dr inż. Radosław Sieczkowski, Kierownik Działu Technicznego w SPETECH^®

Uszczelnienie włazów w walczakach kotłów parowych stosowanych w energetyce stanowi spore wyzwanie. Dzieje się tak z uwagi na wielką odpowiedzialność tych urządzeń ciśnieniowych, których ewentualna awaria pociąga za sobą ryzyko odstawienia całego bloku, co prowadzi do ogromnych strat finansowych. Walczaki kotłów parowych pracują w wysokich parametrach roboczych: zwykle 13÷16 MPa i ok. 350°C, często w cyklach odstawiania i ponownego uruchamiania. Z uwagi na znaczny wiek wielu bloków energetycznych krajowych elektrowni, wiele połączeń włazowych budzi uzasadnione obawy co do ich stanu technicznego. Warto dodać że pierwotnie na włazy były stosowane uszczelki azbestowe, obecnie wycofane z użycia. Najczęściej stosowanymi rozwiązaniami bezazbestowymi są płaskie uszczelki grafitowe zbrojone lub rzadziej uszczelki spiralne.

W wieloletniej praktyce związanej ze stosowaniem bezazbestowych uszczelnień połączeń kołnierzowych firma SPETECH wielokrotnie spotykała się z problemami uszczelniania włazów w energetyce.

Uszczelka włazu walczaka jest poddawana w trakcie pracy zmiennym obciążeniom o dużych wartościach. Największym obciążeniem jest nacisk powierzchniowy od naporu ciśnienia wewnętrznego na pokrywę włazu. Znaczenie mają również naprężenia cieplne, powodujące odkształcanie pokrywy włazu (wydłużenie dochodzić może do 2 mm). Przy czym różne warunki izolowania pokrywy i tulei włazowej powodują wzajemne przemieszczenia poprzeczne. Dodatkowym problem są często nierówne powierzchnie przylgowe oraz brak powtarzalności kształtu i wymiarów, które często są niezgodne z dokumentacją.

Włazy mogą mieć kształt (obrys) okrągły lub owalny. W przypadku włazów okrągłych konieczne jest umożliwienie takiego wygięcia uszczelki, aby możliwe było jej przełożenie przez otwór włazowy o mniejszej średnicy.

W związku z powyższym optymalna uszczelka zdolna uszczelnić właz walczaka w zaplanowanym okresie między remontami powinna charakteryzować się następującymi cechami:

• wysoka wytrzymałość mechaniczna, szczególnie na nacisk powierzchniowy,
• wysoka ściśliwość – zdolność do niwelowania nierówności powierzchni przylg,
• wysoki, trwały powrót elastyczny – zdolność do pracy przy zmiennych obciążeniach,
• możliwość wygięcia uszczelki okrągłej bez jej uszkodzenia,
• brak efektów starzeniowych,
• bardzo wysoka odporność na wydmuchanie,
• wysoka szczelność.

Propozycja przeznaczona do włazów owalnych spełniająca powyższe wymagania, to uszczelka SPETOGRAF^® GUS^® 660. Jest to uszczelka z tzw. wielodrogową transmisją obciążenia. Podstawowa postać konstrukcyjna uszczelki SPETOGRAF^® GUS^® 660 pokazana jest na rys. 1.

Rys. 1. SPETOGRAF^® GUS^® 660 – przekrój uszczelki

Cechy konstrukcyjne SPETOGRAF^® GUS^® 660 muszą być dobrane indywidualnie dla każdego włazu, najlepiej na podstawie wcześniej odwzorowanego szablonu. W szczególności możliwości przystosowania uszczelki do konkretnego zastosowania dotyczą:

Dopuszczalny nacisk powierzchniowy na miękkie nakładki (standardowo SPETOGRAF^® GUS^® 40) jest ograniczony dzięki specjalnej konstrukcji rdzenia uszczelki, w którym następuje całkowite zamknięcie nakładek. Rdzeń wykonany ze stali o dużej wytrzymałości mechanicznej przejmuje obciążenia chroniąc jednocześnie nakładki przed wydmuchaniem.

• doboru kształtu obrysu uszczelki będącego często nieregularnym owalem niekiedy ze zmieniającą się szerokością bu (rys. 1),
• doboru szerokości aktywnej uszczelki b (rys. 1),
• doboru grubości materiału podlegającego przeformowaniu gn (rys. 1),
• doboru odpowiedniego materiału miękkiego oraz stali nośnika.

 
Rys. 2. SPETOGRAF^® GUS^® 660 w kształcie owalnym na tle włazu walczaka                           Rys. 3. SPETOGRAF^® GUS^® 660 na owalnej pokrywie włazu walczaka

W ten sposób możemy praktycznie w każdym przypadku zapewnić szczelność nawet na wyeksploatowanych połączeniach włazowych z występującymi nierównościami powierzchni przylgowych, zapewniając ich długotrwałą bezawaryjną pracę, również przy częstych zmianach ciśnienia i temperatury. Aktualne możliwości wykonawcze pozwalają zaproponować to rozwiązanie do wszystkich eksploatowanych w kraju włazów walczaków.

Jednak z uwagi na wielką odpowiedzialność urządzenia oraz zdarzającymi się wyjątkowo dużymi nierównościami powierzchni przylgowych samo zastosowanie najlepszej nawet uszczelki może się ukazać niewystarczające. Kompleksowa diagnostyka stanu powierzchni przylgowych konkretnego włazu oraz wieloletnie doświadczenia w polskich elektrowniach doprowadziła do znalezienia optymalnego rozwiązania na które składa się:

• obróbka powierzchni przylgowych poprzez szlifowanie specjalnym urządzeniem (rys. 4),
• zastosowanie uszczelki SPETOGRAF^® GUS^® 660 (rys.1 i 2),
• zastosowanie zestawu Live-Loading (rys. 5 i 6), zawierającego m.in. pakiet sprężyn talerzowychpod śruby domykające właz, mającego za zadanie utrzymać stały nacisk na uszczelkę pomimo relaksacji naprężeń śrub. Zestaw ten musi być zaprojektowany indywidualnie do każdego włazu.

Zrealizowane w ten sposób modyfikacje w jak dotąd dwóch elektrowniach gwarantują pewność ruchową.

  
Rys. 4. Powierzchnia przylgowa po regeneracji – szlifowaniu                                                       Rys. 5. Pojedynczy zestaw Live-Loading składający się z podkładki, 2 sprężyn talerzowych oraz ustawnika

Rys. 6. Widok zamkniętego włazu z 4 pakietami Live-Loading                                                      Rys. 7. Uszczelka SPETOGRAF GUS 660

Rys. 8. Obróbka powierzchnu przylgowych tulei walczaka kotła OP-380K                                    Rys. 9. Zregenerowana powierzchnia przylgowa zamykadła

Masz pytania? Zadzwoń lub napisz:

 RADOSŁAW SIECZKOWSKI
 Kierownik Działu Technicznego SPETECH^®
 +48 501 249 073
 rsieczkowski@spetech.com.pl