книги из ГПНТБ / Стеклов, М. Л. Горизонтальные гидравлические турбины. Конструкция и расчет

провод из ванны подшипника выполнен в виде петли. При этом

отделена от системы регулирования. Это часто считается ее недо­ статком, поскольку система регулирования требует очень чистого масла, а из узлов трения масло может сливаться несколько за­ грязненным, несмотря на наличие фильтров. Однако, следует отметить, что на Череповецкой ГЭС еще не было случая, чтобы что обстоятельство помешало работе агрегатов.

Принудительная смазка самотеком из напорного бака (агрегаты Перепадных ГЭС). Схема смазки показана на рис. VI.11. Напор­ ный бак установлен между колоннами здания ГЭС на отметке, возвышающейся на 15 м над осью агрегата. Он рассчитан на маслоснабжение двух агрегатов, для чего предусматриваются раз­ дельные маслопроводы. Поскольку они аналогичны, рассмотрим один из них. На общем трубопроводе в удобном для осмотра и ре­ монта месте установлена задвижка Ду 100 с электродвигателем, управляемая дистанционно. Затем трубопровод разветвляется: труба диаметром 57x3,5 направляется к подшипнику турбины через вертикальную колонну статора, а труба диаметром 80 X 4,5 — через верхнюю колонну головной части капсулы к подпятнику и подшипнику генератора.

На линии подшипника турбины установлена ремонтная задвижка, используемая также для регулировки расхода масла через подшипник, а на входе и выходе из него в трубу вставлены устройства для визуального наблюдения за потоком масла в трубе. На сливной трубе, выполненной вблизи подшипника в виде петли для создания внутри его постоянного уровня масла в ванне, установлено реле поплавковое РП-40, осуществляющее контроль за расходом масла через подшипник и подающее импульс на сигнал и остановку турбины в случае прекращения подачи масла.

На линии к генератору внутри головной части капсулы тру­ бопровод раздваивается и направляется в подпятник и подшипник. Здесь установлены задвижки, которые регулируют расход масла через каждую ветвь, а также перекрывают трубопровод при ре­ монтах. На выходе из подпятника и подшипника установлены поплавковые реле. Как и в турбинном подшипнике, в подшипнике генератора сливная труба образует петлю и в нем создается по­ стоянная масляная ванна. Во всех случаях на сливном трубопро­ воде имеются «дыхательные» трубки для выпуска воздуха.

Далее слив из подшипника и подпятника объединяется в общую трубу диаметром 108 мм, которая через нижнюю колонну головной части капсулы и закладной кожух в бетоне направляется в шахту турбины и дальше к сливному баку, установленному на нижней отметке в бычке между отсасывающими трубами агрегатов.

В этом же бычке рядом с первым установлен второй сливной бак, куда сливается масло из соседнего агрегата. Оба бака со­ единены общей трубой и представляют собой единый объем. Это

170

Г Л А В А VII

ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНЫХ ДЕТАЛЕЙ И МОНТАЖА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАПСУЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН

Изготовление крупных деталей, даже при налаженном их про­ изводстве, представляет большую сложность. Тем более это имеет место при производстве деталей для крупнейших в мире капсуль­ ных гидротурбин, которые ранее не изготовлялись. Такие детали, как входной статор, наружное и внутреннее кольца направляю­ щего аппарата и ряд других являются уникальными по размерам и по технологии производства.

25. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВХОДНЫХ СТАТОРОВ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КАПСУЛЬНЫХ ГИДРОТУРБИН

САРАТОВСКОЙ ГЭС

Статор четырехопорного агрегата ■— сварная конструкция, со­ стоящая из трех крупных элементов: наружной и внутренней обе­ чаек и колонн. Поскольку колонны привариваются к обечайкам, собранным в кольца, то технология сварки строится так, чтобы после сварки не было больших деформаций и внутренних напря­ жений.

В результате изготовления статора для четырехопорного агре­ гата выявились недостатки технологии, которая при изготовлении статора трехопорного агрегата была изменена. Обечайки, как внутренняя так и наружная, свариваются в цехе металлокон­ струкций по секторам из деталей, поставляемых заготовительным цехом. Отсюда они поступают в цех механической обработки, где в секторах обечаек обрабатываются стыки для соединения секто­ ров между собой; выполняются отверстия в стыках для болтов и штифтов. На обечайках в нужных местах ввариваются части колонн — пеньки. Торцы пеньков параллельны обечайкам, они обрезаны газовой сваркой с припуском для дальнейшей обработки. Также с припуском на торцах для обработки выполняются ко­ лонны.

На сборочной плите размечается место под сборку статора: наносятся радиальные риски разъемов, осей пеньков, а также две контрольные окружности для установки обечаек — поясов. Диа­ метры этих окружностей на 200 мм меньше наименьшего диаметра каждого из поясов. Сборка внутреннего пояса производится вне размечаемого участка сборочной плиты: последовательно, на

173

подкладках, сектор к сектору устанавливаются части внутрен­ него пояса по имеющейся на них маркировке.

После того как внутренний пояс собран в кольцо на болтах,

•с помощью крана он устанавливается на сборочной плите на спе­ циальные тумбы, расцентровывается относительно стойки с цен­ тровым отверстием. Рдсцентровка производится циркулем от цен­ трового отверстия в стойке с точностью 1—2 мм по кольцевой риске, имеющейся на внутреннем поясе. Затем, поскольку пояс установлен на клиновых домкратах, он выставляется с их помощью в строго горизонтальное положение по жидкостному уровню, на­ пример, рамному или брусковому.

Сборка наружного пояса ведется тоже последовательно: сек­ тор к сектору. Установка секторов производится концентрично ■относительно рисок, нанесенных на плите и на фланце наруж­ ного пояса. После того как во фланцах секторов наружного пояса устанавливаются болты и штифты, производится их затяжка. Затем пояс выставляется в горизонтальной плоскости с помощью винтовых домкратов и прокладок, причем превышение внутрен­ него пояса над наружным должно соответствовать чертежу с точ­ ностью ±0,5 мм, а его горизонтальность— ±2-нЗ мм.

Сборка внутреннего и наружного поясов с колоннами произ­ водится пригонкой торцов пеньков и торцов колонн друг к другу. Пеньки выравниваются газовой сваркой и подрубкой. Расстояние между каждой парой пеньков замеряется точно с помощью дере­ вянного приспособления — шаблона (рис. VII. 1), способного бла­ годаря «барашковым» шарнирам принимать любое положение, при­ сущее подвижному параллелограмму. Шаблон может быть и тра­ пецией, так как барашки установлены не в круглые отверстия,

ав продольные прорези. Замеряют зазоры в стыках внутреннего

инаружного поясов со стороны проточной части; проверяют сме­

щение оси пеньков внутреннего пояса относительно наружного и разворот оси пеньков внутреннего пояса относительно верти­ кальной плоскости.

Затем сбоку «заподлицо» с плоскостью торца пенька привари­ ваются две обработанные планки (рис. VII.2). К планкам подво­ дится обработанным торцом колонна, которая другим торцом со­ прикасается с боковой поверхностью пенька наружного пояса. По этому пеньку размечается керном конец колонны, и последняя обрабатывается на станке.

Разделка фасок под сварку производится газовой резкой с по­ следующей зачисткой наждачным камнем. Затем производят уста­ новку колонн. Чем меньше зазоры между пеньками и колоннами, тем меньше будет деформация статора в целом. Однако при опи­ сываемой технологии малые зазоры не могут иметь места, так как торцы обработаны не на станке, поэтому колонны не стано­ вятся на место сразу. Приходится в отдельных местах подрезать торцы пеньков газовой резкой; в местах подрезки образуются большие местные зазоры.

174

Колонны с помощью приваренных к ним скоб подвешиваются под нужным углом и вставляются на место сбоку. Особенно трудно вставляются проходная и треугольная колонны. Окончательная пригонка колонн производится клиньями и с помощью клиньев также совмещаются профили пеньков и колонн. Установка ко­ лонн — трудный и длительный процесс. Так установка толстой колонны продолжалась 10 ч, треугольной — 4 ч, а остальных — 1—2 ч. Перед сваркой колонны крепятся к пенькам планками, привариваемыми к пенькам и

пояса. Для этой сварки выделяются 16 сварщиков, по два сварщика на стык. Сварщики должны варить медленно, равномерно, чтобы максимально исключить увод колонн в сторону. Затем замеряется усадка швов по выполненным ранее кернениям. При сварке ста­ тора турбины Саратовской ГЭС оказалось, что после приварки колонн к пенькам внутреннего пояса зазоры между свободными тор­ цами колонн и пеньков наружного пояса возросли на тонких колон­ нах на 1,5—3 мм, на толстой и треугольной колоннах на 2—3 мм. Затем колонны привариваются к пенькам наружного пояса.

Для уменьшения дальнейшей поводки статора в зазоры между пеньками наружного пояса и колоннами устанавливаются кли­ новые прокладки, чем сводят эти зазоры к 0—2 мм. Сварку про­ изводят те же 16 сварщиков по вышеописанному процессу.

Усадка стыка колонна — пенек у наружного пояса оказывается больше, чем у внутреннего. Это объясняется увеличенными за­ зорами в стыках и меньшей жесткостью самого наружного пояса.

175

Статор трехопорного агрегата. После сборки внутреннего пояса в кольцо он с помощью клиновых домкратов устанавли­ вается на плите в строго горизонтальной плоскости. Проверка горизонтальности осуществляется гидравлическим уровнем. На плите наносятся такие же риски и центр, как и при сборке первого статора. Затем устанавливается наружный пояс с несколько уве­ личенными из-за прокладок в стыках диаметральными размерами.

Разметка тонких колонн по длине производится подвижным деревянным шаблоном, а затем торцы этих колонн и соответствую­ щих пеньков обрабатываются на станке в плоскости, перпенди­ кулярной кольцевым фланцам поясов (рис. VII.3).

После установки колонн между пеньками зазоры не превышают 1 мм на сторону. Толстая и треугольная колонны обрабатываются газовой резкой с допусками по длине от 2 до 10 мм. Перед сваркой колонн с пеньками на каждом стыке на входной и выходной кром­ ках колонн и пеньков кернением отмечаются точки, которые ука­ зывают после сварки усадку швов. Первыми, как и ранее, свари­ ваются стыки колонн с пеньками внутреннего пояса. Сварка производится снизу вверх несколькими проходами двумя свар­ щиками с двух сторон каждого стыка.

После остывания швов замеряется их усадка, которая в основ­ ном оказалась 2—3 мм. На эту же величину увеличиваются за­ зоры в стыках между колоннами и пеньками наружного пояса. Далее перед сваркой этих стыков удаляются прокладки, заложен­ ные между стыками секторов наружного пояса с тем, чтобы по­ следний в процессе сварки мог свободно перемещаться при усадке сварочного шва.

После окончания сварки и проведения необходимых замеров привариваются жесткие связи в виде двутавров № 24 (по два дву­ тавра по обе стороны каждого стыка секторов). Затем произ­ водится разборка по одному из разъемов.

После транспортирования половин статора на станок они со­ бираются без зазоров в стыках.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы.

1.Статоры такого размера и конструкции можно изготавли­ вать по принятой выше технологии, причем изготовление статора трехопорного агрегата значительно проще.

2.Для уменьшения остаточных деформаций и, следовательно, напряжений в статоре от сварки колонн с пеньками обоих поясов необходима механическая обработка торцов колонн и пеньков, так как при этом получаются минимальные зазоры в их сопря­

жениях.

3. Сборку наружного пояса при пригонке его пеньков к ко­ лоннам следует производить на прокладках, которые надо уда­ лять перед сваркой, чтобы каждый сектор наружного пояса мог под воздействием усадочного усилия шва свободно перемещаться к колонне. Величина усадки прямо пропорциональна величине зазора в стыке свариваемых деталей.

4.Конструкция статоров не является оптимальной с точки зрения технологии их изготовления и транспортирования на ГЭС.

5.Следует выполнять статоры такого размера либо с незамкну­ тыми наружными поясами, либо перенести приварку колонн к пень­ кам наружного пояса на место монтажа. Но и этого может быть недостаточно. При изготовлении статоров для большой серии турбин в короткие сроки может возникнуть необходимость исклю­ чить карусельную обработку статора в сборе и фрезеровку сты­ ков наружного пояса. Обрабатываться будет полностью только внутренний пояс. В этом случае стыки наружного пояса свари­ ваются между собой силовыми швами при монтаже после при­ варки колонн, аналогично сварке стыков камер турбин верти­ кальных агрегатов.

Такая технология изготовления статоров еще не разработана,

не исследованы величины зазоров, обеспечивающих компенсацию сварочных деформаций и т. д.

26. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ ДЛЯ ПОДШИПНИКОВ ЛОПАТОК ВО ВНУТРЕННЕМ И НАРУЖНОМ КОЛЬЦАХ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА

Ответственной и сложной технологической операцией является расточка отверстий во внутреннем и наружном кольцах направ­ ляющего аппарата для подшипников лопаток.

Для обработки этих отверстий без существенных отклонений по шагу и соосно друг другу изготавливается специальная ос­ настка. Так, для колец направляющего аппарата турбин Перепадных ГЭС и Череповецкой 2-й очереди эта оснастка показана на рис. VII.4. На монтажной плите закрепляется поворотный стол с установленной на нем шпиндельной частью станка ЛР24. Эта шпиндельная часть расположена под углом 30° к горизонтали. Вокруг поворотного стола к плите крепится опорная сварная кон­ струкция с двумя кольцевыми концентричными фланцами. Эти фланцы обработаны и имеют отверстия, соответствующие отвер­ стиям во фланцах внутреннего и наружного колец направляющего аппарата.

Опорная конструкция центруется относительно станка и вы­ ставляется горизонтально по гидравлическому уровню на клино­ вых домкратах. Разность высот поверхностей фланцев точно соот­ ветствует чертежным размерам наружного и внутреннего колец.

Кольца с окончательно обработанными фланцами устанавли­ ваются и закрепляются на опорной конструкции таким образом, чтобы отверстия, отлитые в кольцах, оказались примерно друг против друга. Затем суппорт с резцом подводится к отверстию внутреннего кольца и отверстие обрабатывается. Далее к про­ двинутому через обработанное отверстие шпинделю присоединяется удлинитель, установленный в подшипнике, размещенном на про­ межуточной кольцевой площадке опорной конструкции. Удлини­

178

тель с резцом подводится к отверстию в наружном кольце и произ­ водится дальнейшая обработка.

После указанной обработки удлинитель отъединяется от шпин­ деля, последний выводится из отверстия внутреннего кольца и стол

Рис. VII.4. Обработка отверстий для подшипников лопаток нап­ равляющего аппарата:

1 — поворотный стол станка; 2 , 9 — фланец сварной конструкции;^ — станок; 4 — внутреннее кольцо направляющего аппарата; 5 — шпиндель­ ная часть станка; 6 — подшипник шпиндельной части; 7 — удлинитель шпинделя; 8 — наружное кольцо направляющего аппарата; 10 — сварная опорная конструкция; 11 — монтажная плита

поворачивают на угол 22° 30' (так как число лопаток 16), пере­ ставляют подшипник с удлинителем и обработка повторяется.

Такая технология вполне себя оправдала и обеспечивает не­ обходимую точность.

27, ОБРАБОТКА ЛОПАТКИ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА

Лопатка конического направляющего аппарата представляет собой отливку сложной пространственной формы с меняющимися профилями пера по высоте лопатки, поэтому механическая ее обработка сложна.

Поверхность заготовки размечается и обрабатывается подруб­ кой или наплавкой с точностью ±10—15 мм по пространствен­ ному шаблону, изготовленному в соответствии с теоретическим чертежом лопатки. При разметке лопатки по шаблону одновре­ менно размечаются сферы торцов, оси цапф, их диаметры и центры.