10 9 насоса; 6 – вал агрегата; 7 – рабочее колесо ковшовой турбины; 8 – сопло; 9 –
коллектор (распределитель); 10 – шаровой затвор турбины
с торца вала под коленом всасывающей трубы насоса. Нижний на правляющий подшипник насоса конструктивно объединен с под пятником, рассчитанным на аксиальную нагрузку 500 т и опирающимся на специальную несущую металлическую конструкцию, отделенную от корпуса насоса. Оба направляющих подшипника и подпятник имеют масляную смазку с принудительной циркуляцией и охлаждением масла. Все узлы насоса, подверженные истиранию – рабочее колесо, выправляющий аппарат, кольца на выходе из последней ступени и кольца лабиринтного уплотнения – изготовлены из хромоникелевой стали. Низко- и высоконапорные уплотнения вала насоса – скользящего типа, изготовлены из бронзы, закрепленной на хромоникелевых держателях. Общая масса насоса в полностью собранном виде составляет около 650 т.
Шаровой затвор насоса диаметром 1,2 м с быстродействующим гидроприводом используется для эксплуатационного и аварийного закрытия проточного тракта насоса и установлен на входе в его всасывающую трубу. Затвор имеет двойное гидравлическое уплотнение, работающее при подаче в него воды под давлением. Во время ремонта затвора устанавливается механическое ремонтное уплотнение. Корпус и шарообразная задвижка насоса изготовлены из стального литья. Время открытия затвора по линейному закону равно 40 с, время закрытия – 45 с (с двумя скоростями). Привод этого затвора по условиям техники безопасности сблокирован гидравлически и электрически с приводом турбинного затвора и зубчатой сцепной муфтой преобразователя момента.
Синхронный гидравлический преобразователь момента мощностью 75 МВт включает в себя преобразователь вращающего момента на валу агрегата для плавного пуска и останова заполненного водой насоса и зубчатую сцепную муфту между приводным валом агрегата и валом рабочего колеса насоса. Оба эти конструктивно объединенные устройства опираются своим стальным корпусом на пол насосного помещения. Разворот насоса до синхронной частоты вращения производится за 10 с, после чего включается зубчатая сцепная муфта. За это время через преобразователь проходит около 30 м3 воды, забираемой из проточных частей насоса. Преобразователи массой около 80 т каждый поставляются на место монтажа полностью собранными и устанавливаются на насос после окончания его монтажа.
Каждая ковшовая турбина гидроагрегатов ГАЭС Роттау имеет литое рабочее колесо из хромоникелевой стали с 23 ковшами, а его вал удерживается направляющим подшипником, опирающимся на крышку турбины. Водоподводящий распределитель (коллектор) имеет шесть сопел (рис. 13.5, б) и выполнен литым из хромомолибденомарганцевой стали общей массой (вместе с фланцевыми соединениями отдельных отводов) около 140 т. Последний отвод к шестому соплу выполнен сварным. Распределитель забетонирован в железобетонном фундаменте агрегата. Все сопла литые с внутренним расположением в них серводвигателей. Время открытия иглы сопла по линейному закону равно 45 с, время закрытия – 50 с, закон закрытия – трехступенчатый. Все шесть отклонителей струи соединены механическими штангами и имеют общий привод от серво- двигателя. Для быстрого аварийного закрытия сопел имеется дополнительный серводвигатель, работающий под давлением воды из напорного трубопровода турбины. Направляющий подшипник турбины имеет масляную смазку и закреплен в бетонном перекрытии.
Турбинный шаровой затвор диаметром 1,4 м с двойным гидравлическим управлением используется как эксплуатационный и ремонтный затвор. Он рассчитан на закрытие при расходе, равном трехкратному номинальному расходу, то есть 60 м3/с. Привод затвора – гидравлический от двух сервомоторов. Сервомоторы соединены с валом затвора зубчатыми рейками и шестерней. Каждый турбинный затвор имеет индивидуальную маслонапорную установку с рабочим давлением 60 кг/см2. Время закрытия затвора – около 70 с. Соединение фланца затвора с фланцем распределителя турбины осуществляется через сальниковый компенсатор. Монтажная масса затвора составляет около 110 т, общая масса турбины вместе с шаровым затвором – 450 т.
Для системы смазки, управления и регулирования всех гидромашин агрегатов ГАЭС Роттау применен один вид турбинного масла, что представляет несомненное удобство в эксплуатации.
Для сравнительно высоких напоров порядка 1000 м применяются 3МГ агрегаты, которые имеют сравнительно свободный доступ ко всем трем машинам. Это облегчает их монтаж и демонтаж при ремонтах и создает очевидные удобства при эксплуатации. Однако в этом случае значительно увеличиваются габариты машинного здания в плане и ухудшаются кавитационные условия работы насоса, так как он фактически расположен на одной отметке с гидротурбиной по отношению к уровню воды в нижнем бьефе ГАЭС.
Крупнейший в мире 3МГ насосотурбинный гидроагрегат ГАЭС Горнберг (Германия) с максимальным напором в насосном режиме 664 м состоит из двухступенчатого центробежного насоса с двухсторонним подводом воды, радиально-осевой гидротурбины и расположенной между ними синхронной машины мощностью 290 МВ·А. Вал электромашины соединяется с валом насоса при помощи гидродинамического пускового преобразователя, а с валом турбины –
механической ремонтной муфтой. Горизонтальный вал агрегата име ет общую длину 35 м и опирается на шесть горизонтальных под шипников – по два для каждой из трех машин.
Применение трехмашинной схемы приводит к увеличению стоимости строительной части ГАЭС и гидросилового оборудования по сравнению с двухмашинной схемой. Однако у трехмашинной схемы есть и определенные преимущества: высокий к.п.д. в насосном и турбинном режимах, так как для
каждого режима имеется своя гидромашина, работающая при оптимальном к.п.д.; одинаковое направление вращения в обоих режимах снижает
стоимость генератора-двигателя, а также обеспечивает простые условия пуска в насосном режиме, при котором достижение нормальной частоты вращения обеспечивается пуском турбины. После включения агрегата в сеть закрывается затвор на турбинном водоводе и открывается на насосном; возможность быстрого перевода агрегата из турбинного режи-
ма в насосный и обратно, который осуществляется без остановки гидроагрегата закрытием и открытием затворов.
В последние десятилетия в мировой практике гидроэнергостроительства установилась тенденция сооружения ГАЭС по двухмашинной схеме, что объясняется минимальными затратами на строительство и оборудование. Трехмашинная схема применяется в основном при напорах выше 500–600 м.
