|
17.2. остановка и торможение гидроагрегатов ГаЭС
В отличие от гидроагрегатов обычных ГЭС, обратимые насосотурбинные гидроагрегаты ГАЭС останавливаются более часто в связи со специфическим суточным режимом работы ГАЭС – неоднократными пусками-остановами гидроагрегатов или их переводами из одного режима в другой с полной остановкой и изменением направления вращения.
Из-за больших габаритов и соответствующих им больших маховых масс (сотни тонн) после отключения электромашины от сети и полного закрытия направляющего аппарата агрегат в процессе самоторможения может вращаться довольно долго: время выбега современных мощных гидроагрегатов составляет 20–30 мин.
Поэтому из соображений повышения мобильности обратимых гидроагрегатов для ускорения их остановки кроме естественного гидравлического самоторможения применяется искусственное при нудительное: традиционное механическое пневмоторможение или более совершенное электродинамическое.
Принудительное торможение в конце процесса выбега гидро- агрегата необходимо и по технологическим соображениям: при снижении скорости вращения уменьшается толщина масляной пленки на скользящей поверхности подпятника, и длительное вращение агрегата на малой скорости может привести к повреждению этой поверхности. Это соображение более актуально для боббитовых сегментов подпятника, но не исключено полностью и для подпятников, сегменты которых выполнены с ЭМП-покрытием.
Гидравлическое самоторможение обратимого агрегата наступает сразу после отключения электромашины от сети (предполагается, что направляющий аппарат при этом закрыт). В этом случае тормозной момент на валу является функцией скорости гидроагрегата, то есть
Мт = кn2,
где к – эмпирический коэффициент, величина которого зависит от мощности, типа, быстроходности, махового момента и ряда других параметров обратимого агрегата.
Как показывает опыт эксплуатации мощных обратимых агрегатов на зарубежных ГАЭС, тормозной момент при гидравлическом самоторможении за счет трения рабочего колеса насосотурбины о воду достигает значительной величины, составляющей 30–40 % номинального момента на валу агрегата. При этом нагревается вода в камере рабочего колеса, а также возникают механические толчки и вибрации вследствие гидравлических пульсаций в насосотурбине.
При снижении частоты вращения обратимого агрегата тормозной момент резко уменьшается, поскольку он находится в квадратичной зависимости от частоты вращения, и интенсивность торможения также соответственно снижается. Поэтому для окончательной остановки агрегата становится неизбежным применение принудительного торможения.
Принудительное механическое торможение осуществляется с помощью поршневых пневматических, реже масляных, тормозов, установленных, в зависимости от конструкции обратимого агрегата, на нижней крестовине или непосредственно на бетонном фундаменте. Тормоза выполняются в виде цилиндров с поршнями, соединяемыми с тормозными колодками. Трущиеся поверхности тормозных колодок изготавливаются из фрикционного термостойкого материала с коэффициентом трения 0,3–0,4. Тормозные колодки прижимаются снизу к тормозному кольцу на ободе ротора электромашины.
Количество тормозов для обратимых агрегатов, как и для обычных гидроагрегатов, выбирается исходя из заданного времени торможения tт и частоты вращения nт, при которой начинается механическое торможение. Практика эксплуатации зарубежных ГАЭС показывает, что эти величины для мощных обратимых гидроагрегатов принимаются в следующих пределах: tт = 60–90 с, nт = (0,2–0,25) nном.
Кроме своего основного назначения, механические тормоза используются в качестве домкратов для подъема вращающихся частей обратимого гидроагрегата в случае его длительной остановки с целью разгрузки подпятника.
Электродинамическое торможение насосотурбинных гидроагрегатов ГАЭС является наиболее совершенным видом принудительного торможения и имеет существенные преимущества перед механическим:
уменьшаются механические толчки и нагрузки на агрегат; снижается износ тормозных колодок и тормозных колец ротора
электромашины; повышается интенсивность торможения и уменьшается (до 3–
4 мин) общее время торможения для мощных обратимых агрегатов; в случае использования для электродинамического торможения СПЧ динамическая энергия вращающихся масс обратимых агрегатов возвращается в электросеть за счет рекуперации; обеспечивается экологическая чистота процесса торможения.
Электродинамическое торможение может быть реализовано одним из трех способов:
Обмотка статора отключенной от сети электромашины обратимого агрегата замыкается накоротко или на внешнее добавочное сопротивление при одновременной подаче в обмотку возбуждения постоянного тока от независимого источника.
При наличии ВРД, применяемого для пуска обратимого агрегата в насосный режим, обмотка возбуждения его ротора замыкается на пусковой реостат, а в обмотку статора подается постоянный ток.
Обмотка статора электромашины включается на СПЧ, который в этом случае переводится в режим инвертирования. Этот вариант является наиболее перспективным и позволяет добиться плавного, но интенсивного торможения за счет регулирования угла открытия тиристоров.
Последний способ торможения, возможно, может быть эффективен и для гидроагрегатов обычных ГЭС с помощью преобразователей сравнительно небольшой мощности. Все преимущества такого способа торможения, сформулированные для обратимых гидро- агрегатов, действительны и для обычных гидрогенераторов.
Do'stlaringiz bilan baham: |
