Аннотация.
В данной статье освещена проблема использования высокопрочных сталей при
строительстве машинных залов энергоблоков пылеугольных электростанций высокой
мошности.За паттерн взята Костромская ГРЭС.
This article highlights the problem of using high strength steels in the construction of turbine halls of units of coal-fired
power plants of high power.For pattern taken Kostromskaya GRES.
Профессор кафедры металлических конструкций МГСУ канд. техн. наук Парлашкевич В.С.
Студенты института ИГЭС МГСУ Шашков А.А.; Шистеров А.
ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ
В настоящее время возрастает стоимость природного газа и это делает строительство
парогазовых электростанций нерентабельным особенно в тех регионах, где поблизости могут
находиться места добычи угля. В этих регионах наиболее выгодным оказывается
строительство пылеугольных электростанций.
В ближайшем будущем намечено массовое строительство пылеугольных
электростанций, как в России, так и за рубежом, причем наиболее выгодным является
строительство блоков большой мощности с турбоагрегатами 800 и 1200 МВт. При
строительстве энергоблоков большой мощности сокращается удельная стоимость
строительно-монтажных работ на киловатт установленной мощности [4]. В таких
энергоблоках возможны два вида расположения турбоагрегата: – продольное и поперечное
(рис.1).
а – продольное расположение турбоагрегата; б – поперечное расположение турбоагрегата
Наиболее выгодным является поперечное расположение (рис.1,б), которое
обеспечивает меньшую протяженность трубопроводов острого пара, более высокий
коэффициент полезного действия энергоблока, а также сократит количество незанятых
площадей главного корпуса [2, 3]. Такая схема реализована в девятом энергоблоке
Костромской ГРЭС [3] с использованием турбоагрегатов 1200 МВт. Машинный зал главного
корпуса Костромской ГРЭС запроектирован двухпролетным с использованием продольных
подкраново-подстропильных ферм в среднем ряду колонн по оси А 1 (рис.2,а) пролетом 48 м.
Недостатками данного решения являются высокая металлоемкость подкраново-
подстропильной фермы с двумя рядами подкрановых балок и разделение объема машинного
зала на два участка (пролета). Это затрудняет использование подъемно-транспортного
оборудования и обслуживание технологического оборудования.
В целях снижения металлоемкости было решено изменить компоновку машинного зала
[3]. В частности, был произведен отказ от мостовых кранов грузоподъемностью 125/20 т,
необходимых только для монтажа статора генератора. В новой компоновке были исключены
колонны по оси А 1, при этом пролет машинного зала увеличивается до 84 м. Для
обслуживания и ремонта турбоагрегата предусматривается размещение козлового крана
вдоль оси турбоагрегата и двух многопролетных подвесных кранов например фирмы Demag
(рис 3). Монтаж статора генератора предполагается осуществлять по зарубежной технологи с
применением транспортной эстакады со стороны торца турбинного отделения по технологии
фирм Mammoet и Titan (рис. 4).
а – при двухпролетном решении; б – при однопролетном решении (пролет фермы 84 м);
Для решения нового варианта компоновки была запроектирована ферма пролетом 84 м.
Для расчета фермы использовался программный комплекс “SCADOffice11.5”. В результате
расчетов по [9-13] получены усилия в элементах фермы (рис. 5). Набольшее усилие сжатия в
верхнем поясе фермы равнялось 5720 кН. Набольшее усилие растяжения в нижнем поясе
фермы равнялось 4532 кН. Для подбора сечения центрально растянутых и центрально
сжатых элементов фермы с большими усилиями целесообразно использовать сталь
повышенной и высокой прочности [4,5]. При подборе сечений элементов фермы с большими
усилиями были приняты прокатные двутавры из стали 18САТЮ c расчетным
сопротивлением 325 кН/см 2 при толщине полок до 20 мм [6]. Эта сталь с пониженным
содержанием марганца выпускается Нижнетагильским металлургическим комбинатом [14].
Для менее нагруженных элементов применяли обычную сталь С 345 и С375 и даже С245.
Наиболее нагруженные сечения верхних поясов ферм были приняты из прокатного
двутавра 40К3, а нижних поясов ферм были приняты из прокатного двутавра 40Ш2. Для
решетки использовались сквозные сечения из двух швеллеров, соединенных планками.
Соединения элементов решено было выполнить на фасонках. Возможно соединение
элементов ферм, как в сварном, так и в болтовом исполнении, так как сталь 18САТЮ имеет
хорошую свариваемость и высокую коррозионную стойкость.
Для удобства транспортировки предусмотрена разбивка фермы на 8 отправочных
марок и 7 дополнительных элементов.
По результатам расчетов были определена эффективность в снижении металлоемкости
и стоимости фермы пролетом 84 м при переходе на высокопрочные стали. Снижение
металлоемкости фермы составило 40%, а экономическая эффективность в пересчете на
современные расценки –около 20% [7, 8].
Это показывает актуальность применения высокопрочных сталей в энергетическом
строительстве ближайшего будущего при создании полиблоков большой мощности и
строительстве других большепролетных объектов.
1. Воронцов Г.И. Экономике быть экономной. Энергетическое строительство, №3, 1982 г.
Энергоиздат, 1982 г.
2. Пергаменщик Б.К. Компоновки главных корпусов тепловых электростанций. Москва,
1995г.
3. Проектная документация по Костромской ГРЭС. Костромская ГРЭС III-я очередь. ГПИ
Днепростальконструкция, Днепропетровск, 1975 г.
4. Лузанов Е.И., Могучев С.Б. Исследование применимости новых марок сталей. В сб.
Строительство – формирование среды жизнедеятельности. МГСУ. М. 2013.
5. V.Parlashkevich, O.Tsyba. Study of the prospects of the use of high-strength steel shapes.
Materials and Processing Technology.
p.1253. 2014.
6. И.И.Ведяков, П.Д.Одесский, Конин Д.В., Егорова А.А. Стали для прокатных двутавров с
параллельными гранями полок. Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 6.
с.30-35.
7. Марочник стали и сплавов. www.splav-kharkov.com.
8. www.mzstal.ru
9. Парлашкевич В. С., Белов В.А., Василькин А.А. Пути повышения качества сварных
металлических строительных конструкций Промышленное и гражданское строительство
2014 №9. с.59-67
10. Туснин А.Р., Туснина О.А. Вычислительная система «Сталькон» для расчета и
проектирования стержневых конструкций из тонкостенных стержней открытого профиля
Промышленное и гражданское строительство. 2012. № 8. С. 62-64.
11. Туснин А.Р. Конечный элемент для численного анализа конструкций из тонкостенных
стержней открытого профиля. Металлические конструкции. 2009. Т. 15. № 1. С. 73-78.
12. Металлические конструкции : Учебник / под ред. Кудишина Ю.И. Изд. центр
“Академия”, Москва, 2007.– 688с.
13. Москалев Н.С., Пронозин Я.А., Парлашкевич В.С., Корсун Н.Д. Металлические
конструкции, включая сварку. Учебник / под ред. Парлашкевич В.С. – М.: Изд. АСВ,
Москва, 2014. – 352с.
14. ТУ 14-15- 274- 92. Прокат фасонный повышенной прочности из стали марки 10САТЮ
(Двутавр)
Автор публикации
