Монтаж оборудования ТЭС - Блочный метод монтажа парогенераторов

Совершенствование технологии монтажа оборудования энергоблоков 200 и 300 МВт имеет решающее значение для ускорения ввода новых энергетических мощностей, так как масса оборудования, относящегося к парогенераторной установке, составляет 78—80% общей массы оборудования этих блоков, а трудоемкость монтажа этого оборудования — 66—70% общих трудозатрат.
В последние годы на монтажных · участках Центроэнергомонтажа совершенствовались технологические процессы монтажа главным образом крупных блоков мощностью 300 МВт, устанавливаемых на Конаковской, Костромской, Лукомльской и Рязанской ГРЭС.
Метод крупноблочного монтажа, технологические процессы укрупнения блоков оборудования на сборочно-укрупнительных площадках, монтажа их в проектное положение и механизация этих работ непрерывно совершенствуются.
Преимущества блочного метода монтажа и особенно блочной поставки оборудования общеизвестны, равно как и общие требования в этой части к заводам-изготовителям котельного оборудования. Однако реализация этих преимуществ во многом зависит от того, насколько учтены эти требования при конструировании, изготовлении и поставке оборудования.
Парогенераторы с естественной циркуляцией для блоков 200 МВт до последнего времени современным требованиям монтажной технологичности не удовлетворяли. Поставочные блоки не укрупнялись на заводе до максимальных габаритов и массы. допустимых по условиям их транспортировки, и нс имели достаточно, высокой степени законченности; стыковочные узлы блоков конструктивно недоработаны; коэффициент поставочной блочности был очень низок.
Так, например, парогенератор ΤΠ-101 паропроизводительностью 640 т/ч, предназначенный для сжигания эстонских сланцев, был поставлен ТКЗ на Эстонскую ГРЭС с фактическим отношением массы поставочных блоков к общей массе металлической части равным примерно 0,46, в то время как по техническим условиям на изготовление этого парогенератора процент поставочной блочности был определен в 75,6%.
Подсчет по детальным описям фактического количества и массы поставляемых деталей показал, что 6532,7 т металлической части осуществлены поставкой в виде 221 360 шт. отдельных деталей, средняя масса которых равна примерно 30 кг.
По парогенераторам ТГМ-104, ТП-108 велики трудозатраты на сборку и укрупнение поставочных блоков (до 35 000 чел-дней); количество монтажных блоков, собираемых из поставочных, достигало 450 при средней массе блока около 7 т; на монтаже после установки блоков приходится выполнять до 6000 монтажных стыков.
Заводы совместно с монтажными организациями систематически проводили и проводят работу по улучшению монтажной технологичности парогенераторов. Так, в 1964—1967 гг. выполнен проект улучшения монтажной технологичности парогенератора ТП-101.
В 1970—1971 гг. закончены проектные работы по улучшению монтажной технологичности газомазутного парогенератора ТГМ-104. Модернизации подвергались каркас топки и частично — каркас конвективной шахты. В результате многостоечный каркас топки и фронтовой стенки конвективной шахты стал опираться на общий портал и хорошо собираться в пространственные монтажные блоки (рис. 2-5).
Конструктивные изменения были внесены в элементы экранов задней стенки конвективной шахты, что позволило улучшить монтажную технологичность котла и исключить выполнение 528 монтажных стыков. Модернизация обеспечила также возможность наибольшего включения в монтажные блоки водоподводящих труб.
В результате этих конструктивных изменений на монтаже модернизированного парогенератора ТГМ-104М количество монтажных блоков сократилось с 420 до 114 единиц, количество монтажных стыков — с 3 529 до 2 267, а общие трудозатраты на монтаж сократились с 46 100 до 30 410 чел-дней, т. е. на 35%.

Рис. 2-5. Продольный разрез парогенератора ТГМ-104М.

ТКЗ совместно с ЦКТИ разрабатывает серию унифицированных газомазутных парогенераторов с газоплотными экранами производительностью 670, 500, 400, 320 и 220 т/ч, которые должны заменить парогенераторы производительностью 640, 480, 420 и 220 т/ч на соответствующие параметры пара (табл. 2-1).

Таблица 2-1 Унификация блоков серии парогенераторов производительностью 220—670 т/ч

• Количество пакетов х на количество змеевиков в пакете.

Все парогенераторы этой серии — однобарабанные, с естественной циркуляцией; испарительные газоплотные экраны топки выполняются из труб  50X5 мм, с шагом 70 мм. За основу унификации топочной камеры принята панель испарительных экранов, состоящая из 32 труб. Боковые стенки топки образуются тремя панелями. По ширине топки устанавливается различное количество панелей, в зависимости от производительности парогенератора.
Проводимые на ТКЗ нормализация и унификация элементов водяных экономайзеров, ширм, коллекторов поверхностей нагрева, узлов помостов и лестниц дадут возможность использовать на монтаже инвентарные приспособления, стеллажи, оснастку, инструмент, такелаж. 

Некоторые монтажные характеристики парогенераторов

Таблица 2-2

Но особенно велика роль нормализованных и унифицированных узлов и детален в повышении производительности труда.
В настоящее время ведутся дальнейшие работы по унификации газоходов, пароперегревателей, экранов, пароохладителей, горелок, подвесных устройств и других узлов парогенераторов.
В связи с внедрением закритических параметров пара и ростом единичной паропроизводительности значительно усложнилась конструкция парогенераторов. Заводы совместно с монтажными организациями Министерства энергетики и электрификации СССР при конструировании новых парогенераторов добиваются улучшения их монтажной технологичности путем:
уменьшения количества поставочных блоков по поверхности нагрева с одновременным увеличением массы блоков (по парогенераторам ТКЗ производительностью 950 т/ч максимальная масса блока увеличена с 16 до 28 т и средняя масса блока поверхностей нагрева составляет от 4,5 до 8 т);

сокращения количества монтажных сварочных работ (на парогенераторе ТГМП-114 общее количество монтажных стыков 9 500 шт, а на более поздних модификациях — ТГМП-314 и ТГМП-324 — соответственно 4 500 и 5 600 стыков).
В табл. 2-2 приводятся некоторые конструктивно-монтажные характеристики парогенераторов, выпускаемых таганрогским заводом «Красный котельщик».

Рис. 2-6. Сборка блоков НРЧ парогенераторов ПК-41.

Как видно из таблицы, масса каркаса с помостами и лестницами составляет от 30% (прямоточный парогенератор типа ТГМП-114) до 45% (барабанный парогенератор типа ТП-101) общей массы металла. Несмотря на законченность обработкой отдельных элементов каркаса они поставляются заводом по существу россыпью. Если к этому добавить поставку отдельными элементами трубопроводов в пределах парогенераторов, горелок, гарнитуры и крепежных деталей, то процент металла, не включенного в поставочные блоки, становится очень значительным.
При разработке конструкции парогенераторов типа ΊΤΜΠ-314 была сделана попытка уменьшить соотношение массы каркасных конструкций и общей массы металла.

Рис. 2-7. Сборка щита с панелями поверхности нагрева СРЧ парогенератора ТГМП-314.

Парогенератор не имеет несущего каркаса как такового — обмуровочные щиты, к которым крепится поверхность нагрева топки, усилены балками и являются не только ограждающими конструкциями топки, но и несут вертикальные нагрузки от веса поверхностей нагрева. 

Исключив таким образом привычный несущий каркас, конструкторы завода переложили на строительно-монтажные организации заботу об изготовлении дополнительного ограждающего каркаса массой более 200 т, имеющего назначением нести нагрузки от веса газовоздухоходов и трубопроводов в пределах парогенератора и служить пространственной, замкнутой по контуру решеткой, ужесточающей всю коробку парогенератора от боковых нагрузок.
Поэтому технология монтажа парогенератора ТГМП-314 строго увязана с монтажом металлоконструкций ограждающего каркаса, который монтируется ярусами по отметкам (0.00— 11.00; 11.00—18.00; 18.00—28.00) одновременно с наращиванием по высоте блоков. При этом малейшие неувязки в сроках поставки металлоконструкций ограждающего каркаса со сроками поставки парогенератора при изготовлении их разными организациями неизбежно приведет к дезорганизации монтажа.
Подобного рода прецедент был на монтаже парогенератора № 5 на Лукомльской ГРЭС. Начатый монтаж через две недели пришлось прервать на два с половиной месяца из-за отсутствия ко времени монтажа металлоконструкций ограждающего каркаса.
Совершенно очевидно, что при таком выполнении каркаса завод вместе с парогенератором должен поставлять и металлоконструкции ограждающего каркаса.
Ограниченные железнодорожными габаритами и грузоподъемностью заводских кранов блоки заводской поставки на монтажной площадке, как известно, укрупняются, если позволяют конструктивные особенности парогенератора, и их масса доводится до максимальной грузоподъемности козловых кранов на сборочных площадках и мостовых кранов в котельном цехе (отдельные блоки до 90—100 т).
Укрупнительная сборка блоков на сборочное-укрупнительных площадках занимает до 40% трудозатрат, а для некоторых серий прямоточных парогенераторов (например, типа ТГМП-314) достигает 50% общего объема трудовых затрат.
При решении вопроса о целесообразном пределе укрупнения поставочных блоков в монтажные с учетом опыта Центроэнергомонтажа следует исходить из следующих положений: доведение массы блока до максимально возможного не является главным, определяющим требованием.   монтажный блок поверхности нагрева должен доводиться на стендах сборочной площадки до полной его монтажной готовности; его элементы должны иметь полностью законченную ранжировку, т. е. должны быть отрихтованы, выверены, притяжки — отрегулированы и заварены;

Рис. 2-8. Сборка в блоки радиационных поверхностей нагрева прямоточного, парогенератора ТГМП-114 (на переднем плане — инвентарный каркас для сборки в «корзину» поверхности нагрева).

Рис. 2-9. Готовый к монтажу блок СРЧ парогенератора ТГМП-114.

Наиболее важно, чтобы блок, независимо от его массы, был доведен до полной монтажной готовности, легко заводился на штатное место и сочленялся с другими блоками;
монтажные блоки поверхностей нагрева парогенератора на сборочной площадке должны предельно насыщаться элементами каркасных конструкций, опорных балок, перепускных труб, кронштейнов, площадок и лестниц, обмуровки и обшивки;
блоки каркаса в процессе сборки доводятся до максимально возможной массы, с включением в них площадок обслуживания, ферм, трубопроводов в пределах парогенераторов и т. п.;
членение на блоки должно предусматривать, чтобы с установкой на фундамент первых блоков открывался возможно больший фронт монтажных работ;
каждый законченный сборкой на укрупнительной площадке блок должен быть предъявлен шеф-инженеру завода и куратору заказчика для получения разрешения подачи его на монтаж;
начало дообмуровочных работ должно обеспечиваться на возможно более ранней стадии монтажа.

Рис. 2-10. Сборка объемного блока ВРЧ парогенератора ПК-41.

Монтажные блоки удобно разделить па четыре основные группы: блоки каркаса; блоки радиационных поверхностей нагрева; блоки поверхностен нагрева поворотной камеры; блоки поверхностей нагрева конвективной шахты. Можно отметить следующие особенности сборки этих четырех групп монтажных блоков:
Все барабанные и все прямоточные парогенераторы, выпускаемые ЗиО и ТКЗ имеют обычный каркас, который несет на себе ограждающие топку щиты с обмуровкой и всю поверхность нагрева и собирается в монтажные блоки в соответствии с указаниями, приведенными выше. Исключение составляют парогенераторы типа ТГМП-314 и ТПП-312. Каркас топки и  конвективном шахты парогенераторов этого типа совмещен с обмуровочными щитами. Обмурованные щиты, ужесточенные балками и собранные в блоки, после их монтажа представляют собою жесткую коробку, способную нести расчетные вертикальные нагрузки. 

Рис. 2-11. Блок горизонтальных ширм парогенератора ТГМП-314.

Металлоконструкции обвязочного каркаса служат для подвески коробов КВО и трубопроводов в пределах парогенератора, а также для дополнительной жесткости коробки парогенератора.
Прямоточные парогенераторы типа ПК-41, П-56, П-59 имеют два каркаса: обвязочный каркас радиационных поверхностей нагрева и основной — несущий каркас. Между легким обвязочным каркасом и вертикальными панелями поверхностей нагрева топки закладывается плитная обмуровка (рис. 2-6). Спаренные в монтажные блоки панели радиационных поверхностей нагрева вместе с обвязочными каркасом и плитной обмуровкой навешиваются на несущий каркас.
Радиационные поверхности нагрева прямоточных парогенераторов типа ПК-41, ПК-56, ПК-59, а также парогенераторов с естественной циркуляцией собираются в блоки плоскостного или панельного типа. Блоки экранов и радиационных поверхностей нагрева прямоточных парогенераторов с вертикальным   расположением труб достигают длины до 25 м. Для увеличения жесткости этих блоков при монтаже применяют поперечные гребенки из швеллеров или угловой стали.

Рис. 2-12. Сборка паропарового теплообменника парогенератора ПК-41.

Однокорпусные прямоточные парогенераторы типа ТПП-312 и ТГМП-314 имеют многоходовую гидравлическую схему, поэтому радиационные поверхности топки состоят из отдельных панелей. Каждая радиационная часть — НРЧ, СРЧ и ВРЧ — состоит из шести щитовых блоков: двух фронтовых, двух задних и двух боковых.
На монтажных площадках блоки отдельных поставочных щитов сваривают в монтажные щиты больших габаритов, обмуровывают и выкладывают на металлических стеллажах. Затем па обмуровку щитов в определенном порядке и в соответствии с чертежами накладывают отдельные панели поверхности нагрева топочной камеры (рис. 2-7).
Прямоточные парогенераторы типа ПК-38, ТГМП-114 и другие подобного типа имеют горизонтальную, с небольшим наклоном навивку труб поверхностей нагрева. Поставочные панели радиационных поверхностей нагрева по условиям транспортировки имеют Г-образную форму. На монтажных площадках все части радиационных поверхностей котла — НРЧ, СРЧ,

 ВРЧ— собирают совместно с обмуровочными щитами в объемные блоки — «корзинки» (рис. 2-8 и 2-9).

Поворотную камеру каждого корпуса парогенераторов тина ПК-41 собирают па укрупнительной площадке в один объемный блок из поставочных плоскостных блоков экранов боковых стен горизонтального газохода, потолка и задней стенки конвективной шахты (рис. 2-10).
На прямоточных парогенераторах типа ТГМП-314, ТПП-312 экраны поворотной камеры собирают обычно плоскими панелями, причем фронтовая часть входит в объемные блоки горизонтальных ширм (рис. 2-11), а потолочный экран собирается совместно с металлоконструкциями потолка.
Блоки потолка в зависимости от конструктивных особенностей парогенератора собирают обычно из мощных потолочных балок, па которых располагается паропаровой теплообменник (рис. 2-12) или камеры подвесной системы труб конвективной части (парогенераторы типа ТГМП-314, ТПП-312 и др.).
В прямоточных парогенераторах, изготовляемых заводом «Красный котельщик», у которых экраны поворотной камеры собираются совместно с обмуровочными щитами в отдельные монтажные панели, потолочный экран входит в блоки потолка.
На сборочной площадке его подвешивают к потолочным балкам и обмуровывают (рис. 2-13). Затем в зависимости от конструктивных особенностей и массы потолка его расчленяют на два, четыре или семь монтажных блоков.

Рис. 2-14. Заводской блок конвективного пароперегревателя 11 ступени парогенератора ТГМП-314.

Блоки конвективных поверхностей нагрева, как правило, унифицированы и в принципе мало отличаются друг от друга у различных видов прямоточных парогенераторов. Заводы в пределах транспортных габаритов поставляют идентичные блоки водяного экономайзера, пароперегревателей вторичного перегрева (рис. 2-14), конвективного пароперегревателя острого пара, а для некоторых типов прямоточных парогенераторов на пылевидном топливе (например, типа ПП-59) и кубов воздухоподогревателя.
На монтажных площадках остается только укрупнить эти блоки путем их спаривания для двух корпусных парогенераторов или соединения трех поставочных блоков — для однокорпусных.

Конструктивная особенность монтажных блоков радиационных частей корзиночного типа состоит в креплении притяжками поверхности нагрева в районе штраб (вертикальных проемов) к щитам обмуровки. Соединения щитов в углах блока — жесткие. После сборки блоков и окончательной выверки трубной системы указанные узлы обмуровывают на монтажной площадке, после чего в этих местах устанавливают и заваривают обшивку.