Сооружение и ремонт ГПА

Таблица 2.

Уровни вибрации контролируемых узлов импортных ГПА

2. Технология проведения ремонтных работ

2.1. Средний ремонт агрегатов

2.1.1. Ремонт зоны горения

Этот вид ремонта имеет определяющее значение для поддержания работоспособности агрегата в процессе эксплуатации, так как проверки, проводимые при ремонте зоны горения, дают возможность устранить первопричины различных видов разрушений проточной части турбины. Состояние таких компонентов зоны горения, как топливные форсунки, переходные патрубки, оказывает большое влияние на формирование температурного поля перед сопловым аппаратом ТВД. В турбоагрегатах это температурное поле оценивается по показаниям термопар, установленных в выхлопной шахте. Температура газов, отходящих от турбины, измеряется 18 термопарами, 12 из которых являются рабочими и подают постоянный сигнал в систему регулирования турбины, а 6 – контрольными повышенной точности и служат для срабатывания системы защиты. Согласно действующим инструкциям, обслуживающий персонал цеха обязан ежедневно контролировать состояние температурного поля с построением круговых диаграмм, характеризующих распределение температур. Рекомендации заводов- изготовителей и накопленный опыт эксплуатации позволяют утверждать, что состояние участка горения можно считать удовлетворительным, если разность между любой из измеренных температур и средней температурой на выхлопе будет не более 14-24оС.

В чем же заключается основная опасность температурного перекоса? Известно, что воздействие температуры на тело вызывает в нем температурные деформации расширения  при нагреве и сжатия  при охлаждении. Допустим, что рабочее тело, выходящее из одной камеры сгорания, имеет более низкую температуру, чем у соседних. Тогда рабочая лопатка ротора, которая является самым нагруженным элементом турбины, входя в зону действия дефектной камеры, будет сжиматься, охлаждаясь, а выйдя из нее  расширяться в зоне работы нормальной камеры сгорания. Это расширение  сжатие будет происходить 7100 раз в минуту, именно такова частота вращения ротора. Подобного рода деформации называются термоциклическими.

Под действием термоциклических деформаций быстро начинают развиваться усталостные микротрещины, и достаточно минимального внешнего воздействия в виде удара посторонних частиц, чтобы произошел отрыв части пера, который ведет за собой лавинообразное разрушение соседних лопаток турбины.

Чаще всего первопричиной перекоса является нарушение распределения потока топливного газа. Это нарушение может возникать из-за неудовлетворительной очистки топливного газа, характеризующейся повышенным содержанием в ней примесей в виде пыли и конденсата.               Примеси вызывают эрозионный износ или отложение на стенках калиброванных отверстий наконечников топливных форсунок, что меняет характеристики пламени. В практике эксплуатации имели место случаи, когда невнимательное отношение обслуживающегося персонала к периодической проверке состояния отверстий в форсунках топливного газа приводило к такому разрушению жаровых труб, переходных патрубков, лопаточного аппарата, которое делало их полностью неремонтопригодными.

Анализ диаграмм температурного поля на выхлопе дает возможность изучить динамику изменения состояния зоны горения, определить степень влияния мероприятий ремонтного характера на состояние температурного поля с тем, чтобы возможно было в дальнейшем прогнозировать безотказную работу турбины. После выведения агрегата в ремонт и проведения подготовительных работ следует приступить к разборке зоны горения. К моменту ремонта должны быть подготовлены средства маркировки деталей зоны горения.

Опыт показал, что наилучшим средством маркировки являются металлические жетоны с выбитыми на них номерами деталей. Эти жетоны должны укрепляться мягкой (медной или алюминиевой) проволокой на снимаемых деталях. Запрещается маркировать детали зоны горения и тракта горячих газов карандашами, красками на масляной основе, вследствие того, что свинец, содержащийся в них, вызывает окисление при высокой температуре материала эти деталей. Все детали  зоны горения, за исключением крепежа и прокладок, маркируется в соответствии с местом установки. Нумерация всех камер сгорания единая: камерой I считается верхняя левая камера, смотря по ходу газа, счет камер идет против часовой стрелки.

В случае замены деталей ремонтным комплектом заменяемые детали можно не маркировать, но на деталях, отправляемых в ремонт, следует всегда указывать наработку в часах и число пусков с зажиганием.

При ремонте зоны горения производится не только разборка камер сгорания ГТУ, но и демонтаж верхней половины воздухосборника с целью осмотра и замены переходных патрубков. Разборку начинают с демонтажа трубопроводов топливного газа, соединяющих общий кольцеобразный коллектор и форсунки камер сгорания. Под коллектор следует установить опору для того, чтобы форсунка, снимаемая последней, не воспринимала дополнительную нагрузку от его веса. После этого снимаются свечи зажигания, индикаторы пламени и форсунки, вынимаются жаровые трубы.

Для выемки жаровых труб следует сначала снять стопоры пламеперекидных труб, после снятия пламеперекидные трубы продвигаются в соседние камеры сгорания, и освобожденные жаровые трубы по одной вынимаются из корпусов. Перед демонтажом верхней половины воздухосборника необходимо поочередно снять корпуса камер сгорания № 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10 для того, чтобы через освободившиеся отверстия в стенке воздухосборника вынуть переходные патрубки, расположенные ниже горизонтального разъема турбоблока. Укрепив корпус на тали, снимают соединительные болты с фланцев патрубков, находящихся снаружи пламеперекидных труб, и при помощи накидной головки, удлинителя и ключа-трещотки выворачивают болты крепления корпусов камер сгорания к воздухосборнику. После отсоединения корпус перемещается вперед и снимается с установки.

Корпуса камер сгорания № 1, 2 и 11, 12 снимаются вместе с верхней половиной корпуса воздухосборника. Разборка зоны горения заканчивается операцией демонтажа переходных патрубков.

После разборки детали зоны горения проверяются на наличие дефектов. При этом особое внимание следует уделить осмотру основного элемента зоны горения  жаровым трубам. Они проверяются на наличие прогаров, термического воздействия в виде изменения цвета металла, трещин и следов фрикционного износа. Пламеперекидные трубы проверяются на наличие обгорания концов и фрикционного износа колец, трещины встречаются реже. Стопоры пламеперекидных труб в основном подвергаются износу в месте соприкосновения с кольцом трубы. Как уже говорилось, состояние отверстий наконечников топливных форсунок часто служит причиной всех дальнейших нарушений в работе агрегата. Примеси в топливном газе оседают на стенках отверстий в виде плотного налета, от которого отверстия очищают изнутри с применением при необходимости растворителя. После очистки размер отверстия следует проверить калибрами П=5,280,025 и НЕ=5,330,025. Наконечники с диаметрами отверстий, превышающими 5,33 мм, бракуются. Если кромки отверстий изнутри оказались притупленными, то их следует заточить путем обработки дна наконечника коническим шлифовальным кругом с торцовой рабочей поверхностью. При замене наконечника форсунок камер сгорания следует обратить внимание на способ их контровки. Наконечник предохраняется от самоотвинчивания контровочной шайбой , которая после его затяжки завальцовывается в трех местах в пазы, выполненные в смежных поверхностях корпуса и наконечника. Для разгибания шайбы требуется приложение крутящего момента в 380-420 Нм, повторное использование шайбы не допускается.

У свечей зажигания должна быть проверена работа механизма втягивания центрального электрода втягивание должно происходить плавно, для проверки можно использовать бытовые весы  безмен. Заедания могут быть вызваны износом пружины или металлографитного уплотнения поршня свечи. При необходимости их следует заменить.

Особое внимание следует уделить состоянию сварных швов корпусных деталей, особенно это касается корпуса топливной форсунки. На месте вероятного появления трещины следует произвести керосиновую пробу с обмеливанием швов либо использовать методы цветной дефектоскопии. Также тщательно должны быть проверены сварные швы трубопроводов топливного газа. Перемещение пружинных уплотнений жаровых труб, связанное с тепловым расширением и вибрацией, вызывает износ внутренней поверхности колен камер сгорания. Колена следует осмотреть, пользуясь источником освещения. В случае износа, превышающего допустимые нормы, может понадобиться демонтажа колена с заменой внутренней части.

Сборка зоны горения выполняется в порядке, обратном разборке. Если детали зоны горения не заменялись, установку их следует вести, строго придерживаясь маркировки, присвоенной при разборке. Следует также обратить внимание на следующие характерные моменты:

            пламеперекидные трубы должны заходить во втулки жаровых труб с перекрыванием не   менее 3 мм, причем конец пламеперекидной трубы не должен выступать над внутренней поверхностью обечайки;

            асбометаллические прокладки «Флекситал» не подлежат вторичному использованию, их нельзя фиксировать липкой лентой или бакелитом;

            затяжку болтов крепления фланцев топливных форсунок следует выполнять после установки трубопроводов топливного газа и выверки положения фланцев; после пуска ГТУ следует проверить разъемы корпусных деталей на отсутствие продувов, обращая особое внимание на фланцы трубопроводов топливного газа.

2.2. Ремонт тракта горячих газов

Суть этого вида ремонта заключается в оценке состояния наиболее нагруженных деталей турбины: сопловых аппаратов и рабочих лопаток ТВД и ТНД по истечении 2-3 лет непрерывной работы и проведении, если необходимо, их ремонта. На графике (рис.1) изображены кривые ухудшения состояния соплового аппарата ТНД в зависимости от срока эксплуатации детали по данным завода-изготовителя. Кривая I показывает состояние сопла без проведения промежуточного ремонта, кривая II  с промежуточным ремонтом. Из графика видно, что при проведении ремонта срок службы соплового аппарата может быть увеличен вдвое. Для осуществления ремонтных операций проводится частичное вскрытие турбоблока, позволяющее, если необходимо, заменить детали, техническое состояние которых не может обеспечить нормальной эксплуатации ГТУ.

Рис. 1. Кривые изменения состояния сопловых лопаток ТНД в зависимости от времени их наработки t:

I, II  кривые изменения состояния лопаток соответственно без ремонта, с промежуточным ремонтом; А  состояние лопаток, соответствующее оптимальной стоимости ремонта; В  состояние лопаток, характеризующееся ускоренным старением (ухудшением механических свойств); С  состояние лопаток, требующее их замены