Дорогие читатели! Многим из вас, конечно же, известно имя, к большому сожалению, уже покинувшего нас легендарного специалиста в области тепловой энергетики ― Владимира Бенциановича Какузина. Я был лично знаком с Владимиром Бенциановичем и без преувеличения могу сказать, что многие мои знания о рынке и работе компаний теплоэнергетического сектора были заложены именно им. Вот уже год, как не стало Какузина. Он ушел тихо, можно сказать, не беспокоя никого и не поднимая суеты вокруг себя. Я часто бывал в доме четы Какузиных и помню, как Владимир Бенцианович, восседая в кресле и глядя в сторону, мог часами рассказывать об истории тепловой энергетики нашей страны, мог поделиться мнением о нынешнем рынке и новых конструкциях, которые мы представляли на его суд. Он следил за всеми тенденциями и с интересом обсуждал их. Какузин творил до последнего дня...
В ряде номеров «Вестника арматурщика» мы публиковали некоторые из его поздних работ ― руководство по эксплуатации и применению теплоэнергетической арматуры. Эти статьи вызвали большой резонанс среди наших читателей и, по отзывам, стали полезными для многих специалистов. Просто так оборвать публикации мы не захотели и нашли один из последних трудов В. Б. Какузина, в котором он постарался дать оценку ситуации на рынке теплоэнергетики в 2014 году. В данной статье вы сможете найти краткий обзор основных типов трубопроводной арматуры, российских производителей, занимающихся выпуском этой продукции, рассмотрение основных конструкций и их преимуществ. Если у вас возникнут какие-то предложения, мнения и замечания по поводу прочитанного, вы можете написать об этом в нашу редакцию. Надеемся, что данный материал поможет вам лучше ориентироваться на российском арматурном рынке, как и другие труды этого великого человека помогают отрасли даже после его ухода. Когда-то сам Какузин сказал мне: «Именно дела и поступки создают человеку имя. Поэтому важно, чтобы эти дела и поступки были полезными и добрыми».
Игорь Юлдашев, главный редактор
От надежности арматуры в значительной мере зависит безопасность и экономичность работы основного энергооборудования, а каждый его останов связан с большими финансовыми потерями. Ниже рассмотрим рынок трубопроводной арматуры, которая может быть использована на объектах электроэнергетики.
Энергетическая арматура длительное время выпускалась предприятиями бывшего Министерства энергетического машиностроения: Чеховским заводом «Энергомаш» (ЧЗЭМ), производственным объединением «Красный котельщик» (ТКЗ, г. Таганрог) и производственным объединением «Сибэнергомаш» (БКЗ, г. Барнаул). Она разрабатывалась специально для работы на ТЭС по техническим заданиям, выданным организациями, проектирующими электростанции. ЧЗЭМ выпускал арматуру высоких параметров (свыше PN 100), ТКЗ и БКЗ ― на номинальное давление до PN 100. Энергетическая арматура составляет примерно 20–25 % от общего количества установленной на ТЭС арматуры. Арматура общепромышленного назначения предназначена для эксплуатации во всех отраслях народного хозяйства. Она изготовляется большим количеством предприятий. Наиболее крупными и хорошо зарекомендовавшими себя являются «Пензтяжпромарматура» (г. Пенза), «Тяжпромарматура» (г. Алексин), «Знамя Труда» (г. Санкт-Петербург), Благовещенский арматурный завод (Республика Башкортостан).
Длительное время ЧЗЭМ был основным и практически единственным поставщиком арматуры высоких параметров для тепловых и атомных электростанций. Продукция этого завода охватывала все типы арматуры высокого давления: запорные клапаны (вентили), задвижки, регулирующие и дроссельные клапаны, предохранительные устройства.
Отсутствие на рынке конкуренции приводило к тому, что ЧЗЭМ не стремился совершенствовать выпускаемую продукцию. Технические характеристики арматуры этого завода не всегда отвечали и не всегда отвечают реальным условиям ее эксплуатации на ТЭС. Однако производственная база завода обеспечивала потребности энергетики в арматуре высоких параметров даже в восьмидесятые годы, в период максимального ввода новых энергетических мощностей.
В настоящее время на рынке появились новые предприятия, поставляющие на ТЭС арматуру высоких параметров. Конечно, по техническому оснащению, объему и номенклатуре выпускаемой продукции конкурировать с ЧЗЭМ эти предприятия не могут. Однако в части регулирующей арматуры и редукционно-охладительных установок они существенно потеснили на рынке этот завод. К таким предприятиям относятся ЗАО «НПО Флейм» (г. Санкт-Петербург), ЗАО «Союз-01» (г. Москва), ЗАО «Импульс» (г. Волгодонск), ЗАО «Машиностоитель» (г. Чехов) ОАО «Благовещенский арматурный завод». Кроме того, по разработкам ЧЗЭМ организовали выпуск арматуры для энергетики ОАО «Тяжпромарматура» (г. Алексин), «Аркор» (г. Москва), ЗАО «РОУ» (г. Барнаул) и некоторые другие компании.
Запорные клапаны высокого давления
Задвижки
Кроме того, разработана более надежная конструкция узла соединения обоймы со шпинделем. Представляет интерес конструкция затвора задвижки Ду 100, выпускаемой ЗАО «НПО Флейм» (см. рис. 2). Опытно-промышленный образец задвижки отработал на Киришской ГРЭС нормативное количество циклов «открыто-закрыто» с сохранением полной герметичности. По информации «НПО Флейм», таких задвижек к настоящему времени в эксплуатации находится более 100 штук. Претензиями от заказчиков изготовитель не располагает.
Регулирующие питательные клапаны котлов (РПК)
На энергоустановках до критического давления для подачи воды в котел используются электронасосы с нерегулируемым числом оборотов привода, а следовательно, и нерегулируемым давлением на напоре насоса. Это приводит к тому, что на подавляющем числе энергоустановок РПК длительно работают при больших перепадах давлений, доходящих при работе котлов на нагрузках 30 % до 80–90 бар. В растопочном режиме перепад давлений на узлах питания котлов доходит до 200 бар.
Решение проблемы надежного питания котлов до критического давления на многих ТЭС нашли путем внедрения поворотно-дисковых клапанов, оснащенных разгрузочными устройствами.
Наибольшее распространение на ТЭС России получили клапаны с разгрузочным устройством, размещенным внутри золотника. Клапаны такого типа поставляются фирмами «Флейм», «Союз-01». Клапаны с разгрузкой с помощью утолщенного штока серии 1260 выпускал одно время ЧЗЭМ. Однако конструкция оказалась неудачной из-за большого выталкивающего усилия штока, воспринимаемого подшипником. Сколько таких РПК в настоящее время находится в эксплуатации ― сказать трудно, так как идет планомерная замена их на изделия НПО «Флейм» и «Союз-01».
РПК серии 1416 производства ЧЗЭМ выпускаются в двух модификациях: со встроенным электроприводом и с управлением от отдельно стоящего МЭО (см. рис. 3 а и 3 б). Клапаны с наружной разгрузкой предприятиями России не изготовляются. Но на некоторых ТЭС (Благовещенская ТЭЦ (Башкортостан), Новосибирская ТЭЦ-4, Орловская ТЭЦ) хорошо зарекомендовали себя клапаны такого типа, поставленные предприятием «Белэнергоремналадка» (Республика Беларусь).
На котлах сверхкритических параметров, которыми оснащаются энергоблоки 250, 300, 500, 800 и 1200 МВт, для подачи питательной воды в котел используются питательные насосы с турбоприводом, которые позволяют регулировать давление на напоре насоса. Благодаря этому на большинстве энергоблоков перепад давлений на РПК не превышает 20 бар. Поэтому на них достаточно надежно работают шиберные клапаны. Однако и на этих блоках появилась тенденция внедрения на узлах питания котлов поворотно-дисковых клапанов: Конаковская, Киришская и Костромская ГРЭС заменяют установленные на узлах питания котлов шиберные клапаны поворотно-дисковыми клапанами фирмы «Флейм».
Регулирующие клапаны впрысков
В современных котельных установках основным средством регулирования температуры перегретого пара котлов является впрыск в пар по тракту котла охлаждающей воды. На прямоточных котлах в качестве охлаждающей воды используется питательная вода, отбираемая перед регулирующим питательным клапаном котла.
На барабанных котлах на большинстве ТЭС регулирование температуры перегретого пара осуществляется впрыском в тракт котла собственного конденсата. Условия работы регулирующих клапанов на линиях впрыска этих котлов существенно отличаются от условий работы клапанов впрыска на прямоточных котлах. Если на прямоточных котлах проблема состоит в обеспечении надежной работы клапанов при работе их в условиях больших перепадов давлений, то на барабанных котлах при использовании для охлаждения пара собственного конденсата стоит проблема обеспечения пропуска через клапан требуемого расхода воды из-за работы его в условиях небольших перепадов давлений (до 10 бар).
Установленные на большинстве котлов игольчатые и плунжерные клапаны в таких условиях работают неудовлетворительно. Технические характеристики клапанов затрудняют включение автоматических регуляторов температуры. Опыт эксплуатации показал, что на отечественных ТЭС проблема регулирования температуры перегретого пара котлов может быть решена применением для этой цели поворотно-дисковых клапанов. Поэтому на ТЭС находят широкое применение поворотно-дисковые клапаны углового типа, изготовляемые НПО «Флейм». В качестве привода в этих клапанах используются встроенные МЭО ― МЭОФ 250/25-0,25 Чебоксарского завода электроники и механики. Такого типа клапаны изготовляются и фирмой «Союз-01». Поворотно-дисковые клапаны различных модификаций длительное время успешно эксплуатируются на линиях впрыска котлов Сургутской ГРЭС-2, Киришской ГРЭС, Псковской ГРЭС, ТЭЦ 15 и ТЭЦ-21 Ленэнерго и ряде других ТЭС. На Сургутской ГРЭС-2 на линиях впрысков находится в эксплуатации свыше 50 таких клапанов.
Клапаны рециркуляции питательных насосов
Повсеместно на линиях рециркуляции питательных насосов устанавливаются запорные клапаны производства ЧЗЭМ. Проблема надежности этих клапанов носит глобальный характер: клапаны выходят из строя в течение 4–6 месяцев (в зависимости от уровня эксплуатации). Один из аспектов специфики работы клапанов ― на линии рециркуляции срабатывается перепад давления 200–350 кгс/см2. Попытка на некоторых станциях монтировать клапан после дроссельного набора только усугубляет ситуацию: клапан работает в двухфазной среде со всеми вытекающими последствиями. Направление подачи среды (на седло или под седло) на длительности работы клапана практически не сказывается. Проблемой повышения надежности клапанов рециркуляции насосов в течение ряда лет настойчиво занималось НПО «Флейм» и достигло определенных успехов. Сначала в производство был запущен клапан серии РК 113 поворотно-дискового типа. Срок его эксплуатации существенно увеличился по сравнению с запорными клапанами, однако клапан имел два существенных недостатка: весил более 100 кг, что весьма ощутимо для трубопровода DN 50 мм, и стоил почти втрое дороже запорного клапана. Последняя модификация клапана РК 113А, выпускаемая в настоящее время, отработала более 2 лет, кое-где более 30 циклов «пуск-останов». Массогабаритные характеристики клапана, включая электропривод, аналогичны запорному клапану.
Импульсно-предохранительные устройства
Включают в себя импульсный (ИК) и главный предохранительные клапаны (ГПК). Для защиты котлов высокого давления (Рр ≥ 9,8 МПа) ИК и ГПК изготовляются ЧЗЭМ. Импульсные клапаны этих ИПУ имеют рычажно-грузовую нагрузку, оснащены электромагнитным приводом. Закрытие на ЧЗЭМ литейного производства поставило ТЭС в затруднительное положение. Проблема эта решена чеховским заводом «Машиностоитель», ЗАО «АРМЭКС», барнаульскими фирмами ЗАО «РОУ» и ЗАО «АМК». ЗАО «НПО Флейм» провело сертификационные приемочные испытания ИК с пружинной нагрузкой и электромагнитным приводом.
Арматура трубопроводов собственных нужд обвязки подогревателей
Клапаны непрерывной продувки
Проблемы, связанные с регуляторами линий непрерывной продувки, те же, что и на линиях рециркуляции питательных насосов: необходимость срабатывать большой перепад давления ΔP=Рб–Рр , где Рб ― давление в барабане, Рр ― давление в расширителе непрерывной продувки. Если пренебречь сопротивлением трубопровода от барабана котла до клапана, величина которого не превышает 5 кгс/см2, то на линии срабатывается ≈ 100 150 кгс/см2. Ситуация осложняется двумя факторами: сбрасываемая из барабана вода находится на линии насыщения, то есть через клапан будет течь двухфазная среда, и вода содержит значительное количество солевых включений. Использование на линиях непрерывной продувки клапанов любого типа при отсутствии методики расчета дроссельных наборов за клапаном ― неэффективно. Клапаны игольчатого типа, аналогичные применяемым на линиях впрыска, обладают тем же недостатками, из которых самым существенным является нестабильность расходной характеристики. Использование клапанов с двух-трехступенчатым дросселированием чаще всего ведет к тому, что клапан «схватывается» шламом и перестает управляться. Оптимальным является решение НПО «Флейм»:
1) В качестве регулирующего использовать клапан поворотно-дискового типа.
2) Во избежание «засаливания» шламом проходных сечений регуляторов при их достаточно небольших Kv≈0,7–2,5 м3/час (в зависимости от расхода на продувку) клапан комплектуется фильтром.
3) Клапан и дроссельный набор рассчитываются как единое целое по собственной методике. При заполнении ТЗ заказчик должен иметь в виду, что система продувки работает удовлетворительно только в расчетном режиме.
Опубликовано в «Вестнике арматурщика» № 8 (28) 2015
Размещено в номере: "Вестник арматурщика" № 8 (28) 2015
