РД 34.20.321
Методические
указания по испытанию
тепловой изоляции
оборудования и трубопроводов
ТЭС
МУ 34-70-184-87
Срок действия установлен
с 01.01.88 г.
до 01.01.98 г.
Методические указания устанавливают порядок организации, проведения и обработки результатов испытаний тепловой изоляции (в дальнейшем ТИ) основного и вспомогательного оборудования и трубопроводов тепловых электростанций.
Методические указания предназначены для персонала цехов наладки электростанций, служб наладки РЭУ и специализированных организаций, выполняющих работы по испытаниям и паспортизации ТИ на ТЭС.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Испытания ТИ имеют следующие основные цели:
- оценка качества ТИ при приемке после монтажа, ремонта или реконструкции;
- обследование состояния ТИ и ее паспортизация;
- определение суммарных потерь тепла через ТИ для подсчета КПД основного оборудования.
Во всех случаях производится проверка соответствия ТИ установленным нормам потерь тепла через ТИ и температуры на ее поверхности.
Полученные результаты испытаний ТИ позволяют путем сравнения их с нормативными или проектными показателями дать оценку качества выполнения или состояния ТИ, выявить дефектные участки ТИ, наметить пути устранения дефектов.
2. ОБЪЕКТ ИСПЫТАНИЙ
Испытаниям подлежит ТИ основного и вспомогательного оборудования и трубопроводов с температурой теплоносителя выше 100 °С:
- в котельных цехах: трубопроводы питательной воды, водоперепускные трубы в пределах котла, опускные трубы, коллекторы экранов, пароотводящие трубы, барабан, пароперепускные трубы, коллекторы пароперегревателя, трубопроводы перегретого пара (основного и вторично перегретого), холодные линии вторично перегретого пара, установка для подачи собственного конденсата на впрыски; обмуровка котла, воздушный и газовый тракт котла, системы пылеприготовления;
- в турбинных цехах: турбина, паропроводы свежего и вторично перегретого пара, трубопроводы питательной воды и конденсата, подогреватели, деаэраторы и др.
3. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
3.1. Основными показателями качества ТИ, подлежащими изменению при тепловых испытаниях, являются: удельные потери тепла с 1 м2 поверхности ТИ с радиусом кривизны больше 2 м или с поверхности ТИ 1 м длины трубопроводов и температура на внешней поверхности (покровном слое) ТИ.
3.2. Основные показатели работы ТИ определяются «Нормами проектирования тепловой изоляции для трубопроводов и оборудования ТЭС и АЭС» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1987) и «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» (М.: Энергия, 1977). Значения допустимых потерь тепла через ТИ приведены в справочном приложении 1.
Согласно Нормам и ПТЭ (параграф 23.14) при температуре окружающего воздуха +25 °С температура на поверхности ТИ оборудования, находящегося в помещении, не должна превышать следующих значений: при температуре теплоносителя, равной или меньшей 500 °С, - 45 °С, при температуре 501 - 650 °С - 48 °С.
Для объектов, расположенных на открытом воздухе, температура на поверхности ТИ не должна превышать 55 °С при металлическом покровном слое и 60 °С - при других видах покровного слоя.
3.3. В связи с тем, что удельные потери тепла и температура на поверхности ТИ нормируются в зависимости от температуры окружающего воздуха, во время испытаний должны проводиться измерения температуры окружающего воздуха вблизи мест измерений (0,8 - 1,5 м от точки измерения удельных потерь тепла).
3.4. Для котлов и турбин, работающих в полупиковом или пиковом режимах с регулярными остановами и пусками, важным показателем качества ТИ является степень остывания изолированного оборудования за определенное время после его останова. Допустимые графики остывания, представляющие собой зависимость температуры на поверхности оборудования или трубопроводов от времени, приведены в справочном приложении 2.
4. ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
4.1. Точность определения основных показателей должна составлять:
Удельные потери тепла (%) при диапазоне измерений:
0 - 100 Вт/м2........................................................................................... ±12
0 - 500 Вт/м2........................................................................................... ±7
Приведенные потери тепла с 1 погонного метра (Вт/м) при диапазоне измерений:
0 - 100 Вт/м2........................................................................................... ±12
0 - 500 Вт/м2........................................................................................... ±35
Приведенные потери тепла к 25 °С, %............................................................ ±14
Температура поверхности ТИ, °С.................................................................... ±3
Приведенная температура поверхности ТИ к 25 °С, %................................. ±5
Температура поверхности металла изолируемого оборудования, °С.......... ±6
Температура окружающего воздуха, °С.......................................................... ±1
4.2. Точность измерения линейных размеров ТИ должна соответствовать следующим значениям:
Толщина ТИ, мм................................................................................................. ±5
Периметр поверхности ТИ, мм........................................................................ ±10
Общая длина внешней поверхности ТИ, мм.................................................. ±50
5. СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЯ
5.1. Для измерения удельных потерь тепла с ТИ в окружающую среду должен применяться тепломер ИТП-2 с диапазоном измерений 0 - 500 Вт/м2. Для измерений на ТИ с неметаллическим покровным слоем или металлическим окрашенным используются окрашенные датчики, для ТИ с металлическим блестящим покровным слоем должны применяться неокрашенные датчики. Для плоских поверхностей ТИ и поверхностей с радиусом кривизны больше 2 м применяются плоские датчики, для поверхностей ТИ с радиусом кривизны меньше 2 м должны применяться цилиндрические поясковые датчики.
5.2. Для измерения температуры поверхностей ТИ применяется термометр ЭТП-М (ТУ-7-23-83), выпускаемый Экспериментальной базой Уральского ПромстройНИИпроекта (г. Свердловск). Термометр позволяет измерять температуру металлической поверхности в диапазоне от минус 30 до 120 °С. Класс точности 2,5.
5.3. Для измерения температуры поверхности металла применяются зачеканенные в специальные бобышки термоэлектроды. Погрешность измерения поверхностными термоэлектрическими термометрами температуры металла не превышает 1 % при температуре до 600 °С.
5.4. Для измерения температуры окружающего воздуха следует использовать ртутные термометры общего назначения с ценой деления 1 °С.
5.5. Для измерения удельных потерь тепла и температур допускается применение других приборов, аттестованных Госстандартом или допущенных метрологической службой Минэнерго СССР в качестве отраслевых средств измерений, при условии, что они обеспечивают точность измерений не хуже, чем указано в разд. 4.
5.6. Для измерения линейных размеров ТИ применяются линейки металлические и рулетки общего назначения (ГОСТ 8.020-75).
Толщина ТИ измеряется металлической линейкой при наличии свободных торцов или путем прокалывания ТИ толщинометром - заостренным стальным стержнем с нанесенными на нем мерными делениями через 5 мм.
6. УСЛОВИЯ ИСПЫТАНИЙ
6.1. Тепловые испытания ТИ на вновь вводимом оборудовании проводятся через 750 - 1000 ч работы оборудования с нанесенной ТИ.
6.2. Испытания (кроме снятия кривых охлаждения) проводятся при стационарной нагрузке котла, по возможности, близкой к номинальной, но не менее 60 - 70 % номинальной. В случае останова котла в период испытаний до возобновления испытаний после пуска должно пройти не менее 3 сут для достижения тепловой стационарности теплоизоляционных конструкций.
В период испытаний ТИ ежедневно до и после выполнения измерений следует проводить запись (по произвольной форме) производительности и основных параметров работы оборудования, а также состав работающего вспомогательного оборудования (систем пылеприготовления, подогревателей воды и т.д.).
6.3. Снятие характеристик остывания производится после непрерывной работы энергоблока в течение не менее трех суток с нагрузкой не менее 80 % номинальной. В течение 5 - 6 ч перед остановом температура свежего пара и пара промперегрева должна быть номинальной. Во время измерений должно быть исключено попадание воды или пара на контролируемые узлы и детали оборудования.
7. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
7.1. Перед началом испытаний необходимо подробно ознакомиться с проектом ТИ. При этом должны быть выяснены конструкция и материалы ТИ, расчетные общие и удельные потери тепла через ТИ и температура на ее поверхности.
Необходимо ознакомиться также с технологическими схемами оборудования и трубопроводов, желательно, представленными в аксонометрической проекции. Схемы следует сверить с фактическим составом и размещением оборудования и внести при необходимости коррективы.
При отсутствии схем необходимо составить эскизы оборудования и трубопроводов. По месту с учетом подходов, наличия лестниц и площадок следует выбрать точки для проведения измерений при испытаниях.
7.2. Необходимо произвести внешний осмотр и обмер ТИ. При внешнем осмотре следует зафиксировать в письменном виде с отметкой на схеме места с нарушенным покровным слоем, наличие разрушений ТИ (провисания на горизонтальных участках и сползания на вертикальных участках), других видимых дефектов или отсутствие ТИ.
Одновременно следует производить измерение (если возможно - послойно) толщины ТИ - не менее чем в трех точках для каждого изолированного агрегата или трубопровода. Для подсчета площади поверхности ТИ измеряется длина и ширина плоских стен, длина окружности и длина цилиндрических поверхностей ТИ.
7.3. На всех участках с возможными внутренними дефектами ТИ и с недостаточной толщиной ее следует произвести предварительные измерения температуры на поверхности ТИ и окружающего воздуха. При значительном превышении измеренной температуры поверхности над допустимой необходимо произвести вскрытие покровного и при необходимости теплоизоляционного слоя.
7.4. Все дефекты ТИ, выявленные в ходе осмотра, вскрытия и измерений толщины ТИ и температуры на ее поверхности должны быть сведены в общую ведомость, которая передается руководству ТЭС. Все серьезные дефекты ТИ должны быть устранены до начала тепловых испытаний.
7.5. Для снятия характеристик остывания оборудования и трубопроводов необходимо установить стандартные поверхностные термоэлектрические термометры:
- на пароперепускных трубах турбины - по одному в средней по длине точке;
- на клапанах турбины, не оснащенных штатными термометрами, - по одному в средней по высоте точке;
- на паропроводах (главном и горячего промперегрева) - по одному на концевом участке перед турбиной и в средней части трубопровода, включая имеющиеся штатные термометры.
7.6. Тепловые испытания состоят в измерении потерь тепла через ТИ, температуры поверхности ТИ и окружающего воздуха.
Измерения выполняются:
по барабану котла - по периметру в трех сечениях - осевом и на расстоянии 1,5 - 2 м от торцов, в 2 - 3 точках в каждом сечении;
по трубопроводам, относящимся к котлу, - через каждые 15 - 20 м длины, но не менее 2 - 3 измерений на каждом;
по газовоздушному тракту, системе пылеприготовления - через каждые 10 - 12 м по тракту, на сепараторах и циклонах - в 2 - 3 точках;
по обмуровке котла - через каждые 3 - 5 м высоты, в трех точках каждой стенки (фронтовая, боковые, задняя) на каждой выбранной отметке, оборудованной площадками;
по трубопроводам турбинного зала - одна точка через каждые 20 - 25 м, на коротких высоконагретых - в 1 - 2 точках;
по теплообменным аппаратам - в 2 - 3 точках на каждом аппарате;
по турбине - в связи с геометрической сложностью поверхности ТИ турбины и примыкающих к ней трубопроводов четкие рекомендации по выбору точек измерения дать не возможно. Ориентировочно следует проводить одно измерение на каждые 2 - 3 м2 поверхности ТИ.
7.7. Отсчет результатов измерений в каждой точке производится один раз после достижения стабильности показаний прибора.
На горизонтальных участках трубопроводов измерения производятся в середине любой верхней четверти по периметру ТИ.
Потери тепла арматурой, фланцами и компенсаторами принимаются согласно справочному приложению 3.
Температура окружающего воздуха измеряется на расстоянии 0,8 - 1,5 м от точки измерения температуры поверхности в направлении, перпендикулярном к ней. Если на расстоянии 1,0 - 1,5 м от поверхности ТИ имеется теплопоглощающая поверхность (например, стены и др.), то температура окружающего воздуха измеряется в непосредственной близости к этой теплопоглощающей поверхности.
7.8. Графики естественного остывания элементов энергоблока получают после останова регистрацией в течение 60 ч показаний поверхностных термометров в процессе естественного (без расхолаживания) остывания оборудования.
При снятии характеристик остывания температуры, как правило, фиксируются записывающими приборами. В случае использования показывающих приборов запись показаний производится не реже чем через каждые 4 ч.
Рекомендуемая форма записи измерений во время испытаний приведена в справочном приложении 4.
8. ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
8.1. Для сравнения с нормативными значениями результаты испытаний должны быть пересчитаны по следующим формулам:
- приведенные потери тепла к 1 м длины изолированного трубопровода q, Вт/м:
q = P · q1, (1)
где q1 - измеренные потери тепла с 1 м2 ТИ, Вт/м2;
P - длина окружности ТИ, м;
- удельные потери тепла при температуре окружающего воздуха 25 °С - q25, Вт/м2:
(2)
где tт - температура теплоносителя в изолированных объектах, °С;
tв - температура окружающего воздуха, °С;
- температура поверхности ТИ при температуре окружающего воздуха 25 °С - t(25ТИ), °С.
(3)
где tТИ - измеренная температура поверхности ТИ, °С.
8.2. В случае отсутствия тепломера данные измерения температуры поверхности изоляции и окружающего воздуха могут быть использованы для условного пересчета на тепловой поток по формуле:
(4)
где TТИ, Tв - температура соответственно поверхности ТИ и окружающего воздуха, К;
C′ = 4,88 Вт / (м · К) - для оштукатуренных, окрашенных и запыленных поверхностей ТИ;
C′ = 2,67 Вт / (м · К) - для алюминиевого покровного слоя ТИ.
По формуле (4) построены номограммы, приведенные в справочном приложении 5.
Значение потерь тепла изолированными поверхностями, определяемое по данным измерений температуры поверхности изоляции и окружающего воздуха, является приближенным, что объясняется трудностью установления истинного коэффициента теплоотдачи (α).
8.3. Допускаемая относительная погрешность показателей измерений определяется по формуле
(5)
где σдоп - допускаемая относительная погрешность датчика;
σпр - допускаемая относительная погрешность прибора;
σдi - дополнительная погрешность прибора, учитывающая влияние факторов окружающей среды;
к - количество внешних влияющих факторов, вызывающих появление дополнительных погрешностей датчика и прибора.
8.4. Основные погрешности определения конечных показателей q, q25, T(25ТИ) определяются по формулам:
(6)
(7)
(8)
8.5. Результаты измерений и расчетов должны быть сведены в таблицу, примерная форма которой приведена в рекомендуемом приложении 6.
8.6. Анализ результатов испытаний ТИ состоит в сравнении полученных данных с нормативными.
В случае, если удельные потери тепла через ТИ и температура на ее поверхности не превышают нормативных значений или превышают их не более чем на 15 %, состояние ТИ считается удовлетворительным. Если удельные потери тепла превышают нормативные на 15 % и более, состояние ТИ считается неудовлетворительным. Причинами сверхнормативных потерь тепла могут быть: недостаточная толщина ТИ, излишнее уплотнение ТИ из мягких изделий, разрушение или установка разрушенных теплоизоляционных изделий, отсутствие уплотнительной мастики между твердыми изделиями, замена проектных теплоизоляционных материалов менее качественными и т.д. Указанные причины выявляются в процессе предварительных измерений при подготовке к испытаниям (см. разд. 7). В случае, если удельные значения потерь тепла и температура ТИ не превышают нормативных или выше их менее чем на 15 %, по результатам испытаний составляется паспорт на ТИ согласно рекомендуемому приложения 7, действительный на весь период до следующего капитального ремонта оборудования. Если потери тепла превышают нормативные на 15 - 60 %, выдается временный паспорт сроком на один год, в течение которого должны быть устранены все дефекты ТИ. На ТИ с потерями тепла, превышающими нормативные более чем на 60 %, паспорт не выдается.
8.7. Анализ результатов по данным измерений характеристик остывания оборудования состоит в сравнении результатов измерений с допустимыми характеристиками остывания. Если разница температур по фактическим и допустимым характеристикам не превышает 40 °С, ТИ считается удовлетворительной. В противном случае необходимо устранить выявленные дефекты ТИ, если таковые имеются, или принять меры к усилению ТИ (увеличение толщины, использование более высокоэффективных материалов и теплоаккумулирующих вставок).
9. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
По результатам испытаний составляется технический отчет, который утверждается главным инженером предприятия-исполнителя. Отчет должен содержать материалы испытаний (результаты измерений и обследования), анализ материалов испытаний, выводы с оценкой качества ТИ и при необходимости рекомендации по повышению качества ТИ и доведению ее показателей до нормативных.
10. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
Лица, участвующие в проведении испытаний, должны знать и выполнять требования, изложенные в «Правилах безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей» (М.: Энергоатомиздат, 1985), и иметь запись в удостоверении о проверке знаний.
Приложение 1
Справочное
НОРМЫ ПОТЕРЬ ТЕПЛА ИЗОЛИРОВАННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
Нормы потерь тепла и коэффициенты для определения экономического теплового потока приведены в табл. П1.1 - П1.4.
