книги из ГПНТБ / Казанский, В. Н. Системы смазки паровых турбин
.pdf
В. Н. КАЗАНСКИЙ
СИСТЕМЫ
СМАЗКИ
ПАРОВЫХ
ТУРБИН
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1974
6П2.23
К 14
УДК 621.165-72 |
Г * г . |
;* |
ЧМ. |
..»• |
|
|
Ж ** |
• * ► СР |
.JL |
л - |
г.| ’r jj |
ЧИТ/ |
■iAj|A |
Казанский В. Н.
К 14 Системы смазки паровых турбин. М., «Энергия», 1974.
224 с. с ил.
В книге приведены сведения о конструкциях узлов систем смазки и схемах маслоснабжения современных паровых турбин электрических станций. Показано, какое отрицательное влияние оказывает аэрирован ное, обводненное и зашламленное масло на работу подшипников, мас ляных баков, насосов, маслоохладителей, фильтров, элементов гидро автоматики. Рассмотрены причины ухудшения эксплуатационных
свойств масла |
и мероприятия для обеспечения надежной, экономичной |
и безопасной |
работы системы смазки. |
Книга рассчитана на инженерно-технический персонал турбинных цехов тепловых электрических. станций, занятый вопросами эксплуата ции, ремонта, наладки и модернизации оборудования масляных систем.
К О51(01)-74 28-74 6П2.23
© |
Издательство «Энергия», 1974 г. |
П Р Е Д И С Л О В И Е
Система смазки паровых турбин является частью общей системы маслоснабжения и включает в себя разнообразное оборудование. Сюда относятся подшипники, масляные уплот нения, масляный бак, насосы, охладители, маслопроводы, арматура, устройства для вен
тиляции, фильтры, |
адсорберы, центрифуги |
и др. |
является систематизация |
Задачей книги |
сведений и рекомендаций, необходимых для надежной, экономичной и безопасной эксплуа тации систем смазки современных паровых турбин. В книге содержится описание конст рукций и дается анализ основных устройств, агрегатов и узлов систем смазки паровых тур бин с учетом физико-химических свойств тур бинного масла марки 22. Рассмотрены причи ны аэрации, обводнения, зашламления и окис ления масла при эксплуатации оборудования турбинной установки. Показано, какое отри цательное влияние оказывает аэрированное, обводненное и зашламленное масло на работу подшипников и отдельных узлов маслоснаб жения. Показано и другое: как неудовлетво рительные конструкции подшипников, гидро муфт, уплотнений и другого оборудования, сопряженного при работе с маслом, ухудшают эксплуатационные свойства масла.
В основу книги положены материалы кур са лекций, читавшихся автором в Челябин ском филиале Института повышения квали фикации руководящих и инженерно-техниче ских работников Министерства энергетики и электрификации СССР.
3
При создании книги был использован мно голетний опыт внедрения новых элементов си стемы смазки, накопленный Уральским филиа лом Всесоюзного теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского, а также другими организациями в этой области энергетики. В книге широко использованы опубликован ные работы научных сотрудников Всесоюзно го теплотехнического института и его Ураль ского филиала: В. Н. Веллера, К. И. Иванова, Р. А. Липштейна, Е. Д. Вилянской, Л. П. Сережкиной, А. П. Жарова, Р. Н. Смолина, Г. Т. Школьника, И. П. Богодяжа, В. Н. Зе ленина, А. Н. Туркина и др. Использован
вкниге и зарубежный опыт конструирования
иэксплуатации элементов системы смазки па ровых турбин.
Это предисловие не будет полным, если не выразить признательности сотрудникам лабо ратории подшипников и систем смазки паро вых турбин Уральского филиала ВТИ, кото
рые приняли прямое или косвенное участие в создании этой книги. Автор выражает глу бокую благодарность рецензенту Л. П. Сережкиной за ряд ценных указаний.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Масло, применяемое в паротурбинных установках теп ловых электрических станций, предназначено выполнять следующие функции: предотвращать износ сопряженных поверхностей трения; снижать потери мощности на тре ние; отводить тепло, выделяющееся при трении и пере даваемое от горячих деталей турбины; уплотнять вал генератора, охлаждаемого водородом; предотвращать коррозию элементов масляной системы; передавать им пульсы и перемещать исполнительные органы в системе автоматического регулирования и защиты турбины.
Общее масляное хозяйство паротурбинной установки состоит из следующих систем: смазки подшипников тур бины и генератора; уплотнения вала генератора; регу лирования и защиты турбины; смазки и регулирования питательных агрегатов; приема, хранения и регенерации масла. В ряде случаев из общей масляной системы вы деляются отдельные ее составляющие. Например, на не блочных электростанциях система смазки и регулирова ния питательных агрегатов является автономной. На турбинах большой мощности (300 МВт и более) выделе на система регулирования, содержащая вместо обычного нефтяного масла огнестойкие жидкости или конденсат.
Рассмотрим принципиальную схему циркуляционного маслоснабжения паротурбинной установки современно го энергетического блока (рис. В-1).
Масло из главного бака 1 центробежным насосом 7 с приводом от электродвигателя переменного тока пода ется через маслоохладители 8 в напорный коллектор 3, откуда оно распределяется па смазку подшипников 19, 23, 24 главной турбины, подшипников 26, 28 генератора и возбудителя, подшипников турбины 16 и питательного турбонасоса 15, электродвигателя 10, редуктора 12 и пи тательного электронасоса 13, на смазку вспомогатель ных механизмов (резервного возбудителя 14, валоповоротного устройства 25 и др.), в систему регулирования 17 турбонасоса и на гидромуфту 11 питательного элек тронасоса (через клапан 9).
•При неисправностях масляного насоса 7 или его при вода в работу включается автоматически резервный на сосный агрегат 6. Обычно насосы 6 и 7 работают попе ременно. При потере напряжения на шинах собственных
5
О
нужд, когда насосы 6 и 7 отключаются, турбина ведется на останов, причем масло подается от аварийных насо сов 2 и 5, подключенных к шинам аккумуляторной бата реи. Эти насосы по сравнению с основными имеют по ниженные подачу и напор, поэтому подключаются к рас пределительному коллектору помимо маслоохладителей 8 и гидромуфты 11 (обратный клапан 4 отсекает поток масла от насосов 2 и 5 к гидромуфте И, не нуждающей ся в масле в рассматриваемой аварийной обстановке).
Масло к подшипникам турбины, генератора и возбу дителя поступает из индивидуальных бачков 22, распо ложенных в крышках картеров подшипников. На линии 21 основного подвода масла ко вкладышу установлена диафрагма 18, определяющая необходимый расход мас ла. В бачке расположена трубка 20 с дозирующими от верстиями на ее поверхности для подачи ограниченного количества масла к подшипнику во .время аварийного выбега ротора турбины при отключенных насосах смаз ки. Такая необходимость возникает, например, при вос пламенении масла, попавшего через разорванный масло провод на горячие детали турбины.
Современные генераторы электрического тока имеют водородное охлаждение обмоток. Для предотвращения прорыва водорода наружу генератор 30 снабжен систе мой масляных уплотнений мест прохода вала через крышки статора. Эта система содержит автономные на сосы 32 (два с электроприводом переменного тока и один постоянного), маслоохладитель 33, фильтр 36, регулято ры 35, 34 давления уплотняющего н прижимного масла, демпферный бак 29, выполняющий те же функции, что п индивидуальные бачки 22 для подшипников турбины и генератора; уплотнения 27 вала генератора, сливные маслопроводы с гидравлическими затворами 31 и 41.
Масло, циркулирующее через исполнительные эле менты (подшипники, гидромуфту, уплотнения и др.), нагревается, смешивается с воздухом, обводняется, окис ляется, загрязняется шламом и другими примесями. От работанное масло сливается в коллекторы 37, 39, 40 и поступает в отсек 48 для «грязного» масла в байе 1. В этом баке установлены плоские сетки 50 для предва рительной очистки масла, аварийный перелив 49, много ярусный пакет наклонных перегородок 51 для интенси фикации выделения пузырьков воздуха и осаждения прищерей, плоские сетки 52 для окончательной фильтрации
7
масла, защитный козырек 53 для предотвращения захва та вспененного масла из верхних слоев бака. Избыток масла, т. е. разница между подачей насоса и фактиче ским потреблением масла исполнительными механизма ми, возвращается в бак через маслосбрасывающий кла пан 38, автоматически поддерживающий постоянное давление «до себя». Это масло раньше прошло очистку,
фильтрацию и |
охлаждение, поэтому |
его направляют |
|
сразу в «чистый» отсек (к козырьку 53) |
или в промежу |
||
ток между пакетом 51 и фильтром 52. |
|
||
Шлам, |
вода, |
механические примеси, выделившиеся |
|
из масла, |
сползают по наклонному днищу в нижнюю |
||
точку бака, откуда периодически удаляются. К этой жеточке присоединены линия 54 для аварийного опорож нения масла и маслоочнстптельная машина, содержа щая центробежный сепаратор 47, электронагреватель с вакуумным бачком, фильтр-пресс 46. Иногда сюда же подключается адсорбер 45 для непрерывной регенерации масла. Обычно же адсорбер подключается на ответвле нии от масляной магистрали перед маслоохладителя ми 8.
Из масла выделяются газы (водород, углекислота, летучие продукты окисления, увлеченный и растворен ный воздух). Для удаления их служат центробежный вентилятор 44 и атмосферная труба 43. Чтобы вентили ровать сливные маслопроводы генератора, применяются второй аналогичный вентилятор (на рис. 1 он не показан) и труба 42 для аварийного выпуска водорода в атмо сферу.
Схема масляных коммуникаций усложняется при объединении системы смазки и регулирования, предъяв ляющей повышенные требования к чистоте масла. Шлам, смолистые продукты окисления масла, ржавчина вызы вают явление застойной нечувствительности, закупори вают дроссельные шайбы, заклинивают золотники. Воз дух, содержащийся в масле в виде пузырьков, снижает скорость передачи гидравлических импульсов, вызывает пульсацию давления в проточных линиях, уменьшает за пас устойчивости системы регулирования. Сама система регулирования может ухудшать масло: нагревать его, вспенивать, обводнять, например, через неплотные силь фоны регуляторов давления отборного пара. Таким об разом, в процессе эксплуатации конкретных узлов паро турбинной установки происходит ухудшение качества
масла, вызванное несовершенством конструкций под
шипников, уплотнений, гидромуфт, сливных трубопрово дов, регуляторов. Однако и неудовлетворительная очи стка масла от примесей, недостаточное охлаждение или неоптимальное распределение его по ветвям системы ухудшают работу тех же подшипников, гидромуфт, уп лотнений, регуляторов. Существует взаимосвязь между аэрацией, обводнением, загрязнением и окислением мас ла, обусловленная кондицией самого масла. Нестабиль ное к окислению масло быстро «стареет», ухудшает де эмульгирующие свойства, более склонно к вспениванию, содержит много шлама. Интенсивно вспененное масло не успевает освободиться от пузырьков воздуха в баке, и к насосу поступает масловоздушная смесь. При сжа тии воздуха в насосе резко повышается температура пу зырьков. Выделившееся тепло, несмотря на ничтожно малую величину и кратковременность воздействия, суще ственно катализирует окисление масла. Пройдя насос, сжатые пузырьки постепенно растворяются, а содержа щиеся в воздухе примеси (пыль, зола, водяной пар) переходят в масло, загрязняя и обводняя его. Все это
приводит |
к дальнейшему ухудшению |
качества масла, |
снижению |
надежности и экономичности |
элементов мас |
ляной системы и всего паротурбинного |
агрегата. |
|
В этой книге сделана попытка рассмотреть взаимо связанные вопросы: как и почему ухудшаются эксплуа тационные свойства турбинного масла, как неудовлет ворительная конструкция отдельных узлов турбины спо собствует «старению» масла и, наоборот, как неудовлет ворительное по качеству масло усложняет эксплуатацию турбин и деталей, сопряженных в процессе работы с маслом, и элементов маслоснабжения. (насосов, баков, фильтров, охладителей и др.). В книге изложены реко мендации по предотвращению загрязнения и по очистке уже загрязненного масла. Основной упор сделан на изложение вопросов, связанных с системой смазки под шипников паровых турбин, поскольку другие аспекты затронутой темы (регулирование турбин, уплотнение ва ла генератора, регенерация масла) обстоятельно описа ны в литературе [Л. 16, 43, 145].
Преимущественное внимание уделено рассмотрению эксплуатационных свойств турбинного масла марки. 22, поскольку это масло наиболее широко применяется в па ротурбинных агрегатах.
9