Лекции - word / Тема14

Лекция№6.

Эксплуатация систем смазки , масляная система.

Масляная система турбоустановки является одним из основных элементов , который определяет надежность работы турбоагрегата.

Все мощные турбины , на закритические параметры пара имеют в своем составе как бы не одну , а несколько систем маслоснабжения , которые можно условно разделить на три части , по величине давления , которое используется в трубопроводах:

-высокое-трубопроводы системы регулирования и защиты ( максимальное давление зависит от давления , развиваемого главным масляным насосом и колеблется Рм=5-10 атм..

-система уплотнений генератора Рм=4 атм.

-система непосредственно смазки подшипников и других узлов главной турбины Рм=3 атм.

В системах регулирования турбин ЛМЗ используется огнестойкое масло Иввиоль-3 и ОМТИ.

Для турбин К-300-240-2ХТГЗ-конденсат.

Для К-500-240-2-нефтяное масло.

В системах смазки и уплотнения генератора как правило используется нефтяное масло.

Системы смазки централизованы.Масло насосами подается из главного масляного бака ко всем узлам главной турбины , генератора , возбудителя , и к питательному турбонасосу и т.д.

Ранее применялась единая система с централизованным подводом масла в систему регулирования и смазки от напорной магистрали , куда масло подавалось от главного масляного насоса , как правило установленного на валу турбины .

Аналогично , отработанное масло поступало в единую сливную магистраль и самотеком направлялось в грязную часть маслобака (рис 6.1).

Рис.6.1. Схема снабжения турбины с центробежным главным насосом.

1-система регулирования; 2-главный масляный насос; 3-клапан переключатель; 4-маслоохладители; 5-сливной клапан; 6-реле давления масла; 7-маслобак; 8-инжектор системы смазки; 9-Инжектор главного масляного насоса; 10-резервный насос системы смазки с электродвигателем постоянного тока; 11- резервный насос системы смазки с электродвигателем переменного тока; 12-пусковой масляный насос.

В настоящее время , когда в системе регулирования используются негорючие жидкости системы смазки выполняются иным образом.

В этих установках масло в систему смазки подается специальными насосами. Эти насосы как правило сняты с вала турбины и установлены возле маслобака , который в свою очередб в целях пожаробезопасности отнесен к нулевой отметке машинного зала.

В последнее время в практике турбостроения для режима вращения ротора валоповоротным устройством находит применение принцип гидростатической смазки подшипников.

Масляный клин между шейкой вала и подшипника образуется при определенной скорости не менее 1(м/с) , что соответствует частоте вращения равной 40-50(об/мин).При меньших значениях частоты вращения шейка вала имеет непосредственный контакт с баббитовой заливкой вкладыша , что приводит к интенсивному износу подшипника .

Для создания в подшипниках искусственного слоя смазки устанавливаются специальные высоконапорные вспомогательные маслонасосы малой производительности , создающие давление масла равное(Рм=100-120 атм).При подаче масла такого давления под шейку вала ротор всплывает даже в неподвижном состоянии.Такая схема применяется на тубинах К-500-240-2ХТГЗ.

Иная схема применяется для турбин ЛМЗ.Они имеют ВПУ с чачтотой вращения 30(об/мин).

Здесь применяется децентрализованная система маслоснабжения при которой каждый подшипник имеет свой насос гидроподъема , встроенный в картер соответствующего подшипника.

Схема такой установки представлена на рис.6.2.

Рис.6.2. Индивидуальная схема подвода масла к подшипнику.

1-аварийный маслобак; 2-линия подвода масла от насосов; 3- основной подвод масла; 4-ограничительная шайба; 5-насос гидроподъема; 6-вал; 7-зазор для смазки; 8-подвод аварийного масла; 9-воздушник.

По данным заводских исследований , при существующих диаметрах шеек валов современных крупных турбин масляный клин в подшипниках с элептической расточкой устанавливается уже при частоте вращения быстроходных ВПУ.

В данном случае гидростатический подъем ротора необходим для уменьшения пускового момента электромотора ВПУ , так как электродвигатель быстроходных ВПУ работает в момент пуска в очень тяжелых условиях из-за необходимости преодоления инерционной массы ротора за короткое время разгона . Кроме того , создаваемый при работе ВПУ масляный клин толщиной 10-15 мкм. считается недостаточным для надежной работы подшипников.

Применение гидроподъема позволяет значительно увеличить его толщину до100 мкм.

В связи с этим рекомендуется держать насосы гидроподъема в работе при пуске турбины до частоты вращения 400-500(об/мин) для элептических подшипников и до 1000 (об/мин) для сегментных.

На рис 6.3 приведена схема маслоснабжения для турбины К-300-240 ЛМЗ.

Рис 6.3. Схема маслоснабжения турбины К-300-240 ЛМЗ.

1-главный масляный бак; 2-насосы смазки переменного тока; 3-насосы смазки постоянного тока; 4-турбина питательного насоса; 5-питательный турбонасос; 6-питательный электронасос; 7-редуктор; 8-гидромуфта; 9-электродвигатель питательного насоса; 10–доливной бак; 11-эксгаустеры; 12-адсорберы; 13-к центрифуге; 14-валоповорот; 15-аварийные емкости масла; 16-маслоохладитель ПЭН; 17-основные маслоохладители; 18-ЦВД турбины; 19-ЦСД турбины; 20-ЦНД турбины; 21-генератор; 22- возбудитель; 23-регулятор подачи масла на гидромуфту; 24-масло на всас маслонасосов уплотнений генератора; 25-в бак аварийного слива; 26-в аппаратную; 27- масло от центрифуги.

Маркировка и область применения турбинных масел.

Турбинное масло получают в процессе перегонки нефти. В системе смазки применяют турбинные масла следующих марок , обладающих определенными свойствами :

Таблица 6.1

Характеристики турбинных масел и огнестойких жидкостей.

Буквенно-цифровая маркировка нефтяных масел означает:Т-турбинное; П-масло эксплуатируется с присадками.

Цифры означают вязкость(кинематическую в сантистоксах сСт) при температуре масла 50(оС)

ТП-22-применяется в системе смазки и регулирования турбин с частотой вращения 3000 (об/мин).

ТП-30-для турбин с чачтотой вращения 1500(об/мин)

ТП-46-для турбин имеющих редуктор.

Характеристики свойств масел:

Вязкость-внутренний коэффициент трения , характеризующий потери на трение в масляном слое.Важнейшая характеристика.

От вязкости зависит:

-коэффициент теплоотдачи от масла к стенке

-потеря мощности на трение в подшипниках

-расход масла через золотники , шайбы и т.д.

Вязкость масла сильно зависит от температуры и давления масла.

С повышением t , вязкость падает , с ростом Рм вязкость растет.По правилам технической эксплуатации t масла в системе должна быть 35-70оС.

Удельная нагрузка , которую может выдержать подшипник возрастает с ростом вязкости масла.

С ростом t масла вязкость падает , несущая способность снижается , в конечном итоге может произойти нарушение масляного слоя.

Кислотное число-показатель содержания кислот в масле , представляет собой число (количество)миллиграммов КОН , необходимого для нейтрализации 1 г. масла.

Стабильность масла-сохранение свойств в процессе эксплуатации.

Температура вспышки-температура , до которой надо нагреть масло , чтобы его пары образовали с воздухом смесь , способную воспламеняться при поднесении к ней открытого огня.

Температура самовоспламенения - температура , при которой происходит воспламенение масла без поднесения к нему открытого огня.

Существует два вида контроля масла в процессе эксплуатации:

-Цеховой контроль-1 раз в сутки , проверка масла по внешнему виду на работающей турбине(наличие шлама , воды , посторонних примесей).

-Сокращенный анализ-1 раз в два месяца при КОН 0,5(мг/г) и 1 раз в две недели при КОН>0.5 и наличии в масле воды.

Определяются:кислотное число , вязкость , t вспышки , наличие механических примесей и воды.

Сокрещенный анализ проводится в лабораторных условиях.

Основные задачи эксплуатации масляной системы и способы их решения:

Основными задачами эксплуатации систем смазывания являются обеспечение надежности подачи смазки , поддержание герметичности систем , контроль за воздухосодержанием масла , упорядочение вентиляции масляного тракта , контроль окисления и загрязнения масла.

Большие расходы масла в крупных турбинах вызвали применение центробежных насосов с электроприводами для масляных насосов.Это потребовало повышения надежности маслоснабжения.

Одним из таких вопросов является быстродействие схемы включения резервного и аварийного насосов.Для его повышения реконструированы масляные баки.С целью интенсификации процесса водуховыделения осуществляется постоянное удаление воздуха из всасывающих полостей масляных насосов , обеспечивается время срабатывания электрических реле и еонтпкторов до 0,1 с , уменьшается инерционность реле падения давления смазки и релейной защиты блока.

Во время работы масло подвергается аэрации , обводнению , и загрязнению.Повышенное содержание воздуха в масле заметно отражается на работе масляных насосов:снижается их производительность и напор , появляются пульсации и глубокие провалы давления масла.Скопление воздуха во всасывающих трубопроводах затрудняет , а порой делает совершенно невозможным включение в работу резервных и аварийных масляных насосов .Прохождение аэрированного масла через насос сопровождается быстрым сжатием пузырбков , при этом температура их резко возрастает , выделившаяся теплота , несмотря на ничтожно малую абсолютную величину и кратеовремееность действия , существенно катализирует процесс окисления масла.

Пройдя насос , сжатые пузырьки растворяются , а содержащиеся в воздухе примеси(пыль , зода , цемент , водяной пар) переходят в масло , загрязняют и обводняют его.

Учитывая эти затруднения , на всех турбинах для деаэрации масла в маслобаках установлены пакеты наклонных перегородок той или иной разновидности.Этим содержание воздуха перед масляными насосами снижается до величин , в 10-20 раз меньших , чем в баках исходных конструкций.Повышается надежность работы систем смазывания.Исчезает необходимость ручного подрегулирования давления смазки напорной задвижкой при изменениях режима работы блока

Малая инерционность электронасосов и возможность отключения питания их энергией ставят надежность турбины в зависимость от автоматов пуска электронасосов.Поэтому появилась необходимость дополнить системы смазывания устройствами аварийного маслоснабжения , которые позволили бы безаварийно останавливать турбины в случае отключения шин собственных нужд и невключения аврийных маслонасосов.

Такие устройства имеют важное значение также с учетом пожаробезопасности , поскольку можно путем остановки электромасляного насоса прекратить пожар в случае загорания масла в системе смазывания.Возможность безаварийного останова турбины без снабжения подшипников маслом из центральной системы исключает также повреждения из-за нарушения мслопроводов или арматуры.

Для аварийного маслоснабжения каждого подшипника использованы на турбинах ЛМЗ небольшие емкости масла , размещенные в крышках корпусов подшипников , на турбинах ХТГЗ-напорные бачки с резервным маслом и трубопроводами подвода и отвода масла к подшипникам.

Каждый резервный объем при работе любого масляного насоса системы смазывания заполняется маслом от насоса.Слив масла из резервного объема начинается при палении давления в зазоре верхней половины вкладыша , которое может быть вызвано прекращением или резким уменьшением подачи масла из системы.Включение в работу достигается без всяких средств автоматики и осуществляется по принципу сообщающихся сосудов.При выбеге ротора турбины работа сил трения и выделение теплоты в подшипниках уменьшаются пропорционально снижению частоты вращения.Поэтому опорожнение резервного объема масла происходит соответственно кривой выбега.

Упорные подшипники турбины в отличие от опорных во время выбега воспринимают переменную нагрузку. В блочных установках с промежуточным перегревом пара нагрузка в первые секунды после отключения турбины может быть значительной.Для обеспечения безаварийной работы нагруженного упорного подшипника необходимо в начале выбега , когда скорость вращения еще велика , внутреннюю полость работающей стороны подшипника удерживать заполненной маслом.Для этого в подшипник из резервного объема должно поступать масла не меньше , чем вытекает из него.

На многих электростанциях велики еще потери турбинного масла.

Значительное количество циркуляционных и сточных вод загрязняется маслом , которое попадает через неплотности в маслоохладителях. Содержание масла в воде , прошедшей через маслоохладители , иногда увеличивается на 20-80(мг/л) при исходном содержании нефтепродуктов в воде 1-5(мг/л).

Опыт эксплуатации теплообменных аппаратов показывает , что на кожухотрубных маслоохладителях наблюдается интенсивная коррозия трубок , нарушение вальцовочных соединений , разрушение трубок(трещины , свищи , обрывы ) .

В большинстве случаев коррозионная стойкость материала трубок маслоохладителей не соответствует качеству охлаждающей воды на данной ТЭС. Много дефектов имеют охладители с трубками из латуни Л-68. Поэтому на ТЭС ведется модернизация ранее установленных маслоохладителей с применением трубных пучков из других материалов(сплавы ЛО 70-1 , МНЖМц-5-1-0,8 , нержавеющая сталь Х18Н12М2Т и др..Кроме установки трубок из стойких к минерализованной воде материалов производится обязательное применение полимерных герметизирующих покрытий трубных досок(например на основе эпоксидных компаундов , которые обладают хорошей адгезией к металлу , долговечны , предохраняют металл от коррозии).Тенденция к использованию в маслоохладителях медно-никелевых сплавов , нержавеющей стали и даже титана наблюдается и за рубежом , в частности в США.

Для предотвращения «залповых» выбросов масла , возможных при аварийном разрушении трубной системы маслоохладителей , эксплуатируемых по нормальной схеме(Рм>Рв) , устанавливают непосредственно в сливных водоводах после охладителей локальные многоярусные аппараты маслоглубинного отстаивания (МАМО).Эти аппараты играют роль второй ступени защиты водоемов от загрязнения их маслом(первая ступень защиты-герметичные пучки собственно маслоохладителей) . В локальных МАМО редусматривается возможность утилизации уловленного масла , а также аварийная сигнализация о нарушении нормальной работы масляной системы. В настоящее время внедряются на многих ТЭС локальные и даже общестанционные многоярусные нефтеловушки различных типоразмеров.

В качестве третьей ступени защиты стали выделять из общей схемы циркуляционного водоснабжения самостоятельный контур охлаждающей воды для маслоохладителей турбин и подшипников вспомогательных механизмов.

В таких схемах с небольшой отдельной градирней или водо-водяным теплообменником в первом масловодяном замкнутом контуре поддерживается давление воды ниже , чем давление масла в маслоохладителях:во втором же разомкнутом водоводяном контуре давление охлаждающей воды поддерживается выше , чем давление воды в первом контуре.Поэтому замасленные воды не могут попасть в общий поток охлаждающей воды на ТЭС.

Другим путем кардинального решения проблемы является повышение давления воды в трубном пучке маслоохладителей выше давления масла. Однако и в этом случае главным остается требование о повышенной плотности собственно маслоохладителей , изготовленных из коррозионно-устойчивых материалов. Совершенно недопустимо сиистематическое обильное обводнение масла , приводящее к резкому ухудшению его эксплуатационных свойств(преждевременное окисление , коррозионная агрессивность , ухудшение смазывающей способности при граничном трении и др.)

Масляные системы с охладителями , работающимими при повышенном давлении воды , оснащаются приборами для эксплуатационного непрерывного контроля за содержанием диспергированной воды в масле. В еастоящее время в промышленной эксплуатации находится ряд турбин мощностью 300 и 800 МВт , в маслоохладителях которых поддерживается давление воды выше давления масла.

Недостаточная вентиляция систем смазывания приводит к ряду нежелательных явлений:

коррозии металла , особенно в условиях влажной атмосферы,выбросу вспененного масла по валу через маслоотбойные уплотнения , образованию взрывоопасной смеси водорода с кислородом.

Интенсивная вентиляция систем смазывания также вредна , так как повышенные расходы воздуха через систему загрязняют и увлажняют масло; глубокие разрежения способствуют испарению легких фракций масла , что при плохой работе сеперационных устройств приводит к увеличению потерь масла.

Для повышения герметичности картеров подшипников необходимо оптимизировать отсосы масляных паров и газов. При оптимальном разряжении 200-400 Па до минимума сводится возможность попадания в картер водяного пара и загрязненного воздуха из машинного зала.На практике проверены мероприятия , направленные на повышение плотности картеров подшипников:индивидуальные отсосы масляных паров , установка гидрозптворов на сливных маслопроводах , уменьшение аэрации масла , применение винтоканавочных уплотнений и др..

Перед заливкой масла в систему , производят очистку системы смазывания(без ее разборки) в соответсвии с «Инструкцией по очистке маслосисем турбин гидродинамическим способом».

В этом случае масло прокачивается через систему со скоростями в 2-3 раза выше обычных.Указанные скорости обеспечивают турбулентный характер потока. Масло при этом нагревают до 70(оС) и в этом случае оно обладает хорошими моющими свойствами.

Создание необходимых скоростей обеспечивается разделением маслосистемы на отдельные контура.

Надежная эксплуатация системы смазывания обеспечивается постоянным наблюдением за ее работой , периодической проверкой блокировок по включению резервного и аварийных масляных насосов , регулярной регистрацией параметров масляной системы и анализом полученных данных.Схемы подключения реле давления масла в системах смазывания позволяют производить опробование их при работающей турбине , не снижая давления масла на смазку подшипников.

При работе турбины контролируют:

1)Уровень масла в маслобаке(в случае понижения уровня производят доливку масла или принимаются меры согласно указаниям )

2)Разность уровней между соседними(грязным и чистым) отсеками масляного бака,которая должна быть не более 100-150 мм(является показателем чистоты фильтрующих сеток)

3)Давление масла перед подшипниками и слив из них (при уменьшении слива масла и повышении температуры на сливе необходимо поднять давление масла включением резервного насоса)

4)Температуру масла , которая должна быть после маслоохладителей в пределах 40-45(оС) , на

сливе из подшипников не более 65(оС)(при этом максимально допустимая температура баббита вкладышей опорных и колодок упорного подшипников должна быть не более 90(оС)(нормальный перепад температур масла на подшипниках-15(оС))

5)Наличие перелива масла из аварийных бачков подшипников(при его отсутствии хотя бы из одного бачка производится останов турбины)

6)Оптимальную вентиляцию узлов системы смазывания , которая обеспечивается при разрежении 200-400 Па вверху масляного бака

7)Отсутсвие протечек масла и попадания его в охлаждающую систему

8)Качество масла в соответствии с нормами ПТЭ.

Пригодность масла для дальнейшей эксплуатации определяется его физико-химическими свойствами:чистотой , количеством влаги , плотностью ,кислотным числом , tвсп. и др..