Разработка технических решений по выбору схемы замены барабанов, выработавших ресурс

Замена барабана является сложным технологическим решением и может включать в себя различные варианты технического перевооружения (реконструкции), в зависимости от множества факторов, таких как результатов обследования, наличия подъемной техники, качества подъездных путей, компоновки котельного отделения главного корпуса и ряда экономических вопросов. А также несет в себе, как экономически, так и технически сложную задачу, связанную с возможностью замены устройства, которое расположено на самой высокой отметке в котельном отделении. Компанией ПАО «Мосэнерго» в рамках научно-исследовательской работы для обеспечения максимально длительного срока эксплуатации паровых энергетических котлов при замене главного сепарационного устройства были выделены три варианта замены сепарационного устройства: аналогичный барабан, выполненный из стали импортного производства марки WB36; альтернативная схема с малым барабаном и батареей выносных циклонов; установка безбарабанной схемы, основанной на многоступенчатой схеме испарения и состоящей из батареи циклонов. Также проведен анализ материалов, которые используются в сепарационных устройствах на данный момент, такими являются сталь 16 ГНМ и 16 ГНМА, и их сравнение со сталью импортного производства WB36. Каждый из вариантов имеет свой ряд преимуществ и недостатков, которые будут проанализированы по следующим критериям: массогабаритные характеристики, предполагаемая необходимость в подъемной технике; гидравлические потери, предполагаемые изменения в автоматике котла; относительные затраты на выполнение проекта, анализ и управление рисками. В данной статье будут представлены рекомендации по выбору варианта решения замены барабана, которое может стать основополагающим в дальнейшем продлении ресурса и осуществлении надежной и безопасной работы котельного оборудования.

1. Зройчиков Н.А., Горбуров Д.В. Комплексное обоснование замены барабанов, отработавших свой срок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XVII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 2 марта 2017 г.). М.: МЭИ, 2011. Т. 3. С. 98.

2. Байдакова Н.В., Афонин А.В., Благочиннов А.В. Разработка алгоритма реализации ремонтной программы паровых котлов и турбин ТЭС по техническому состоянию энергетического оборудования // Надежность и безопасность энергетики. 2021. Т. 14. № 1. С. 40–44. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2021-14-1-40-44.

3. Попов А.Б. О предельных сроках эксплуатации энергетического оборудования // Энергетик. 2021. № 2. С. 8–14. https://doi.org/10.34831/EP.2021.18.78.002.

4. Федоров А.И., Петров И.П., Тоболь Д.А. Анализ влияния конструкции и состояния внутрикотловых устройств на надежность работы барабанных котлов // Электрические станции. 2006. № 6. С. 65–73.

5. Ларькин И.С., Овчинникова С.М. Анализ принципов сепарации в котлоагрегатах с точки зрения энергетической эффективности // Огарев-Online. 2014. № 23. [Электронный ресурс]. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-printsipov-separatsii-v-kotloagregatah-stochki-zreniya-energeticheskoy-effektivnosti (12.03.2022).

6. Молдареева М.Д. Обзор сепарационных устройств барабанных котлов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXVII Междунар. науч.- техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 11–12 марта 2021 г.). М.: Радуга, 2021. С. 877.

7. Мынкин К.П. Сепарационные устройства паровых котлов. М.: Энергия, 1971. 192 с.

8. Бузников Е.Ф. Циклонные сепараторы в паровых котлах. М.: Энергия, 1969. 248 с.

9. Ланин А.А., Дьяков Ю.Г., Рева В.В. Влияние технологии сварочного ремонта на хрупкую прочность барабанов высокого давления // Энергетик. 2018. № 4. С. 14–17.

10. Sultanov M.M., Baidakova N.V., Afonin A.V. Analysis of the technical condition of the equipment of generating systems // Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 1035. Р. 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1035/1/012004.

11. Гринь Е.А. Хрупкие разрушения барабанов котлов высокого давления – основные причины и способы предотвращения // Теплоэнергетика. 2008. № 2. С. 40–45.

12. Махутов Н.А. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. М.: Машиностроение, 1981. 272 с.

13. Гринь Е.А., Анохов А.Е., Зеленский A.B., Федина И.В. Исследование металла барабанов паровых котлов из стали 16ГНМ после длительной эксплуатации // Теплоэнергетика. 2010. № 6. С. 37–42.

14. Ожигов Л.С., Митрофанов А.С., Толстолуцкая Г.Д., Василенко Р.Л., Руденко А.Г., Ружицкий В.В. [и др.]. Комплексные исследования металла барабанов котлов тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 2017. № 5. С. 40–47. https://doi.org/10.1134/S004036361705006X.

15. Султанов М.М., Байдакова Н.В., Афонин А.В. Анализ оценки технического состояния оборудования генерирующих систем // Альтернативная и интеллектуальная энергетика: матер. II Междунар. науч.-практ. конф. (г. Воронеж, 16–18 сентября 2020 г.). Воронеж: ВГТУ, 2020. С. 312–313.

16. Косинов Ю.П., Романов А.А., Трофимов Ю.В. Совершенствование ремонта энергетического оборудования для обеспечения надежной его эксплуатации за пределами паркового ресурса и сроков службы / Тригенерация [Электронный ресурс]. URL: http://www.combienergy.ru/stat/691-Sovershenstvovanieremontaenergeticheskogo-oborudovaniya (12.03.2022).

17. Grabchak E.P. Assessment of technical condition of power equipment in digital economy // Safety and reliability of the electric power industry. 2017. Vol. 10. Iss. 4. Р. 268–274. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2017-10-4-268-274.

18. Kuryanov V.N., Sultanov M.M., Kuryanova E.V., Skopova E.M. Mathematical model of the processes of restoration of power equipment in power systems by criterion of the index of technical condition // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1683. Р. 042041. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1683/4/042041.

19. Sultanov M.M., Tyagunov M.G., Baydakova N.V. Procedure for assessment of technical condition of equipment of generating systems taking into account control effects on the basis of data management complex of monitoring and diagnostics system // Journal of Physics Conference Series. 2020. Vol. 1683. Iss. 4. Р. 042035. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1683/4/042035.

20. Kokorin E.L., Khalyasmaa A.I. Electrical equipment condition based maintenance strategy // International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering. 2016. https://doi.org/10.1109/ICEPE.2016.7781439.

21. Султанов М.М., Аракелян Э.К., Шестопалова Т.А., Смирнов А.А., Горбань Ю.А. Усовершенствование информационного обеспечения надежности и безопасности энергетического оборудования современных генерирующих систем на основе цифровой технологии «Блокчейн» // Новое в российской электроэнергетике. 2019. № 1. С. 6–13.

22. Моисеев Д.О., Охлопков А.В. Исследование особенностей эксплуатации паровых энергетических котлов при замене главного сепарационного устройства // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXVIII Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (г. Москва, 17–19 марта 2022 г.). М.: Радуга, 2022. С. 705.