Главная \ Проекты \ Курская АЭС

Новости

Курская АЭС

PDFСкачать PDF


Нормативные ссылки

В работе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2477-65 Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды

ГОСТ 2517-85 Нефть и нефтепродукты. Метод отбора проб

ГОСТ 6370-83 Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей

ГОСТ 7822-75 Масла нефтяные. Метод определения растворенной воды

ГОСТ 12068-66 Масла нефтяные. Метод определения времени деэмульсации

ГОСТ 17216-2001 Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей

ГОСТ 24614-81 Жидкости и газы, не взаимодействующие с реактивом Карла Фишера. Кулонометрический метод определения воды

ГОСТ Р 50554-93 Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний

СТО 1.1.1.01.0678-2007 Основные правила обеспечения эксплуатации атомных станций

РД ЭО 1.1.2.05.0444-2009 Требования к эксплуатации, организации и проведению испытаний трансформаторных и турбинных масел на атомных станциях

КФ2-01.000.00-001П Паспорт, руководство по эксплуатации. Комплекс фильтров очистки диэлектрических жидкостей (ФОДЖ) КФ2-01

Программа испытаний фильтра очистки турбинных масел типа ФОДЖ, приближенных к условиям эксплуатации на эн.бл. № 3 Курской АЭС, ИНВ. № 457/14


Введение

Одним из ресурсов, используемых в процессе генерации и распределения, является масло. Очевидно, что масло не является непосредственным средством производства, однако оно выполняет функции, без осуществления которых работа основного оборудования, такого как трансформаторы и турбоагрегаты, не представлялась бы возможной. Само масло выполняет различные функции: смазочную, теплоотводную, изоляционную. Квалифицирование масла как ресурса обусловлено необходимостью периодического его обновления в силу объективного процесса загрязнения. Действительно в процессе эксплуатации маслу свойственно наполняться загрязнителями различного размера и состава. Обусловлено это естественным износом подвижных частей оборудования (в турбоагрегатах), процессом окисления масла, не герметичностью маслобаков маслосистем и сложными химическими реакциями, происходящими внутри трансформаторного оборудования. Последние факторы приводят к образованию и накоплению влаги в толще масла. Кроме того, изоляционные обмотки трансформаторов имеют тенденцию к разрушению, в результате чего продукты их распада остаются в масле. В конце концов, само масло имеет тенденцию к старению, это в том числе означает, что добавки и присадки, содержащиеся в масле, выполнив свои функции, выпадают в виде шлама.

Как результат, мы видим разнообразные группы загрязнителей: металлические фрагменты, продукты старения масла в виде растворенного шлама, вода, продукты коррозии, силикаты, бумажные волокна изоляции обмоток, продукты окисления, газы, кислоты и т.п. Представляется очевидным, что упомянутые выше загрязнители негативно влияют на условия работы основного оборудования, в силу неполноценности выполнения маслом его функций и не просто снижают эффективность процесса генерации, но и приводят к отказам [1].

Существующие установки по очистке энергетических масел, основанные на методах центрифужного отделения, фильтрации сетками, фильтрами и адсорбентами обеспечивают удаление частиц размером свыше 5 мкм.

Было также установлено, что количество частиц размером менее 5 мкм может стать недопустимо большим и привести к непоправимым последствиям. Например, европейский норматив СETOP RP 92 H устанавливает регламентацию содержания частиц размером:

Очевидно, что при таких маленьких зазорах содержание частиц размером 5 мкм недопустимо. В противном случае появляется риск аварийного останова турбины из-за отказа системы регулирования.

Кроме того, существует определенный уровень насыщения масла загрязнителями, по достижении которого, липкие полярные продукты окисления начинают оседать на внутренних поверхностях оборудования, образуя лаковый слой, на который потом налипают остальные загрязнители, что приводит к еще более быстрому старению масла и возникновению проблем, описанных выше. Поскольку очистка масел от частиц размером 5 мкм и выше не обеспечивает должного уровня чистоты, невозможно таким способом очистки довести масло до состояния ниже уровня насыщения загрязнителями. Соответственно, налицо еще одна проблема - без останова оборудования, невозможно очистить внутренние поверхности маслобаков, а маслопровод вообще не поддается очистке.

Рис. 1. Пример образования лакового слоя на внутренних поверхностях оборудования. Фотография подвижных частей турбины
Рис. 2. Налипание продуктов окисления на внутренние поверхности оборудования, в том числе на обмотки

К сожалению, в данный момент проблема загрязнителей размером менее 5 мкм не получила должного освещения и, как следствие, практически не осознается отечественными предприятиями. Опыт нашей работы с главными инженерами станций показал, что лишь немногие отдают себе отчет о существовании такой проблемы, а многие и после объяснения не признают опасность использования неочищенного масла, не говоря уже о размерах загрязнителей.

Мелкие частицы, имеющие размер менее 5 мкм в большинстве своем являются поляризованными продуктами окисления. В силу своей заряженности, эти частицы имеют свойство притягиваться к стенкам внутренней поверхности оборудования, налипать на них и со временем образовывать изолирующий слой, который мешает отводу тепла из масла, что лишь катализирует процесс образования продуктов окисления, так как с повышением температуры норма окисления растет по экспоненте.

Более того, так как этот слой является липким (так называемый «лаковый» слой), на него налипают и другие, более крупные загрязнители, что в случае с подшипником турбины приводит к его повышенному износу, так как зазоры забиваются этими загрязнителями. И наконец, этот лаковый слой приводит к залипанию клапанов в системе регулирования турбины, что неизбежно вызывает останов оборудования [2].

Рис. 3. Фотография изношенного подшипника с отчетливо заметным лаковым слоем
Рис. 4. Клапан системы регулирования со следами лакового слоя

Исходя из вышеизложенного становится понятно, что игнорировать такую проблему нельзя и необходимо искать пути ее решения. Одним из таких путей может стать внедрение схемы электростатической очистки с использованием комплекса сверхглубокой очистки диэлектрических жидкостей ФОДЖ КФ2-01 [3].


1. Объект и цель испытаний

1.1. Объектом испытания является комплекс фильтров сверхглубокой очистки диэлектрических жидкостей типа ФОДЖ КФ2-01, изготовленный по ТУ 3616-001-34532579 – 2009 и предназначенный для очистки диэлектрических жидкостей от воды и частиц загрязнений, имеющих границу раздела фаз «загрязнение - очищаемая жидкость» и диэлектрическая проницаемость которых отличается от диэлектрической проницаемости очищаемой жидкости.

1.2. Комплекс фильтров ФОДЖ КФ2-01 состоит из двух последовательно соединенных агрегатов (Приложение А), в состав которых входит:

Очиститель ФО 30/60 ДЖ обеспечивает сверхглубокую очистку энергетических масел от загрязнений любой химической природы. Частицы загрязнений с размерным рядом от 5 мкм и менее удаляются из масла за счет электростатического взаимодействия. При взаимодействии внешнего электрического поля сложной конфигурации и поля частиц загрязнения, последние извлекаются из потока жидкости и прилипают к специальным ячейкам электростатического фильтра.

Осушитель ПАО-200 предназначен для удаления свободной и растворенной воды из турбинного масла путем перколяции внутри камеры агрегата с выводом влаги через каплеотделитель.

Автоматическая система управления и контроля АСК предназначена для директивного и автоматического управления процессами работы установки, а также контроля над соблюдением рабочих параметров, заложенных в принцип работы установки, в том числе параметров электрофильтров и защит.

1.3. Маслоочистительная установка с комплексом фильтров типа ФОДЖ КФ2-01 является элементом эффективной эксплуатации оборудования, не влияющей на безопасность, и относится:

1.4. Проведение испытаний комплекса фильтров для очистки диэлектрических жидкостей типа ФОДЖ КФ2-01 проводится с целью подтверждения соответствия заявленных характеристик оборудования в эксплуатационных условиях.

1.5. Результаты испытаний считаются удовлетворительными, если показатели качества эксплуатационного турбинного масла после очистки соответствуют требованиям РД ЭО 1.1.2.05.0444 в соответствии с установленным программой объёмом химического контроля:


2. Объём и условия проведения испытаний

2.1. Объём испытаний маслоочистительной установки КФ2-01 ФОДЖ-62 устанавливается на соответствие требованиям РД ЭО 1.1.2.05.0444-2009.

2.2. Требования к условиям проведения испытаний:

2.3. Параметры проведения испытаний:

2.4. Требования к качеству очищаемой жидкости:

2.5. Технологическая площадка для размещения установки должна соответствовать следующим требованиям:


3. Устройство и принцип работы установки

Принцип работы комплекса ФОДЖ КФ2-01 основан на принципе электростатической очистки и заключается в пропускании масла через электрическое поле сложной конфигурации, при котором полярные частицы осаждаются на электроды электростатических фильтров.

Рис. 5. Изображение ФТО (фильтр тонкой очистки) с пакетом фокусирующих электродов
Рис. 6. Изображение ФТО (фильтр тонкой очистки)

Очевидно, что заряженные мелкие частицы (продукты окисления) таким образом удаляются, чего невозможно добиться с помощью фильтрации. Так как масло очищается до уровня частиц размерами 0,1 мкм, это позволяет достигнуть уровня чистоты, который далек от уровня насыщенности. Соответственно, масло, уже очищенное, будет впитывать в себя отложения с внутренних поверхностей оборудования (за счет процесса диффузии), что позволит очищать и их, поэтому процесс очистки должен быть циклическим. Если подходить к процессу очистки ответственно, то нельзя не признавать несостоятельность методов очистки, обеспечивающих класс очистки от загрязнителей размером более 5 мкм.

Масло, очищенное до 0,8 мкм Масло, очищенное до 5 мкм
Рис. 7. Сравнительный анализ чистоты масла, проведенный на мембране с размером пор 0,4 мкм

Конечно, такая очистка не лишена смысла, но она не решает проблемы, возникающие в оборудовании из-за грязного масла, она их лишь отсрочивает, так как подобным образом не удастся очистить полностью внутренние полости маслосистемы.

Комплекс электростатических фильтров типа ФОДЖ обеспечивает сверхглубокую очистку энергетических масел от загрязнений любой химической природы на границе фаза-частица. Загрязненные частицы с размерным рядом от 5 мкм и ниже удаляются из масла, и это позволяет достичь уровня чистоты, который далек от уровня насыщенности загрязнениями. Соответственно масло, уже очищенное, будет впитывать в себя загрязнения с внутренних поверхностей оборудования (за счет диффузии). Поскольку внутри системы загрязнений и шлама в 3–5 раз больше, чем в толще масла (рис. 8), процесс сверхглубокой очистки масла должен быть цикличным.

Повышение ресурса технических систем турбин происходит путем обработки жидких смазывающих сред электростатическими полями сложной конфигурации. Установлено, что в процессе такой обработки происходит разрушение мицелярных структур поверхностно - активных веществ (ПАВ) на мономеры, что увеличивает их концентрацию в объеме смазочных сред и за счет этого интенсифицируется процесс формирования адсорбированной пленки ПАВ. Такие физические процессы при воздействии электростатических полей сложной конфигурации на смазочные среды приводят к изменению их структуры, и тем самым, трибосистема в большей мере сохраняет режим самоорганизации и, следовательно, её ресурс увеличивается [4].

Продукты износа и иных загрязнителей с размерным рядом от 0,1мкм и ниже являются стимуляторами и переносчиками структурированных молекулярных образований в жидких смазочных средах. Данные показывают, что за счет интенсификации адсорбционного процесса формируется смазочная пленка, многократно превышающая шероховатости и неровности поверхности трения, что позволяет паре трения перейти из режима граничной смазки в "полужидкостный" вариант, позволяющий создавать на граничном уровне локальную концентрацию параллельно ориентированных молекул ПАВ. Благодаря этому смазочный слой становится более "упакованным", полимолекулярного характера, а его толщина увеличивается [5]

3.1. Принципиальная гидравлическая схема комплекса фильтров типа ФОДЖ КФ2-01 представлена в приложении А .

3.2. Масло для очистки подаётся через входной патрубок (1). Насос (2) через электромеханическую задвижку с возвратным механизмом (3) подаёт масло в ФГО (4), предназначенный для отделения грубых частиц загрязнений и частично свободной воды. Из ФГО масло подаётся на осушку в осушитель ПАО (12) через электромеханическую задвижку (5). В осушителе ПАО масло через дроссель постоянной геометрии подаётся к распределителю распылителя, где происходит процесс удаления воды из масла.

3.3. Автомат поддержания уровня и гидрозатвор обеспечивают разделение масляно-воздушной смеси и выход влаги вместе с воздухом в атмосферу. Воздух подаётся в систему с помощью центробежного компрессора (13), установленного на гидрозатворе. Из гидрозатвора осушенное масло откачивается с помощью насоса (14) и подаётся для дегазации на газосепаратор (15), где происходит окончательное удаление воздуха из масла.

3.4. Масло через электромеханический клапан (6) подаётся в электрические фильтры тонкой очистки ФО 30/60 ДЖ ФТО (7), предназначенные для удаления микрочастиц загрязнения из масла. Расход масла из ФТО (7) регулируется дросселем (8). Очищенное масло возвращается в маслосистему через патрубок (18).

3.5. При отсутствии в масле воды с помощью АСК установка коммутируется таким образом, что масло из ФГО (4) подаётся непосредственно в ФТО (7) через электромеханические задвижки (5, 6) и после очистки возвращается в маслосистему.


4. Последовательность и порядок проведения работ

Последовательность и порядок проведения работ при испытаниях комплекса фильтров очистки диэлектрических жидкостей ФОДЖ КФ2-01 на ТГ-6 Курской АЭС осуществляется согласно «Программе испытаний фильтра очистки турбинных масел типа ФОДЖ, приближенных к условиям эксплуатации на энергоблоке № 3 Курской АЭС».


5. Ход проведения испытаний комплекса ФОДЖ

5.1. Специалисты компании ООО НПО «Микронинтер Сибирь» произвели предварительный осмотр комплексов ФОДЖ КФ2-01, в результате которого было принято решение о проведении ревизии комплекса и частичной его доукомплектации до соответствия нормам и требованиям завода-производителя ООО «Микронинтер Сибирь».

5.2. По завершении работ по осмотру, доукомплектации и отладке комплекса ФОДЖ было произведено его подключение к ГМБ-61 ТГ-6 согласно «Программе испытаний фильтра очистки турбинного масла ТП-22С на энергоблоке №3 Курской АЭС».

5.3. Перед пуском комплекса был произведен отбор проб для входного анализа из трех точек (на входе масла в комплекс, после выхода масла из комплекса ФОДЖ и маслобаке турбины), согласно требованиям программы. Температура турбинного масла составила 50°С. Производительность комплекса составляла 2,4 м3/час. Фото проб входного анализа представлены на (рис. 9).

5.4. В ходе проведения работ по шеф-монтажу и отладке класс промышленной чистоты удалось улучшить с 10 до 6 по ГОСТ 17216. Оценка динамики очистки масла осуществлялась комиссией, согласно приказа № 1518 от 24.07.2014 г. Концерна ОАО «Росэнергоатом».

5.5. В период проведения работ по шеф-монтажу и отладке комплекса ФОДЖ на ТГ-6 при работающем оборудовании энергоблока №3 Курской АЭС специалисты ООО НПО «Микронинтер Сибирь» произвели обучение обслуживающего персонала станции работе с комплексами типа ФОДЖ. По результатам проведенных работ было принято решение о постоянной работе комплекса до получения необходимых результатов испытаний и демонстрации технических возможностей комплекса ФОДЖ.

5.6. За отчетный период работы комплекса ФОДЖ с 01.09.2014 по 11.11.2014 масло из БГМ-61,62 откачивалось в ГМБ-61 7 раз (05.09.14; 13.09.14; 21.09.14; 09.10.14; 16.10.14; 25.10.14; 03.11.14). Отбор проб осуществлялся 1 раз в неделю. Результаты анализа проб представлены в таблице 1. Химический анализ, проб турбинного масла, проводился в лаборатории станции согласно РД ЭО 1.1.2.05.0444. При этом были проверены все используемые средства измерений на предмет проведения последнего метрологического испытания. В результате был достигнут 6 класс промышленной чистоты по ГОСТ 17216-01 (таблица 1). Фотография пробы масла представлена на рисунке 10.


6. Результаты выполненных работ

6.1. Сокращённый анализ показателей качества турбинного масла Тп-22С при проведении испытаний комплекса фильтров очистки диэлектрических жидкостей КФ2-01 ФОДЖ-62 представлен в таблице.

Таблица - Сокращённый анализ показателей качества турбинного масла Тп-22С при проведении испытаний комплекса фильтров очистки диэлектрических жидкостей КФ2-01 ФОДЖ-62

Дата отбора проб маселТочка отбора пробыКислотное число, мг КОН/гСодержание воды, %КПЧСодержание механических примесей, % отн.; 5 - 100 мкм;
41880ГМБ-610,13Отс.105 мкм - 91,1%
     10 мкм - 8,7 %
     25 мкм - 0,2 %
     50 мкм -0,0 %
     100 мкм – 0,0 %
41880ГМБ-61 на входе в ФОДЖ0,12Отс.95 мкм - 70,8 %
     10 мкм - 26,5%
     25 мкм - 2,4 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,4 %
41880на выходе ФОДЖ0,12Отс.65 мкм -74,0 %
     10 мкм - 22,8 %
     25 мк - 3,1 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41890ГМБ-610,13Отс.95 мкм - 90,4 %
     10 мкм - 9,3 %
     25 мкм - 0,2 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм – 0,1 %
41890ГМБ-61 на входе в ФОДЖ0,12Отс.85мкм - 71,3 %
     10 мкм - 23,3 %
     25 мкм - 5,4 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41890на выходе ФОДЖ0,12Отс.75 мкм - 80,1 %
     10 мкм - 10,7 %
     25 мк - 9,2 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41894ГМБ-610,13Отс.85 мкм - 94,7 %
     10 мкм - 5,0 %
     25 мкм - 0,3 %
     50мкм -0,0 %
     100мкм – 0,0 %
41894ГМБ-61 на входе в ФОДЖ0,12Отс.105 мкм - 87,6 %
     10 мкм - 12,3 %
     25 мкм - 0,1 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41894на выходе ФОДЖ0,12Отс.65 мкм - 64,3 %
     10 мкм - 14,3 %
     25 мк - 21,4 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41955ГМБ-610,12Отс.65 мкм - 87,8 %
     10 мкм - 11,0 %
     25 мкм - 1,2 %
     50 мкм -0,0 %
     100 мкм – 0,0 %
41955ГМБ-61 на входе в ФОДЖ0,12Отс.65 мкм -90,3%
     10 мкм - 8,3 %
     25 мкм - 1,4 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
41955на выходе ФОДЖ0,12Отс.65 мкм -61,9 %
     10 мкм - 31,0 %
     25 мкм - 7,1 %
     50 мкм - 0,0 %
     100 мкм - 0,0 %
Рис. 9. СФотографии пробы масла до очистки
Рис. 10. Фотографии пробы масла после очистки

7. Выводы и рекомендации


Выводы

По результатам проведенных работ был существенно улучшен с 10 до 6 класс промышленной чистоты (ГОСТ 17216). При этом из масла были удалены шламы и различные загрязнители, удалены загрязнители с внутренних поверхностей маслонаполненного оборудования.

Влагосодержание снизилось до показателей 0,02 % . Масло до проведения сверхглубокой очистки имело влагу более 0,03 % (наличие следов влаги ГОСТ 2476-65).

Применение армированных фильтров грубой очистки позволило сократить время удаления загрязнителей размерного ряда 5 - 10 мкм.

В ходе проведения работ обслуживающим персоналом станции осуществлялась доливка масла, при этом класс промышленной чистоты ухудшался с 8 по 10. Условиями эксплуатации масла в соответствии с требованиями п. 6.5.9 РД ЭО 1.1.2.05.0444 доливки в маслосистемы работающих турбоагрегатов производят маслом, отвечающим требованиям таблицы 6.3 РД ЭО 1.1.2.05.0444 , предъявляемым к маслам при их вводе в эксплуатацию. Рекомендуется доливки проводить свежим подготовленным маслом той же марки, что и масло, эксплуатируемое в маслосистемах турбоагрегатов.

Доведение класса промышленной чистоты с 10 по 6 и последующее позднее ухудшение до 7 класса говорит об очистке внутренних поверхностей маслонаполненного оборудования. Очистку следует осуществлять до полной стабилизации класса промышленной чистоты (5 класс по ГОСТ 17216-01), при этом мониторить состояние масла не менее двух недель, а при получении повторного значения (5 класс по ГОСТ 17216-01), очистку можно считать оконченной.


Рекомендации

  1. По результатам опытно-промышленной эксплуатации оборудования ФОДЖ на ТГ-6 принять решение о целесообразности внедрения комплексов ФОДЖ на всех турбоагрегатах и маслохозяйстве станции.
  2. С целью увеличения ресурса работы масла производить очистку масла и внутренних поверхностей маслонаполненного оборудования до 5 класса промышленной чистоты.
  3. Проводить сверхглубокую очистку масла идущего на долив.

Список использованных источников

  1. С.А. Гуназа «Проблемы эксплуатации энергетических масел», «Новое в Российской энергетике» М., № 1, 2005 г.;
  2. Курочкин А. С., Курочкин С. А., Львов Е. В., Осадчий В. Л. «Сверхглубокая очистка трансформаторного масла», «Новости энергетики и трансформаторостроения»;
  3. А.С. Курочкин, С.А. Курочкин, А.А. Ширяев «Схема сверхглубокой очистки и регенерации энергетических масел», патент на полезную модель № 102905;
  4. А.С. Курочкин, С.А. Курочкин. В.Л. Осадчий, А.А. Ширяев «Метод сверхглубокой очистки энергетических масел и внутренних поверхностей маслонаполненного оборудования как способ повышения надежности и эффективности функционирования объектов энергетики ОАО «РусГидро», Журнал «Гидротехника» 2(22) /2011 г.;
  5. А.С. Курочкин, С.А. Курочкин. В.Л. Осадчий, А.А. Ширяев «Внедрение технологии сверхглубокой очистки энергетических масел на энергообъектах ОАО «Иркутскэнерго», Журнал «Гидротехника» 1 (26) /2012 г.