ВНЕДРЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ
В годы первой пятилетки наряду с установкой импортных конденсационных агрегатов в системе Мосэнерго были установлены первые теплофикационные турбины. В их числе были четыре отечественные турбины Ленинградского металлического завода мощностью от 1 до 4 тыс. квт на начальные параметры пара 30 ата и 375° С, установленные в период 1929—1931 гг. на ТЭЦ № 6 и ТЭЦ № 7. Широкое освоение в системе Мосэнерго отечественных турбинных и котельных агрегатов относится к периоду второй пятилетки, когда Ленинградский металлический завод приступил к выпуску мощных конденсационных турбин типа АК-50, теплофикационных турбин АТ-25 и АП-25 и крупных котельных агрегатов поверхностью нагрева 2 500 м2, производительностью 150/180 т/ч.
В 1933—1936 гг. на крупнейшей тепловой электростанции—Сталиногорской ГРЭС—были установлены четыре отечественные конденсационные турбины типа АК-50-1 на 1 500 об/мин и котельные агрегаты трехбарабанного типа производительностью 150/180 т/ч. Турбины были изготовлены по чертежам, разработанным на основании опыта фирмы Метрополитен-Виккерс. Как показала эксплуатация, турбины оказались не вполне надежными, имели слабый лопаточный аппарат и неудачную конструкцию упорного подшипника, улучшенную впоследствии изменением способа посадки упорного диска. Тепловая схема Метрополитен-Виккерс, предусматривавшая деаэрацию питательной воды в конденсаторах турбин, не обеспечивала надлежащей деаэрации воды и была впоследствии изменена с установкой деаэраторов атмосферного давления.
С 1933 г. в системе Мосэнерго начали устанавливаться крупные отечественные теплофикационные турбины собственной конструкции Ленинградского металлического завода. В этом году на ГЭС № 1 пущена теплофикационная турбина мощностью 12 тыс. квт на начальное давление пара 26 ата и температуру 375° С с отбором пара 7 ата и противодавлением 0,7—1,2 ата. В период с 1935 по 1940 г. была сооружена ТЭЦ № 11 с установкой на ней теплофикационных турбин типа АТ-25-1 и АП-25-1 на начальные параметры пара 29 ата и 400° С. Конструкция этих турбин в отличие от прежних была разработана заводом самостоятельно, на основе накопленного опыта, и имела ряд оригинальных решений. По своей мощности эти турбины с регулируемым отбором пара являлись по тому времени крупнейшими в мире.

В 1937 г. Ленинградский металлический завод на основе опыта изготовления и эксплуатации ранее выпущенных турбин разработал принципиально новую конструкцию турбин большой мощности на 3 000 об/мин. К их числу относятся конденсационная турбина типа АК-100-1 на начальные параметры пара 29 ата и 400° С, головной образец которой был установлен в 1938 г. на Сталиногорской ГРЭС, и турбина АП-50 с производственным отбором пара давлением 7 ата в количестве до 200 т/ч, пущенная также на Сталиногорской ГРЭС. Не отличаясь по габаритам и весу от турбин АК-50-1, новая турбина АК-100-1 развивала удвоенную мощность и была более экономичной. В начале Отечественной войны эта турбина была демонтирована и установлена на Челябинской ТЭЦ.
Опыт освоения и эксплуатации мощных отечественных турбин довоенных выпусков показал достаточно высокую надежность их работы. Наиболее серьезным дефектом в работе отечественных турбин ранних выпусков, как и турбин иностранных фирм, явились повреждения лопаточного аппарата из-за резонансных колебаний рабочих лопаток во время работы турбины. Проведением настройки лопаточного аппарата на заводе, последующим контролем и настройкой собственных частот колебаний лопаток во время капитальных ремонтов турбин удалось добиться значительного повышения надежности работы лопаточного аппарата отечественных турбин.
Рис. 4-2. Повреждения лопаточного аппарата отечественных турбин.
1 — количество установленных отечественных турбин;
2—число случаев появления трещин и поломок лопаток.
В процессе освоения отечественного котельного оборудования довоенных выпусков выявились отдельные недостатки в его работе, которые пришлось ликвидировать в процессе эксплуатации.
В системе было установлено семь трехбарабанных котлов — пять на Сталиногорской ГРЭС и два на ТЭЦ № 11. Основными дефектами, выявленными на этих котлах, явились: недостаточная степень экранирования топки, что обусловливало шлакование экранных труб; наличие нижнего гранулятора, подвергавшегося повреждению падающим шлаком; образование кольцевых трещин в экранных трубах вследствие недостаточной температурной компенсации; золовой износ кипятильных труб вследствие большого количества поворотов газа и неравномерного поля скорости газов и концентрации золы; повреждение труб перегревателей из-за солевых отложений, неравномерного распределения пара и тепловых перекосов по ширине топки; высокая температура уходящих газов (до 300° С) из-за отсутствия водяного экономайзера и низкого использования воздухоподогревателя. Для устранения выявившихся узких мест и конструктивных недостатков был разработан и осуществлен ряд мероприятий.
В значительной мере эти недостатки были учтены и устранены в новой конструкции однобарабанного секционного котла производительностью 160/200 т/ч, который начал выпускаться с 1936 г. Эти котлы были установлены в системе Мосэнерго на Сталиногорской ГРЭС (котлы № 6—11) и на ТЭЦ № 11 (котел № 3). Однако в головных образцах этой серии котлов выявились серьезные затруднения с циркуляцией в верхних рядах кипятильных труб вследствие большого количества рядов по высоте. Этот недостаток был устранен первоначально путем установки дроссельных шайб в нижних трех рядах труб, а затем путем сокращения количества рядов труб по высоте и увеличения сечения подводящих труб циркуляционного контура.
Опыт работы секционных котлов в системе Мосэнерго и на других электростанциях привел к появлению новых конструкций котельных агрегатов среднего давления производительностью 200 т/ч, которые также нашли применение в системе Мосэнерго. Сюда относятся котлы типа KO-VI Ленинградского металлического завода (котел № 2 ТЭЦ № 15), типа ПК-VI Подольского котельного завода (котел № 1 ТЭЦ № 15) и типа ТО-3 Таганрогского котельного завода, установленные уже после Отечественной войны на Сталиногорской ГРЭС (котел № 12) и на ТЭЦ № 12 (котлы № 1, 2 и 3).
За исключением неудовлетворительной циркуляции в кипятильном пучке котла типа ПК-VI, а также перегрева выходных змеевиков экономайзеров на котлах типа ТО-3 вследствие неравномерного поступления и неодинакового распределения воды по обеим половинам водяного экономайзера конструкции этих котлов хорошо оправдали себя в эксплуатации. Надежность работы котлов ПК-VI на ТЭЦ № 15 и ТО-3 на ТЭЦ № 12 была повышена путем заторкретирования части кипятильного пучка котла ПК-VI, обеспечения равномерного питания и более точного распределения воды по половинам водяного экономайзера на котлах ТО-3.
При восстановлении Сталиногорской ГРЭС во время Отечественной войны были установлены два прямоточных котла на среднее давление пара (№ 6 и 7). Эксплуатация этих котлов показала наличие неустойчивой гидродинамики, что приводило к теплосменам и повреждениям коррозийного характера труб радиационной части, перегревателя и переходной зоны. После проведения многочисленных мероприятий по увеличению устойчивости гидродинамики, а также устранению допущенных конструктивных и технологических недостатков надежность работы этих котлов несколько повысилась, но добиться полного прекращения теплосмен и коррозийных повреждений не удалось.
В 1950-е годы на электростанциях Мосэнерго установлен 21 котел среднего давления отечественного изготовления с общей паропроизводительностью около 3 000 т/ч. За 1956 г. по этим котлам зарегистрировано 42 случая вынужденных остановок из-за повреждений поверхностей нагрева.
Удельный вес котлов среднего давления непрерывно падает вследствие широкого внедрения высоких, а затем и сверхвысоких параметров пара. Тем не менее продолжается работа по дальнейшему усовершенствованию установленных котельных агрегатов как в части повышения их надежности, так и экономичности