книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

В Донбассэнерго за счет разгрузки вкладышей от при­ жима к корпусу уплотнения зазор между вкладышем и валом уменьшен до 0,1 мм на диаметр. Уменьшен также зазор между корпусом уплотнения и вкладышем. Благо­ даря выполненным мероприятиям давление водорода в ге­ нераторах поднято до 1—1,5 кгс/см2.

На ряде станций работают кольцевые уплотнения ЦКБэнерго с гидродинамической центровкой вкладыша (рис. 4-22). При этом в генераторах поддерживается дав­

баббита и увеличению зазора между валом и вкладышем. При кратковременном прекращении подачи масла коль­ цевые уплотнения, как правило, не повреждаются. Под­ плавление их вкладышей, если оно и случится, обычно не вызывает повреждения рабочей поверхности вала. Поэтому такие уплотнения надежнее торцевых (описанных дальше), которые за исключением уплотнений с отжимающимися вкладышами повреждаются при прекращении подачи масла

даже на несколько секунд.

Торцевые уплотнения, с которыми в настоящее время выпускаются турбогенераторы отечественных заводов, кон­ структивно достаточно разнообразны. Они могут быть пру­ жинными и гидравлическими, однопоточными (однокамер­ ными) и двухпоточными (двухкамерными), с давлением газа на вкладыш или без него и т. д. Однако в любой из конст­ рукций торцевого уплотнения (рис, 4-23, 4-24) имеется

П О

вкладыш 2 с торцевой рабочей поверхностью, прижимаю­ щейся к упорному диску 1 на валу ротора. Уплотняющее масло по отверстиям поступает в кольцевую канавку 5 на рабочей поверхности вкладыша и разделяется на два по­ тока. Больший поток направляется в сторону камеры с воз­ духом, создавая масляную пленку между вкладышем и ди-

ском и обеспечивая смазку и охлаждение трущихся поверх­ ностей, а меньший идет в сторону водорода, предотвращая выход водорода через зазор между вкладышем и диском, поскольку давление масла в кольцевой канавке больше давления водорода в статоре на 0,35—0,9 кгс см2. Мень­ ший поток обеспечивает также охлаждение рабочей поверх­ ности внутреннего запорного пояска вкладыша. Расход масла в сторону камеры с водородом ввиду малого зазора между вкладышем и диском невелик — всего 3—5 л/мин: Это является основным преимуществом торцевых уплотне­

Ш

ний по сравнению с обычными кольцевыми, позволяющим отказаться от маслоочистительной установки и применить разомкнутую схему маслоснабжения уплотнения с исполь­ зованием масла из системы регулирования турбины, что значительно повышает надежность и упрощает эксплуата­ цию уплотнений.

По способу создания усилий, прижимающих вкладыш к упорному диску, все применяемые торцевые уплотнения можно разбить на шесть типов (рис. 4-24).

В табл. 4-1 показано, в каком типе турбогенератора и при каком давлении газа применяется каждый из шести типов уплотнения.

На надежность различных типов уплотнений большое влияние оказывает характер изменения усилия, прижимающего вкладыш к диску, при аварийном снижении давления масла, когда из-за ухудшения смазки резко повышается напряженность работы уплотнений

Как видно из рис. 4-25, при аварийном снижении давления масла наиболее надежны уплотнения типов IV и V (ТВО-60 и ТВ-60-2), так

11?

как в них одновременно снижается и усилие, прижимающее вкладыш, а при нулевом давлении масла вкладыш под действием пружин отодви­ гается от диска.

В уплотнениях типа I при аварийном снижении давления масла усилие, прижимающее вкладыш, сохраняется на прежнем высоком уров­ не, а в уплотнениях типа III оно даже повышается.

Рис. 4-26. Уплотнение генератора типа ТВФ 100-2.

10 — торцевой щит статора; 11 — камера напорного масла.

Уплотнения типов I и III имеют и наиболее высокие удельные дав­ ления на трущихся поверхностях при полном прекращении маслоснабжения. Для уплотнений ТГВ-200 и ТГВ-300 она составляет 24,

ИЗ

25,4 кгс/см2, а для ТВФ-100-2 возрастает до 15,7 кгс/см2. Вкладыши уплотнений ТГВ-200 и ТГВ-300 при отсутствии в малосхемах демпфер­ ных баков успевают подплавиться при перебое в подаче масла всего лишь на 2—3 с, т. е. в течение времени от момента замыкания кон­ тактов на манометре, контролирующем давление масла перед регулято­ ром, до включения и создания давления маслонасосом постоянного тока с минимальным пусковым сопротивлением.

Рис. 4-27, Уплотнение генератора типа ТГВ-200.

Генераторы типа ТВФ-60-2 и ТВФ-100-2 снабжаются уплотнени­ ями типа III (рис. 4-26), в которых уплотняющее масло отжимает вкла­ дыш от диска, благодаря чему удельное давление на рабочей поверхности вкладыша, при номинальном давлении водорода равное 2 кгс/см2, полу­ чается значительно ниже максимально допустимого.

Для предотвращения утечки масла из напорной камеры через зазор между вкладышем и корпусом уплотнения применяются уплотняю­ щие кольца из шнуровой маслостойкой шприцованной резины.

Генераторы типа ТГВ-200 имеют уплотнения (рис. 4-27), в которых вкладыш 2 прижимается к диску 3 пружинами 4 и давлением водорода. Давление масла на прижим вкладыша к диску не влияет. Уплотняющее масло подводится в напорную камеру между двумя уплотняющими коль­ цами 5 и далее по показанным пунктиром отверстиям подается к коль­ цевой камере вкладыша и оттуда на рабочую поверхность вкладыша.

Для снижения давления водорода на вкладыш обойма 1 выполнена такой, чтобы поверхность заднего торца вкладыша была минимальной.

114

При реконструкции кольцевых и первых конструкций торцевых уплотнений, а также на генераторах типа ТВВ применяются двухпоточные (или двухкамерные) уплотне­ ния (рис. 4-28). В этих уплотнениях вкладыш прижимается к диску не пружинами, которые в двухпоточных уплотне­ ниях отсутствуют, а усилием от давления прижимающего

7 в

Рис. 4-28. Двухпоточное уплотнение.

/ _ корпус; 2 — вкладышр 3 — маслоуловители; 4 .— упор­ ный диск; 5 — уплотняющие кольца из резины; 6 — рези­ новая прокладка; 7 — камера прижимающего масла; 8 — камера уплотняющего масла.

масла в камере 7 и давлением водорода в генераторе. Уп­ лотняющее масло подается в камеру 8, а оттуда к рабочей поверхности вкладыша. Двухпоточные уплотнения требуют установки двух регуляторов: уплотняющего и прижимаю­ щего масла, что усложняет схему маслоснабжения.

Рабочая поверхность торцевого вкладыша (рис. 4-29), выполняемая из баббита, имеет клиновые поверхности 1, поверхности без уклона 2, внутренний запорный поясок 3, внешний «поясок» 4, радиальные канавки 5, кольцевую канавку 6 и маслопроводящие отверстия 7. При малой скорости вращения давление в масляных клиньях не соз­ дается. Все усилия, прижимающие вкладыш к диску, воспринимаются при этом поверхностями без уклонов и поясками. Только при скорости вращения выше 2 000 об/мин усилие, прижимающее вкладыш к диску, воспринимается всей несущей поверхностью, причем при полных обо­ ротах большая часть этого усилия воспринимается клиновыми поверх­ ностями. Таким образом, наиболее напряженно вкладыш работает при частоте вращения ниже 2 000 об/мин и особенно при 400—500 об/мин.

115

Это требует повышенного внимания при наблюдении за работой уплотне­

Рис. 4-29. Разделка ра­ бочей поверхности вкла­

дыша торцевого типа.

ж т ®

клиновой поверхности должен быть равен 0,06—0,09 мм на каждые

10мм.

Вэксплуатации находятся уплотнения с разделкой рабочей поверх­

ности вкладыша по рис. 4-30. В них маслораспределительные канавки наклонены по отношению к радиальному направлению под углом 30°, что позволяет при увеличении расхода масла на 25% снизить темпера­ туру перегрева масла с 12— 14 до 7 °С и температуру баббита с 56 до 50 °С.

Вместо баббита на вкладышах ряда генераторов применен фторопласт. Ко­ эффициент линейного расширения его в 5 раз больше, чем у металла. По­ этому во фторопластовом слое вкла­ дыша появляются щели, что повышает расход масла в сторону водорода.

Из-за размягчения фторопласта при высокой температуре на его по­ верхности застревает много механиче­ ских примесей, поступающих с маслом, что вызывает повышенный износ по­

верхности дисков на валу ротора и, как следствие, необходимость бо лее частого вывода генератора в ремонт для проточки дисков. По изложенным причинам дальнейшая замена баббита вкладышей фторо­ пластом приостановлена.

Для предупреждения сильного повреждения диска в некоторых конструкциях уплотнений применяются ограничители хода вкладыша, не допускающие соприкосновения его с диском при полном выплавлении баббита.

116

В других конструкциях при перебое в подаче масла на уплотнение вкладыш отжимается от диска пружинами, а водород через специальные устройства выпускается в атмосферу.

4-5. Схемы маслоснабжения уплотнений

Схемы маслоснабжения торцевых уплотнений генерато­ ров могут быть с замкнутым и разомкнутым контуром циркуляции масла. Первоначально выполнялись схемы

сзамкнутым контуром циркуляции масла. В этих схемах из-за опасения попадания водорода в маслосистему тур­ бины масло, подаваемое на уплотнение насосом водородной установки, забиралось из бака маслоагрегата водородной установки и возвращалось в этот же бак. Как показал опыт, указанные опасения были необоснованными. Схемы же

сзамкнутым контуром циркуляции не обеспечивали беспе­ ребойной подачи масла на уплотнения при отключении или выходе из строя маслонасоса или его двигателя, при

срыве в работе насоса из-за обильного пенообразования в баке маслоагрегатов водородной установки из-за малого объема этого бака. Поэтому на большинстве электростанций отказались от схемы с замкнутым контуром циркуляции масла и перешли на разомкнутую схему с применением инжектора. На схему с применением инжектора перешли и заводы—изготовители генераторов, за исключением слу­ чаев, когда регулирование ‘турбины осуществляется при помощи воды.

На рис. 4-31 показана одна из схем маслоснабжения однопоточных торцевых уплотнений генератора ТВФ-100-2. Основным источником маслоснабжения уплотнений является инжектор 11, в сопло которого поступает масло из системы регулирования. За счет эжектир>ющего действия струи масла высокого давления выходящей из сопла, в инжек­ тор засасывается более холодное масло из системы смазки подшипни­ ков, что позволяет получить температуру масла после инжектора на 4—6 °С ниже, чем температура масла в системе регулирования.

Маслонасосы переменного тока 13 и постоянного тока 12 являются резервным источником маслоснабжения. Нормально оба насоса стоят и находятся в автоматическом резерве. При снижении давления масла в коллекторе перед регулятором 7 до величины уставки от замкнув­ шихся контактов манометра первым включается маслонасос перемен­ ного тока. Если давление масла продолжает падать, то с выдержкой времени 0,5—0,7 с включится маслонасос постоянного тока.

На остановленном генераторе, когда давление масла в системе регулирования равно нулю, в работе находится маслонасос перемен­ ного тока, а маслонасос постоянного тока — в автоматическом резерве. На маслопроводе инжектора все вентили нормально должны быть открыты.

Из напорного коллектора масло поступает в регулятор давления масла 7 (рис. 4-32), который поддерживает заданный перепад

117

между давлением масла, поступающим на уплотнения через расшири­ тельный бачок 5, и давлением водорода в генераторе. Величина задан­ ного перепада давления зависит от конструкции уплотнений и колеб­ лется в пределах 0,3— 1 кгс/см2. Избыток масла регулятор сбрасывает

всливную трубу.

Кверхней части регулятора по импульсной трубке 6 подведен водород из генератора, а к нижней части, по импульсной трубке — масло из напорного маслопровода к уплотнениям. Масло на уплотнения

Рис. 4-31. Схема маслоснабжения торцевых уплотнений.

может быть подано и помимо регулятора при открытии обводного вен­ тиля 8 и закрытии вентилей до регулятора и после него. Однако отклю­ чения регулятора на работающем генераторе не раз приводили к подплавливанию вкладышей уплотнений и аварийному останову генера­ торов. Поэтому отключение регулятора и переход на ручное регулирова­ ние на работающем генераторе допускаются только в исключительном случае, например при заедании его в таком положении, когда из-за недостаточности давления масла создается опасность подплавления вкладышей. Недопустимо отключать на работающем генераторе регу­ лятор при переполнении его маслом.

После регулятора масло, пройдя маслоохладитель 10, где оно охлаждается на 6— 10 °С, и масляный фильтр 9, поступает на уплот­

118

нения. Масло, сливаемое из уплотнений в сторону водорода, попадает в бачок продувки 4, далее в поплавковый гидрозатвор 3, а из него через петлевой затвор 2 в бак маслоагрегата 1.

В заводской схеме регулятор масла расположен по ходу масла после маслоохлаждения и фильтров. Даже при работе одного инжек­ тора или одного маслонасоса давление масла в маслоохладителях было равно 6—7 кгс/см2, хотя ранее поставлявшиеся маслоохладители на такое высокое давление не были рассчитаны. Давление 6 кгс/см2

=|а.,ф| . Ф ■ ф

Водород

из бачка продувки

С л и в

Вх о д

От бор

да вл ен и я — _

уп л о т н я ю щ его

ма сл а

Рис. 4-32. Регулятор типа ДРДМ-12М.

ческом испытании. При параллельной работе инжектора и масло­ насоса давление в напорном коллекторе, несмотря на срабатывание перепускного клапана 14, возрастает до 10— 15 кгс/см2.

Из-за недопустимо высокого давления имели место случаи выдавли­ вания прокладок между фланцами маслоохладителя и даже появления трещин в корпусе по сварным швам, сопровождавшиеся выбросом

маслоохладитель и фильтры, так как срабатываемое регулятором избы­

119