Организация ремонтов газотурбинных установок

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ НП «ИНВЭЛ»

Организация эксплуатации и технического обслуживания

Нормы и требования

Дата введения 2008-10-31

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения стандарта организации — ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения». Стандарт гармонизирован по отдельным требованиям с международными стандартами.

Сведения о стандарте

РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический институт» (ОАО «ВТИ»)

ВНЕСЕН Центральной комиссией по техническому регулированию ОАО РАО «ЕЭС России»

ВЗАМЕН СТО 17330282.27.040.002-2008 (Приказ ОАО РАО «ЕЭС России» N 326 от 06.03.2008)

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт организации:

— является нормативным документом, устанавливающим требования технического и организационного характера, направленные на обеспечение безопасной и эффективной эксплуатации газотурбинных установок тепловых электрических станций;

— предназначен для применения организациями, выполняющими работы по наладке, эксплуатации и техническому обслуживанию оборудования газотурбинных установок тепловых электрических станций;

— базируется на применении международных, национальных стандартов, стандартов организаций и нормативных документов федеральных органов исполнительной власти, устанавливающих требования к организационным принципам, техническим характеристикам и порядку действий персонала при эксплуатации и техническом обслуживании ГТУ тепловых электрических станций;

— гармонизирован со следующими международными/европейскими нормами в части требований:

а) к техническим характеристикам турбин энергетических установок — со стандартами ИСО 3977* части 1-11. Газовые турбины. Требования к поставке;

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

б) к испытаниям газотурбинных установок ТЭС — со стандартами ИСО 2314:1989, 2314:1989, 1:1997 (Турбины газовые. Приемочные испытания. С изменением N 1);

в) к техническим характеристикам и безопасности тепломеханического оборудования:

— со стандартами ИСО 7919-4-99, (Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Газотурбинные агрегаты);

— ИСО 10816-4 (Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях, ч.4. Газотурбинные установки);

г) к экологическим характеристикам:

— со стандартами ИСО 6190:1988. Акустика. Измерение и оценка уровней шума при работе газотурбинной установки;

— ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ.

1.2 Настоящий стандарт организации распространяется на стационарные энергетические газотурбинные установки (ГТУ) мощностью более 1 МВт, работающие по открытому циклу, в том числе на ГТУ с конвертированными судовыми и авиационными двигателями.

1.3 Настоящий стандарт организации устанавливает порядок, правила и технические показатели организации эффективной эксплуатации оборудования газотурбинных установок при обеспечении его надежности и безопасности.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 1.4-2004 Стандарты организаций. Общие положения

ГОСТ Р 1.5-2004 Стандарты национальные Российской Федерации. Правила построения, изложения, оформления и обозначения

ГОСТ 29328-92 Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия

ГОСТ Р 52200-2004 (ИСО 3977-2:1997) Установки газотурбинные Нормальные условия и номинальные показатели

ГОСТ 20440-75 Установки газотурбинные. Методы испытаний

ГОСТ Р 52527-2006 (ИСО 3977-9:1999 Установки газотурбинные. Надежность, готовность, эксплуатационная технологичность и безопасность

ГОСТ Р ИСО 11042-1-2001 Установки газотурбинные. Методы определения выбросов вредных веществ

ГОСТ 5542-87 Газы горючие для промышленности и коммунально-бытового назначения. Технические условия

ГОСТ 305-82 Топливо дизельное. Технические условия

ГОСТ 9972-74 Масла нефтяные турбинные с присадками. Технические условия

ГОСТ 25864-88* Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации и общие требования к проведению измерений

* Вероятно ошибка оригинала, здесь и далее по тексту. Следует читать: ГОСТ 25364-88. На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 25364-97. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ Р ИСО 10816-4-1999 Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях, ч.4. Газотурбинные установки

ГОСТ Р ИСО 7919-4-99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Газотурбинные агрегаты

ГОСТ Р 52526-2006 Газотурбинные установки с конвертируемыми авиационными двигателями. Контроль состояния по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях

ГОСТ 12.1.012-78* ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 12.1.012-2004, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности

ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ 9.014-78 Единая система защиты от коррозии и старения. Временная противокоррозионная защита изделий

ГОСТ Р 1.12-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Термины и определения

ГОСТ 23660-79 Система технического обслуживания и ремонта техники. Обеспечение ремонтопригодности при разработке изделий

ГОСТ Р 51852-2001 (ИСО 3977-1). Установки газотурбинные. Термины и определения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», опубликованному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 авария: Разрушение сооружений и (или) технических устройств, применяемых на опасном производственном объекте; неконтролируемые взрыв и (или) выброс опасных веществ.

3.2 автоматизированные системы управления: Системы, оснащенные средствами вычислительной техники, осуществляющие заданные им функции в сочетании с системами автоматического управления или без них.

3.3 автоматическое управление: Управление техническим процессом или его частью или осуществление отдельных функций с использованием микропроцессорной техники, вычислительной техники и управляемыми ими по заданным программам исполнительными механизмами.

3.4 базовая номинальная мощность газотурбинной установки: Наибольшая длительная мощность ГТУ при нормальных условиях, развиваемая при ее использовании в базовом режиме.

3.5 безопасность: Отсутствие недопустимого риска.

3.6 владелец: Юридическое лицо (предприятие), на балансе которого находится опасный производственный объект, и руководство которого несет юридическую, административную и уголовную ответственность за безопасную его эксплуатацию.

3.7 выхлопные газы ГТУ: Продукты сгорания топлива на выходе из ГТУ.

3.8 газотурбинная установка: Конструктивно-объединенная совокупность газотурбинного двигателя, газовоздушного тракта, системы управления и вспомогательных систем.

3.9 газотурбинный двигатель: Часть газотурбинной установки, состоящей из газовой турбины, компрессора (компрессоров), камер сгорания, систем управления и вспомогательных агрегатов.

3.10 газотурбинная установка простого цикла: Газотурбинная установка, термодинамический цикл которой состоит только из следующих друг за другом процессов сжатия, нагрева и расширения рабочего тела.

3.11 газотурбинная установка открытого цикла: Газотурбинная установка, в которую воздух поступает из атмосферы, а выхлопные газы отводятся в атмосферу.

3.12 газотурбинная установка с независимой силовой турбиной: Газотурбинная установка, в которой силовая турбина механически не связана с компрессором.

3.13 газотурбинная установка с конвертированным двигателем: Газотурбинная установка, в состав которой входит один или несколько транспортных газотурбинных двигателей.

3.14 гарантийные (или гарантированные) показатели: Связанные между собой показатели экономичности, надежности и экологичности оборудования, которые гарантируются поставщиком или подрядчиком при поставке оборудования.

3.15 гарантийные условия или условия гарантий: Внешние условия (относительно оборудования), при которых обеспечиваются гарантийные показатели оборудования.

3.16 индивидуальные испытания: Испытания узла или системы ГТУ проводимые вне состава ГТУ.

3.17 комплексное опробование: Испытание, проводимое для проверки совместной работы основных агрегатов и всего вспомогательного оборудования под нагрузкой.

3.18 нормальные условия для определения технического уровня и сравнения показателей газотурбинных установок: Параметры воздуха в плоскости входного фланца компрессора:

— полное давление — 101,325 кПа

— полная температура — 15 °С

— относительная влажность — 60%.

Статическое давление выхлопных газов в плоскости выходного фланца газовой турбины или регенератора — 101,325 кПа.

Температура охлаждающей воды перед ГТУ — 15 °С.

Теплота сгорания газообразного топлива (100% метан) — 50000 кДж/кг.

Теплота сгорания жидкого топлива — 42000 кДж/кг.

3.19 максимальная мощность газотурбинной установки: Предельно допустимая по условиям прочности мощность газотурбинной установки, развиваемая ею при низких температурах всасываемого воздуха.

Источник

Сервисное обслуживание

На фото: Средний ремонт. Оршанская ТЭЦ. (инспекция горячего тракта)

На данный момент, в условиях ограниченности и высокой стоимости энергоносителей необходимо постоянно модернизировать и реконструировать существующие генерирующие мощности. Правильность внедрения газотурбинных технологий ни у кого не вызывает сомнений, т.к. экономичность энергоблоков при внедрении газотурбинных установок (ГТУ) существенно увеличивается.

После ввода ГТУ в эксплуатацию перед собственником оборудования встает вопрос обслуживания и ремонта газовых турбин. Компании-производители предъявляют жесткие требования к эксплуатирующей организации по соблюдению регламента обслуживания газовых турбин и ГТУ.

Это делается для того, чтобы гарантировать надежную работу. Несмотря на то, что сегодня в энергосистеме Российской Федерации эксплуатируются энергетические ГТУ различных производителей (General Electric, Alstom, Mitsubishi, Siemens, Ansaldo); различных поколений, классов, с различными конструкциями камер сгорания, горелок, систем защиты ротора и статора турбин от перегрева – средний срок между чередующимися инспекциями равен 8000-12000 EOH (эквивалентных часов эксплуатации).

Таким образом, при нормальной эксплуатации ГТУ один раз в год-полтора для любой модели ГТУ должна проводится инспекция.

Диагностика ГТУ по периодичности

По периодичности и объемам работ инспекции (ремонты) делятся на следующие виды:

A-Инспекция

Рис. 1. Осмотр бороскопом горелочной камеры GT13E2

A инспекция — инспекция частей камеры сгорания (CI – Inspection). Включает оценку общего состояния частей камеры сгорания, тракта горячих газов, входа компрессора и лопаток компрессора без разборки турбины с применением специальной техоснастки – бороскопа (в связи с этим инспекция А в инструкциях называется бороскопическая (BI – Boroscope Inspection).

Необходима для определения фактического объема работ для последующей В или С-инспекции. Включает проведение минимальных рекалибровок и регулировок при необходимости.

Итог: получение отчета о состоянии двигателя, который включает в себя рекомендации по дальнейшей эксплуатации и обслуживанию.

При бороскопической инспекции нет необходимости в разборке блока (возможно только вскрытие части камеры сгорания (CI+TP removal), (TP – Transition Piece).

Визуальный доступ к лопаточному аппарату осуществляется через люки для бороскопа в корпусе турбины, а для лопаток впускного направляющего аппарата и последних ступеней турбины доступ осуществляется обычно через лазы в корпусе воздухозаборника и выхлопного диффузора соответственно.

В-инспекция

Рис. 2. Измерение зазоров 1-й ступени компрессора через ВНА. Alstom GT13E2

В-инспекция — инспекция тракта горячих газов и камеры сгорания (HGP – Hot Gas Path Inspection) – для разных моделей ГТУ включает разный объем. Может включать такой же тип проверок, как и А-инспекция, но в несколько большем объеме (т.е. можно обойтись только бороскопом).

Для других моделей, согласно регламенту, может быть запланирована замена некоторых частей горячего тракта и камеры сгорания.

В любом случае, объем работ и необходимость замены частей уточняется при проведении инспекции.

С-инспекция

Рис. 3. Установка ротора ГТУ Alstom GT13E2

С-инспекция – главная инспекция (MI – Major Inspection) – полная разборка и ревизия турбины, включая компрессор. Включает в себя проверки всех внутренних компонентов, защитного и контрольного оборудования, оборудования для мониторинга газотурбинного блока.

Основные части после разборки проходят визуальный, и, при необходимости, контроль неразрушающими методами. Проводятся запланированные работы по замене и восстановлению комплектующих (часть из которых определяется в процессе проведения визуальных инспекций типа А и В, часть по регламенту).

Время простоя при проведении инспекции С может оказаться больше планового, но этот риск может быть уменьшен при проведении надлежащего планирования.

Стоит обратить внимание, что для ГТУ упомянутая ранее жесткость требований производителей к соблюдению регламентного обслуживания обусловлена тем, что точный ресурс безаварийной работы самых ответственных узлов (таких как части камер сгорания, лопаточный аппарат турбин ГТУ, части термобарьерных элементов и покрытий) на сегодняшний день не поддается расчету. (Все математические модели, используемые при конструировании данных узлов ГТУ имеют очень большое количество допусков).

Поэтому, если производитель требует замену лопатки 1-ой ступени через 40000 часов, то это значит, что она должна быть заменена даже при отсутствии критических дефектов, поскольку развитие в ней имеющихся повреждений и поведение материала при дальнейшей эксплуатации не поддается моделированию и может быть разрешено только при согласии владельца.

На большинстве ГТУ, эксплуатируемых в Российской Федерации, в разной степени отсутствует достаточный объем технологической документации и специальной оснастки, необходимой для того, чтобы полностью, не обращаясь к заводам-изготовителям, выполнить весь типовой объем работ инспекций ГТУ.

В интересах эксплуатирующих организаций не быть сильно зависимыми от заводов-изготовителей в столь важном вопросе, как обслуживание и ремонт основного оборудования. В связи с этим рекомендуется на правах покупателей потребовать от поставщиков ГТУ обеспечение всем необходимым комплектом документации и специальной оснастки.

Это даст возможность самостоятельного выбора обслуживающей компании. На сегодняшний день у большинства собственников ГТУ этот выбор существенно ограничен.

Ремонт и обслуживание ГТУ от DM Energy

Основная задача DM Energy – предоставить организации, эксплуатирующей ГТУ, возможность самостоятельного принятия решения, как обслуживать и проводить ремонт оборудования.

Поставки комплектующих, запасных частей, расходных материалов, необходимого инструмента, и, самое главное, предоставление высококвалифицированного персонала для проведения сервиса – перечень возможностей, которые получает эксплуатирующая организация для реализации текущих сервисных задач.

Компания DM Energy проводит обслуживание и ремонт газовых турбин в строгом соответствии с регламентом завода — изготовителя. DM Energy предоставляет как полный комплекс работ по долгосрочному обслуживанию и ремонту газовых турбин и ГТУ, так и отдельные его части: предоставление шеф-инженеров, полевого персонала, инструментов, расходных материалов, запасных частей и т.д.

Полный комплект ремонтной документации на ГТУ должен, кроме прочего, включать:

подробное описание технологической последовательности и требований к выполнению необходимых работ при выполнении плановых инспекций, предусмотренных регламентом завода-изготовителя, с указанием инструментов и приспособлений, необходимых для конкретных этапов ремонтных работ и измерений (тех. процесс, ТИ);
критерии оценки ресурса всех узлов и деталей ГТУ, а также их состояния и пригодности к эксплуатации (критерии дефектовки, ТУ);
поузловые и сборочные чертежи узлов и частей ГТУ, а также сложных сборных приспособлений для ремонта;
полный комплект формуляров измерений, которые должны производиться при плановых регламентных инспекциях ГТУ (А, В, С и проч.) с описанием всех технических требований завода-изготовителя к измеряемым параметрам;
перечни необходимых инструментов, приспособлений, расходных материалов, необходимых для выполнения работ по плановому обслуживанию и ремонту, которые должны быть подробными (без использования понятия «комплект», либо с подробными описаниями указанных «комплектов»). Они должны содержать информацию, позволяющую однозначно идентифицировать указанные в перечнях позиции (рыночное наименование, краткие технические характеристики, компанию-изготовитель инструмента или материала);
перечни узлов и деталей, которые должны быть планово заменены при обслуживании и ремонте, а также перечни з/ч, рекомендуемых к постоянному наличию при эксплуатации.

Ремонт повреждений частей газотурбинной установки

Возвращаясь к возможным дефектам частей ГТУ и их устранению, отметим, что основные причины возникновения дефектов в частях ГТУ следующие: высокотемпературная коррозия, разрушения из-за вибрации, термические деформации, механический и эрозионный износ, несоблюдение требований по топливоподготовке.

Характер повреждений, вызываемых указанными причинами, в большинстве случаев позволяет обнаружить их только методами неразрушающего контроля, а устранить – сваркой. Более подробно о некоторых возможных повреждениях частей ГТУ:

Ремонт трещины в сопловом направляющем аппарате турбины

Рис. 4. Трещина в сопловом направляющем аппарате турбины

Трещина в сопловом направляющем аппарате турбины (рис. 4) — растрескивание вызвано термическими циклами «нагрев-остывание».

Размер трещины превышает допустимые пределы, и данный сегмент должен быть заменен в ближайшее время, независимо от сроков плановой инспекции.

Данный дефект может быть устранен посредством выборки трещины, последующей сварки, механической и термической обработки и нанесением термобарьерного покрытия на заключительном этапе. В последующем отремонтированный сегмент может быть использован для замены аналогичного поврежденного;

Ремонт выходной кромки лопатки компрессора

Рис. 5. Повреждения выходной кромки лопатки компрессора

Повреждения выходной кромки лопатки компрессора (рис. 5) — часто встречается на рабочих лопатках первых ступеней компрессоров ГТУ.

Причиной появления подобных «забоин» является попадание в проточную часть посторонних предметов. Конкретные повреждения не превышают допустимые пределы и могут быть устранены при ближайшей плановой инспекции ручной механической обработкой;

Ремонт лопаток 1-й ступени газовой турбины

Рис. 6. Повреждение лопаток 1-й ступени турбины (эрозионный износ входной кромки)

Повреждение лопаток 1-й ступени турбины (рис. 6) — состояние рабочих лопаток на снимке характерно для большинства рабочих лопаток 1-ых ступеней тракта горячих газов ГТУ, отработавших до очередной С-инспекции, и подлежащих замене.

Данное состояние соответствует нормальному износу и вызвано совокупным воздействием указанных выше причин;

Ремонт жаровых труб

Рис. 7. Повреждения жаровых труб. Износ и деформации

Повреждения жаровых труб (рис. 7) — приведенные повреждения (оплавление, деформация) патрубков жаровых труб в зоне соединения с трубками перекрестного розжига свидетельствуют о превышении допустимых температур выхлопных газов в данной зоне.

Причины могут быть различные, но при обнаружении подобных дефектов, они должны быть установлены и устранены в ближайшее время. Конкретное повреждение находится в допустимых пределах и может быть устранено;

Ремонт горелочных устройств

Рис. 8. Загрязнение и эрозия топливораздающих отверстий горелочных устройств

Загрязнение и эрозия горелочных устройств (рис. 8) — состояние на снимке характерно для большинства горелочных устройств ГТУ, отработавших до очередной B — инспекции. Загрязнение топливораздающих отверстий связано с некачественной подготовкой топливного газа.

Загрязнение приводит к неравномерности температурного поля на выходе из турбины, и как следствие, повреждениям лопаток турбины.

Загрязнение и эрозия лопаток 1-ой ступени компрессора

Рис. 9. Загрязнение и эрозия лопаток 1-ой ступени компрессора

Загрязнение и эрозия лопаток 1-ой ступени компрессора (рис. 9) — состояние рабочих лопаток на снимке характерно для большинства рабочих лопаток 1-ых ступеней компрессоров ГТУ отработавших до очередной С-инспекции.

Конкретные загрязнения оцениваются как значительные, удаляются при проведении инспекции вручную неабразивным материалом. Подобный уровень загрязнения свидетельствует о неудовлетворительной работе систем КВОУ.

Обслуживание и ремонт газотурбинных установок сегодня

Сегодня энергосистема несет существенные валютные затраты из-за обслуживания и ремонта газовых турбин и ГТУ с использованием услуг зарубежных компаний. Так стоимость услуг специалистов заводов-изготовителей и крупных зарубежных сервисных компаний составляет крупную сумму в долларах США за день работы.

Вместе с тем, необходимо отметить, что затраты на ремонтное обслуживание газовых турбин и газотурбинного оборудования состоят из двух основных составляющих: затрат на приобретение запасных частей, расходных материалов и оплаты услуг ремонтно-технических специалистов.

Стоимость запасных частей составляет порядка 80-90% от стоимости всех затрат на ремонтно-эксплуатационное обслуживание. При этом для обеспечения надежной работы высокотехнологичного оборудования, которым является газовая турбина, и гарантированного соответствия всех ее характеристик заявленным заводом-изготовителем при поставке, требуется приобретать только оригинальные запасные части у заводов- изготовителей данного оборудования.

Сдерживающим фактором в развитии обслуживания и ремонта газовых турбин и ГТУ является отсутствие в отрасли единой политики, направленной на достижение озвученной выше общей цели. Нет единой позиции в отношении вопроса организации обслуживания и ремонта ГТУ. Каждый владелец оборудования решает вопрос обслуживания и ремонта самостоятельно, порой способами, позволяющими выполнить только краткосрочные задачи в ущерб долгосрочной выгоде.

Для любой организации, эксплуатирующей ГТУ, важнейшее значение имеет выбор компании, которая будет проводить ремонт. Опыт проведенных работ и отзывы заказчиков показывают, что DM Energy – правильный выбор!

«Статья написана при участии господина Лабковича Д., технического персонала компании DM Energy и специалистов Mechanical Field Support B.V. (Голландия)

Ремонт насосного оборудования и запчастей ГТУ

Обслуживание и ремонт газовых турбин состоит из целого комплекса мероприятий, необходимых для обеспечения слаженной и …

Источник

Организация ремонтов газотурбинных установок

Ремонт газотурбинных установок

Основные поломки газотурбинных установок. и ремонт таковых