под зафиксированную в годовом графике дату, но и под факт непланового (аварийного) останова котла или энергоблока;
• регламент технического обслуживания поверхностей нагрева и объем предстоящих работ должен быть определён и доведён до всех исполнителей заранее не только до даты ожидаемого по плану останова, но и аналогично заблаговременно к любому возможному ближайшему аварийному (неплановому) останову;
• независимо от формы останова должен быть предопределён сценарий совмещения ремонтно-восстановительных, профилактических и диагностических работ.
Khayrullin F.F.
IMPROVE THE RELIABILITY OF POWER BOILERS HEATING SURFACES
Improved reliability through boiler maintenance and preventive measures. Accumulation of Article data on failures.
Keywords: boilers, reliability, operation, servicing of statistics failures.
64
