Гидростанция для сервоприводов паровой турбины 100 МВт ТЭС «Максимо Гомес» CTR-KV-D0089

Для стабильной работы паровой турбины большой мощности требуется точное регулирование подачи пара и гарантированное выполнение защитных функций при возникновении нештатных ситуаций. От надежности гидравлической части системы регулирования и защиты зависит возможность безопасного управления турбиной, выполнения аварийных остановов и предотвращения повреждения основного энергетического оборудования.

Гидростанция CTR-KV-D0089 разработана для гидравлического питания сервоприводов, входящих в состав гидравлической части системы регулирования и защиты (ГЧСРиЗ) паровой турбины мощностью 100 МВт на ТЭС «Максимо Гомес» (Куба).

Система обеспечивает работу сервоприводов регулирующих клапанов, стопорных клапанов, обратных клапанов линии ХПП и отсечного клапана отбора пара из турбины. Гидростанция гарантирует выполнение операций открытия и закрытия клапанов, включая аварийное срабатывание защит, в установленные временные интервалы.

Особенности системы регулирования и защиты турбины

Гидравлическая часть системы регулирования и защиты выполняет сразу несколько функций. В штатном режиме она обеспечивает управление регулирующими органами турбины и поддержание требуемых режимов работы энергетического оборудования.

При возникновении аварийных ситуаций система должна обеспечить быстрое закрытие клапанов и безопасную остановку турбины. Поэтому требования к надежности оборудования значительно выше, чем для обычных промышленных гидросистем.

При проектировании CTR-KV-D0089 особое внимание было уделено резервированию критически важных узлов, контролю состояния рабочей жидкости и обеспечению отказобезопасной работы оборудования.

Инженерная задача: гидравлическое питание сервоприводов турбины

В рамках проекта требовалось создать гидростанцию, способную обеспечивать непрерывную работу системы регулирования и защиты турбины в режиме 24/7 и сохранять работоспособность при отказе отдельных компонентов.

Основными задачами проекта являлись:

• гидравлическое питание всех исполнительных механизмов ГЧСРиЗ;
• обеспечение аварийного закрытия клапанов;
• резервирование основных элементов системы;
• поддержание высокой чистоты рабочей жидкости;
• непрерывный контроль технического состояния оборудования;
• обеспечение безопасной эксплуатации турбины в штатных и аварийных режимах.

Резервирование и Fail Safe в системе регулирования турбины

Для достижения требуемых показателей надежности в составе гидростанции реализован комплекс специальных решений.

Основные и резервные функции обеспечиваются двумя независимыми мотор-насосными группами. Дополнительно выполнено резервирование датчиков давления, температуры и уровня рабочей жидкости.

Для защиты турбины от нештатных ситуаций применен специальный блок безопасности с логикой Fail Safe. При возникновении отказов система автоматически инициирует перевод стопорных клапанов в безопасное положение, что исключает риск неконтролируемого вращения турбины и обеспечивает возможность безопасного останова агрегата.

Дополнительным элементом обеспечения надежности является гидроаккумулятор, способный поддерживать необходимый расход рабочей жидкости даже при остановке насосного оборудования.

Все краны с ручным управлением оснащены датчиками положения рукояток, что позволяет контролировать фактическое состояние арматуры из системы управления турбиной.

Конструкция гидростанции для сервоприводов турбины

Гидростанция выполнена с использованием гидравлической аппаратуры, взаимозаменяемой с современными зарубежными и отечественными аналогами.

Все металлические элементы конструкции изготовлены из нержавеющей стали. Такое исполнение обеспечивает высокую коррозионную стойкость оборудования и увеличивает срок его эксплуатации.

В качестве рабочей жидкости используется пожаробезопасная гидравлическая жидкость HFDU, применяемая в энергетическом оборудовании с повышенными требованиями к пожарной безопасности.

Основной и резервный силовые агрегаты построены на базе регулируемых аксиально-поршневых насосов с регуляторами постоянного давления и электродвигателей, рассчитанных на питание от сети переменного тока частотой 60 Гц.

Для поддержания стабильной температуры рабочей жидкости предусмотрен контур кондиционирования, включающий пластинчатый водяной теплообменник и отдельный винтовой насос.

Одной из особенностей проекта стала система контроля состояния рабочей жидкости. Гидростанция обеспечивает поддержание 6 класса чистоты масла по ГОСТ 17216-2001. Для этого используются высокоэффективные системы фильтрации и постоянный мониторинг состояния рабочей среды.

Контроль класса чистоты рабочей жидкости и содержания воды выполняется электронным датчиком, информация от которого передается в систему управления турбиной. Это позволяет своевременно выявлять ухудшение состояния рабочей жидкости и предотвращать повреждение гидравлических компонентов.

Тонкость фильтрации напорных фильтров составляет 6 мкм, а фильтров контура циркуляции и охлаждения — 5 мкм.

Дополнительно гидростанция оснащена датчиками давления, температуры, уровня рабочей жидкости и контроля состояния фильтрующих элементов.

Основные технические характеристики

• объем бака — 1000 л;
• номинальное давление — 160 бар;
• номинальный расход — 70 × 2 л/мин (при частоте сети 60 Гц);
• мощность электродвигателей — 37 × 2 кВт;
• рабочая жидкость — пожаробезопасная жидкость HFDU;
• основной и резервный силовые агрегаты;
• регулируемые аксиально-поршневые насосы;
• гидроаккумулятор аварийного питания;
• тонкость фильтрации напорных фильтров — 6 мкм;
• тонкость фильтрации фильтров контура циркуляции и охлаждения — 5 мкм;
• исполнение из нержавеющей стали;
• система Fail Safe для аварийной защиты турбины;
• непрерывный режим эксплуатации 24/7.

Область применения

• гидравлические части систем регулирования и защиты паровых турбин;
• энергетические установки большой мощности;
• тепловые электростанции;
• системы управления регулирующими и стопорными клапанами;
• проекты модернизации турбинного оборудования.

В рамках проекта была создана гидростанция для системы регулирования и защиты турбины мощностью 100 МВт, сочетающая функции управления исполнительными механизмами и обеспечения безопасности энергетического оборудования. 

Примененные решения по резервированию, контролю качества рабочей жидкости и реализации логики Fail Safe позволяют сохранять работоспособность системы при отказе отдельных компонентов и обеспечивать безопасную остановку турбины в аварийных режимах эксплуатации.