Установка индукционного нагрева (УИН) для разбортовки рабочих колес с вала ротора паровой турбины

Одной из ответственных ремонтных работ на паровой турбине является съем (выпрессовка) диска рабочих колес с вала ротора, производимый для полной или частичной замены поврежденных или отработавших свой ресурс лопаток. Это трудоемкая работа по выпрессовке требует предварительного подогрева диска для достижения определенного перепада температуры между телом диска и валом.

Газопламенный способ нагрева, применяемый в настоящее время, имеет ряд существенных недостатков. Это газоопасная операция требует ювелирной работы от термистов по обеспечению равномерности, необходимой скорости и температуры нагрева дисков рабочих колес. В силу ряда причин выполнять в должной мере все эти требования при газопламенном способе нагрева весьма проблематично. Но такой способ нагрева при всех его недостатках применяется со времени начала турбостроения, так как иной освоенной технологии в энергетике просто не существует.

Все эти проблемы снимаются при использовании индукционного способа нагрева, позволяющего программировать параметры нагрева изделия, значительно повысить производительность труда и культуру производства. И все же, основным преимуществом индукционного способа нагрева является возможность концентрации энергии на диске, исключения перегрева лопаток до опасных температур, приводящих к разупрочнению материала.

Состав установки

Индуктор 1 закрепляют в защитном основании 10 подставки 11. Индукторы 1 и 2, соединенные последовательно, так, что бы силовые линии их магнитных полей суммировались в теле 8 рабочего колеса, и подключенные к вторичной обмотке 12 высокочастотного нагрузочного трансформатора 13, первичную обмотку 14 которого шунтируют компенсирующей батареей конденсаторов 15 и подключают к высокочастотному источнику питания 16.

Установка индукционного нагрева (см.рисунок 1) содержит:

1. индуктор, выполненный в виде кольцевой водоохлаждаемой катушки из медной трубки;
2. гибкий водоохлаждаемый индуктор;
3. грузоподъемную оснастку;
4. подъемный механизм;
5. ямное устройство;
6. приспособление для подачи воды;
7. охлаждающей вал;
8. тело рабочего колеса;
9. лопатки паровой турбины;
10. защита подставки;
11. подставка под индуктор;
12. вторичная обмотка трансформатора;
13. высокочастотный нагрузочный трансформатор;
14. первичная обмотка трансформатора;
15. компенсирующая батарея конденсаторов;
16. высокочастотный источник питания.

Использование в установке в качестве источника питания тиристорного преобразователя с частотным регулированием выходных параметров, позволяет обеспечить равномерное распределение температуры по всей поверхности выпрессовки и заданный перепад температуры между телом диска рабочего колеса и валом.

Установка индукционного нагрева УИНР позволяет производить разборку массивных корпусов сложной формы с насаженными в них цельнометаллическими валами (например, роторов паровых турбин), тем самым упростить процесс разработки.

Предлагаемое устройство для индукционной разбортовки прессовых соединений изготовлено и опробовано на одной из ТЭС Республики Башкортостан при ремонте одного из роторов паровой турбины со следующими показателями:

• источник высокочастотного питания мощностью 250 кВт, частотой 1000 Гц;
• температура нагрева тела рабочего колеса 250 — 300 °С;
• температура вала в момент распрессовки 90 — 100°С;
• время, затрачиваемое на распрессовку одного рабочего колеса ротора паровой турбины — 55 минут.

В процессе нагрева производился контроль температуры в шести точках по всей окружности рабочего колеса. В результате распрессовки было определено, что поверхности рабочего колеса и прессового соединения нагревались до температуры ниже величины структурных изменений, а термических и механических повреждений вала не обнаружено. Все это позволило осуществить повторное использование, как вала, так и тела колеса ротора паровой турбины.