Обзор проблем в генераторах на примере энергетики Италии.
Цель статьи. Обзор особенностей эксплуатации, диагностики и ремонта в энергетике Италии.
Введение. Энергетика Италии имеет свои особенности, как и энергетика любой другой страны.
Она делится на чистую генерацию и на электростанции заводов, которые, прежде всего, призваны обеспечивать нужды самого предприятия, а потом уже излишки продавать системе. А так как Италия является одним большим нефтеперерабатывающим заводом, используя свое географическое положение – буфера на пути арабской нефти в Европу, то и энергетика в основном заводская. Она росла и развивалась вместе с заводами и поэтому представляет собой большой набор генераторов с мощностями от 8 до 280 МВА, как с обычными паровыми турбинами, так и с газотурбинными установками. Есть интересные машины, у которых активная и реактивная нагрузки могут быть одинаковыми, правда мощности при этом не велики – до 38 МВА. Это объясняется тем, что у нефтезаводов большое потребление реактивной энергии. В таких режимах у генератора дополнительно нагружается по току обмотка ротора, а по вибрации крайние пакеты железа статора. Если с вибрацией заводы изготовители более- менее справляются, то перегрев роторов, это всеобщая проблема, т.к. абсолютное большинство генераторов воздушного охлаждения.
Анализ тепловизионных процессов в генераторах воздушного охлаждения.
Любые, даже малые, отклонения в работе охладителей, в период высоких внешних температур приводят к перегреву генератора, особенно ротора и далее – к повреждению изоляции обмотки. И такие случаи не единичны – это система.
|
|
|
|
Рис.1. Монтаж термограммы корпуса генератора со стороны зала контроля. У генератора 2 плоских горизонтальных охладителя под «брюхом», при этом правый работает нормально, а левый, при одинаковом протоке воды, работает хуже – так как забит по внешней стороне пылью и пухом. |
|
|
|
|
|
Рис. 2. Термограмма неравномерного охлаждения корпуса генератора. При проверке определен дефект задвижки на сливе воды из охладителя. |
Формы сигналов от разрядных явлений в роторе, снятые на различных машинах, различных производителей, в различных местах страны очень похожи по форме и отличаются только амплитудами, которые зависят от степени нарушения изоляции.
|
|
||
|
Рис. 3. Зафиксированы сигналы в роторе генератора, мощностью 144 000 МВА, воздушного охлаждения, электростанция нефтеперерабатывающего завода. При ремонте выявлены следы подгаров в центральной части ротора. |
||
|
|
||
|
Рис. 4. Генератор, мощностью 38 000 МВА, воздушного охлаждения, электростанция нефтеперерабатывающего завода. Зафиксированы сигналы в роторе генератора, при работе с реактивной мощностью 21 МВА. Данный тип генераторов способен работать с реактивной мощностью, равной активной. Разработана программа испытаний с изменением нагрузки (реактивной и активной) и определения режима безопасной эксплуатации на период ОЗМ. |
Особенности организации ремонтов генераторов.
На новых станциях, система очистки воздуха доведена до нужных кондиций и проблема перегрева роторов стоит не так остро, зато есть другие беды.
В отличие от российской энергетики, у итальянцев не существует понятия текущих, средних и капитальных ремонтов. Периодичность и глубину ремонта определяют по показаниям диагностики, а с какой периодичностью делается диагностика, зависит от специалистов эксплуатирующих машину. Конкретных сроков выяснить не удалось ни в одной компании (знаю случаи, когда машины не разбирались по 7-8 и даже 10 лет). Большинство работает до серьезных ремонтов турбины, тогда вскрывают торцевой щит со стороны возбудителя, осматривают и если визуально не найдено ничего серьезного, то на этом ремонт и заканчивается. Ремонт с выводом ротора достаточно редкая процедура в Италии.
Такая работа на износ приводит к ослаблению креплений обмотки статора и появлению пазовых разрядов. И даже имея информацию о наличии пазовых разрядов, являющихся следствием ослабления крепления стержней, ни кто не спешит останавливать машину в ремонт, а все стараются оттянуть это время как можно дольше, проверяя тренды в развитии пазовых разрядов, приглашая различные диагностирующие фирмы.
|
|
|
|
Рис. 5. Генератор тепловой станции мощностью 87,715 МВА, зафиксирован пазовый разряд на 24 часа. |
|
|
|
|
|
Рис. 6. Генератор на металлургическом заводе мощностью 25 000 МВА, зафиксирован пазовый разряд на 12 часов. |
Другая проблема - желание производителя занять нишу более мощных машин, которое приводит к тому, что неправильно рассчитанная конструкция ведет к выходу магнитных полей наружу и значительному разогреву отдельных участков корпуса ( местами до 2400С). При тепловизионном контроле генератор иногда выглядит как новогодняя елка. Причем ситуация на соседних блоках аналогичная - генераторы новые и одного производителя и нагревы имеют одинаковые.
Пока генераторы новые, значимых разрядных явлений не фиксируется, но в скором времени, вероятно, появятся разряды, свидетельствующие о проблемах в изоляции обмотки и пластин пакета.
|
|
|
|
Рис. 7. Симметричные нагревы корпуса генератора, со стороны турбины и со стороны возбудителя в зоне окончания пакета активной стали. |
|
|
|
|
Рис. 8. Нагревы болтовых соединений и болтов, вкрученных в корпус до 2000С, причем болтов сталь немагнитная. |
|
|
|
|
Рис. 9. Нагрев перемычки между верхней и нижней частью до 2400С. |
В энергетике Италии, единичные мощности, в сравнении с российскими, невелики. Генераторы с мощностью, превышающей 300МВА, вообще единичны. Для производителей, представленных в Италии - это самые мощные машины в линейке и как все пилотные машины имеют недостатки и недоработки, но большая часть, все же, связана с роторами. Даже в том редком случае, когда машины 240 МВА оказались водородными, проблемы были выявлены, так же в роторе, но не в самой обмотке, а в узле перехода от токосъемных колец к токоподводам внутри ротора. Причем у 3-х машин сразу. Производителю об этом известно, но периодические замены деталей приводят к тем же результатам. Особенность данных генераторов такова, что разобрать их с выводом ротора большая проблема, так как они 2-х турбинные – с одной стороны газотурбинная установка, а с другой - обычная паровая турбина и доступ есть только к щеточному аппарату. Для выведения ротора необходим демонтаж паровой турбины, а это не одно и тоже, что демонтаж одного подшипника.
Все выше перечисленные проблемы энергетики Италии, хорошо видны при диагностике, даже если затруднен доступ к торцевым щитам и температура в помещении около 800С.
Эффективность работы мониторингов, установленных на генераторах.
На большинстве генераторов установлены системы для контроля разрядной активности и вибрационный контроль. Это системы разных производителей и разной степени оснащенности автоматикой, но есть одно общее качество – мне неизвестно ни одного случая, чтобы кто-то ею хоть один раз воспользовался или хотя бы один специалист с завода смог вывести данные в любом виде. Эти системы устанавливаются на заводе для снижения цены страховки и тут же благополучно забываются. Нынешнее стремление российских компаний в тепловой энергетике приобрести импортные генераторы воздушного охлаждения, сразу привело к ожидаемому результату - выходу из строя ротора, попытке замены по гарантии, тяжбе со страховыми компаниями и т.д. Машина, как я знаю, до сих пор не в работе.
Самоуспокоенность, от того что генератор оборудован системами мониторинга, чаще всего выбранными не вами, приводит к различной степени проблемам. Так как без человека, способного оценить работу мониторинга, проанализировать тренды и работоспособность датчиков и главное, имеющего на это достаточно свободного времени – данные системы мертвы. Обязательно нужно учитывать тот факт, что сроки службы любых мониторингов существенно короче сроков эксплуатации самой машины, как в физическом смысле, так и в морально-техническом. Поэтому их нужно периодически заменять на новые, так как меняется сам подход к оценке физических процессов, протекающих в машинах, меняется элементная база в датчиках и электронике, а стоимости систем мониторинга, обычно таковы, что этих средств хватило бы на привлечение специализированных организаций на годы в перед.
