|
Направляющий аппарат является важнейшим элементом системы регулирования насосотурбины и должен надежно и эффективно функционировать как во всех нормальных эксплуатационных режимах, так и в аварийных, например, в случае сброса нагрузки в турбинном режиме.
Собственно направляющий аппарат цилиндрический с 20 поворотными лопатками, имеющими нулевой эксцентриситет. Высота направляющего аппарата 1110 мм, диаметр окружности расположения осей лопаток 7500 мм.
Лопатки направляющего аппарата выполнены цельнолитыми из нержавеющей стали и имеют по три опоры. Опорные втулки цапф лопаток выполнены с нанесением антифрикционного слоя из эпоксидной композиции, не требующей смазки при эксплуатации агрегата. Верхние и средние втулки по мере необходимости (разрушение антифрикционного слоя) во время плановых капитальных ремонтов могут быть заменены. Доступ к нижним втулкам возможен только при расширенном ремонте агрегата с его разборкой. Поэтому важен подбор материала, альтернативного эпоксидной композиции, с большим сроком службы. По информации ЛМЗ в лаборатории водяных турбин ЛМЗ проведены испытания на трение и износ новых материалов, нашедших применение в мировой гидроэнергетике: DEVAmetal (Германия), бронзофторопласт, углепластики ФУТ и УГЭТ, тордон SXL.
Бронзографит фирмы «Deva» обладает самой высокой износостойкостью из всех перечисленных материалов, но из-за высокой стоимости его применение ограничено. За рубежом количество гидротурбин, в подшипниках которых нашел применение этот материал, не превышает 200.
Материал «тордон SXL» выгодно отличается от прочих материалов своей универсальностью, что позволяет применять его практически во всех основных узлах трения гидромашины.
Бронзофторопластовыми подшипниками в настоящее время оснащаются узлы трения экологически чистых рабочих колес поворотнолопастных гидротурбин Волжской ГЭС.
Надо полагать, что к моменту заказа основного гидроэнергетического оборудования для новых ГАЭС заводы-изготовители уже будут иметь опыт использования в узлах трения новых материалов.
На нержавеющих лопатках направляющего аппарата, изготовленных из стали 10Х12НДЛ, следов эрозии за 20 лет эксплуатации не обнаружено.
Уплотнение лопаток между собой по вертикали достигается точной пригонкой кромок, расположенных на выпуклой стороне профильной части лопатки. Уплотнение лопаток в закрытом положении по торцам профильной части осуществляется следующим образом. На поверхностях крышки и нижнего кольца, образующих проточный тракт, выполнены идентичные профильные пазы, замкнутые по кольцу так, что ось этих пазов пересекает линию смыкания каждой пары смежных лопаток и огибает цапфы лопаток со стороны статора. В каждый из пазов закладываются полиэтиленовые сегменты в сочетании с резиновым шнуром.
Для насосотурбин качество торцевого уплотнения лопаток направляющего аппарата имеет особое значение по следующим причинам: во-первых, особенность эксплуатации обратимых гидроагрегатов состоит в том, что в работе с открытым направляющим аппаратом они находятся не более 6–8 ч в сутки, а остальное время либо полностью остановлены, либо используются в режиме СК. За это время через закрытый направляющий аппарат насосотурбины может быть потерян большой объем воды, на подъем которой в верхний бьеф была затрачена электроэнергия; во-вторых, при больших протечках через направляющий аппа-
рат затрудняется пуск агрегата в насосный режим от СПЧ, так как вода не успевает сливаться через клапаны слива протечек из полости между закрытым направляющим аппаратом и рабочим колесом, и это водяное кольцо начинает вращаться, создавая дополнительный тормозной момент; в-третьих, при работе в режиме СК, особенно с насосным на-
правлением вращения, потери активной мощности, потребляемой из сети, достигают 12–16 МВт против расчетных 4–5 МВт (потребление активной мощности в режиме СК при работе агрегата с осушенной проточной частью составляет 3 МВт); в-четвертых, натурные испытания показали наличие повышен-
ной вибрации узлов агрегата при его работе в режиме СК с насосным направлением вращения. В этом режиме горизонтальная вибрация опорных узлов агрегата в 2–4 раза, а биение вала в 1,5–2 раза больше, чем в других режимах, превышая в отдельных случаях предельно допустимое значение. Одной из основных причин повышенной вибрации в таком режиме является наличие вращающегося водяного кольца в полости между закрытым направляющим аппаратом и рабочим колесом, создаваемого мощным насосным действием рабочего колеса. Учитывая резко отрицательное влияние повышенной вибрации на надежность агрегатов, их использование в рассмотренном режиме на Загорской ГАЭС ограничено.
Таким образом, для условий действующей Загорской ГАЭС актуальным является вопрос совершенствования конструкции торцевого уплотнения лопаток направляющего аппарата. Что же касается вновь проектируемых станций подобного типа, то опыт Загорской ГАЭС позволяет считать целесообразным применение предтурбинных затворов с быстродействующим гидроприводом со стороны верхнего бьефа, задействованных в технологии СК и пуска в насосный режим, или, что вероятнее, использования конструкции насосотурбин с кольцевым затвором.
Уплотнение вала. Штатное уплотнение вала на гидромашинах Загорской ГАЭС (рис. 21.1) изначально было выполнено углеграфитовым торцевого типа. Рабочей парой уплотнения являются два углеграфитовых кольца 1 и контактирующее с ними неподвижное бронзовое кольцо 2. Каждое из углеграфитовых колец закреплено в кольцевой паз обоймы 3, установленной на нижний фланец вала. Нажимная втулка 4 удерживается от вращения при действии момен- та трения шестью штуцерами 5, которые служат одновременно для подвода воды к зоне контакта рабочей пары. Давление подводимой воды несколько превосходит давление в проточной части, обеспечивая предохранение контактной пары от попадания взвешенных абразивных частиц.
Упругим элементом уплотнения являются двенадцать пружин 7, установленных в специальные гнезда на нажимной втулке. Пружины обеспечивают герметичность стыка пары трения и компенсацию износа углеграфитовых и бронзового колец. Под действием пружин поверхность контактной пары в процессе работы взаимно прирабатывается, что на каком-то этапе приводит к повышению эффективности уплотнения. Однако в связи с реверсивным характером работы агрегата износ составляющих контактной пары происходит значительно интенсивнее, чем у обычных гидроагрегатов, что приводит к необходимости профилактических ремонтов уплотнения не реже одного раза в год.
Поскольку главным недостатком штатной конструкции явилась недостаточная механическая прочность контактной пары, одновременно с разработкой альтернативной конструкции с участием завода-изготовителя были предприняты поиски новых, более долговечных материалов, которые могли бы заменить углеграфит.
В 1996 г. при выполнении планового ремонта одного из гидро- агрегатов для проверки потенциальных возможностей альтернативного материала контактной пары торцевого уплотнения углеграфитовые сегменты были заменены на сегменты, изготовленные
Do'stlaringiz bilan baham: |
