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 t_т - температура теплоносителя в изолированных объектах, °С;

t_в - температура окружающего воздуха, °С;

- температура поверхности ТИ при температуре окружающего воздуха 25 °С - t_(25ТИ), °С.

                                                (3)

где t_ТИ - 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 T_ТИ, T_в - 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 σ_доп - допускаемая относительная погрешность датчика;

σ_пр - допускаемая относительная погрешность прибора;

σ_дi - 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.

Таблица П1.1

Нормы потерь тепла изолированными поверхностями внутри помещений с расчетной температурой воздуха t_в = 25 °С

^* Потери тепла для плоской стенки приведены в Вт/м²

Таблица П1.2

Коэффициенты для определения экономического теплового потока изолированными объектами в помещении в зависимости от стоимости тепла сравнительно с нормами экономического теплового потока при усредненных замыкающих затратах

Таблица П1.3

Нормы потери тепла изолированными поверхностями на открытом воздухе с расчетной температурой воздуха t_в = 5 °С

^* Потери тепла для плоской стенки приведены в Вт/м²