Balakovskaya - Турбина, ТПН, маслосистема

51

Цели обучения

1. Объяснить необходимость контроля механических величин турбины. Указать, каким образом проводятся механические измерения на турбине К-1000-60/1500-2.

2.Описать назначение, устройство и принцип работы датчика угловой скорости.

3.Указать назначение, состав, принцип работы и неисправнос ти устройства контроля прогиба ротора. Описать конструкцию датчика прогиба.

4.Привести назначение и состав устройства контроля относ ительного расширения ротора, объяснить его работу. Указать конструк цию

датчика ОРР.

5. Для устройства контроля осевого сдвига ротора назвать назначение, состав и принцип работы. Описать конструкцию датчика ОСР. Указать способ установки датчиков ОСР. Назвать поряд ок проверки защиты турбины по осевому сдвигу.

6.Указать назначение, устройство и принцип работы датчика теплового расширения корпуса.

7.Описать назначение, состав, принцип действия устройств к онтроля вибрации роторов и подшипников. Объяснить конструкцию

вибродатчиков.

Объяснить назначение, устройство и эксплуатацию устройств контроля механических величин турбины К-1000-60/1500-2.

52

Контроль

тепломеханического состояния турбины

Для обеспечения максимальной экономичности осевые и осо бенно радиальные зазоры между вращающимися и неподвижными элементами проточной части турбины невелики. Возникает п роблема контроля расчетных зазоров, которые должны сохраняться л ибо изменяться в допустимых пределах в зависимости от режимо в работы турбины.

Особо важное значение приобретает контроль за тепловым состоянием турбины при нестационарных режимах работы в п ериод пуска, нагружения и останова. Надежность работы турбины в нестационарных режимах определяется двумя основными факторами - уровнем температурных напряжений в элементах турбины и величинами относительных расширений роторов.

Для удовлетворения требований защиты и контроля за работ ой турбоагрегата разработана система контрольно-измерител ьных приборов, позволяющих осуществлять контроль и регистрац ию основных параметров и механических величин. Эта система включает в себя вторичную аппаратуру контроля и регистра ции параметров, формирует команды на включение световых табл о и аварийных сигналов.

Все измерения, выполняемые на турбоустановке, можно услов но разбить ни три группы:

эксплуатационные;

технологические;

механические.

Эксплуатационные измерения - замеры давления и температу ры как свежего, так и вторичного перегретого пара, вакуума в конд енсаторе, расхода тепловой и отпускаемой электроэнергии. Все эти из мерения используются не только как самостоятельные контрольные величины, характеризующие экономичность турбоустановки, но и как и сходные данные, необходимые для вычисления удельных расходов, коэффициентов полезного действия и т.д.

Технологические измерения - замеры давления и температур ы, которые косвенно характеризуют состояние отдельных узл ов турбины либо целых систем. Так, по давлению в масляной системе и температуре масла на сливе с подшипников можно судить об их работоспособности; по перепадам давления на фильтрах - о с тепени загрязненности; по температурам в подогревателях опреде ляют эффективность регенеративной системы и т.д.

К механическим величинам относятся: частота вращения ротора;

эксцентриситет (искривление) вала ротора; относительное расширение ротора; осевой сдвиг ротора; абсолютное расширение корпуса турбины; вибрация; прослушивание уплотнений.

Частота вращения ротора

Контроль частоты вращения ротора необходим в период прог рева либо охлаждения ротора на валоповороте, при выполнении пусковых и остановочных операций, контроле прохождения критических частот вращения, настройке автоматов безопа сности, а также синхронизации генератора с сетью.

Эксцентриситет (искривление) вала ротора

Контроль эксцентриситета роторов необходим для оценки искривления, которые могут появляться из-за неравномерно го прогрева при пуске либо охлаждении при остановах турбины .

Искривления роторов, даже кратковременные, могут привест и к53 повреждению уплотнений, а также явиться причиной повышен ной вибрации турбины.

Относительное расширение ротора

Контроль за относительным расширением ротора позволяет косвенно определить осевые зазоры между вращающимися и неподвижн ыми частями турбины во всех режимах работы и своевременно при нять меры для предотвращения задеваний.

Осевой сдвиг ротора

Контроль за осевым сдвигом ротора позволяет определить с мещение ротора относительно упорного подшипника. Осевой сдвиг ро тора зависит от режима работы турбины и характеризует осевую н агрузку. Предусмотрена защита от недопустимого осевого сдвига.

Абсолютное расширение корпуса турбины

Абсолютное расширение корпуса турбины характеризует те пловое расширение элементов конструкции турбины в осевом и ради альном направлениях. Наиболее важным из них является расширение в осевом направлении, поскольку оно достигает больших вели чин. При этом свободное расширение корпусов осуществляется отно сительно неподвижной точки закрепления, называемой фикс-пунктом.

Вибрация

Контроль за изменением величин, составляющих вибрации подшипников турбины, проводится для обеспечения безопас ности эксплуатации турбины. Массивные роторы турбины представ ляют собой сложную колебательную систему, подверженную возде йствию высоких температур, вызывающих искривления роторов, а следовательно, смещение центров тяжести; воздействию чер ез рабочие лопатки переменного поля скоростей рабочего тел а; возмущения со стороны генератора. Все это требует постоян ного контроля вибрации, а в случае превышения допустимых норм - принятия срочных мер вплоть до останова турбины.

Прослушивание уплотнений

Прослушивание уплотнений позволяет осуществлять контро ль за состоянием элементов концевых уплотнений и своевременн о принимать меры в случае выявления повреждений гребешков уплотнений или задеваний, характеризующихся характерными шумами в диапазоне звуковых частот.

Организация

механических измерений на Балаковской АЭС

Примечание:

Измерения трех датчиков частоты вращения используются в АСУТ-1000.

Два датчика прогиба ротора представляют собой единую измерительную систему. Выход из строя одного датчика дела ет работу другого невозможной.

Один датчик ОРР измеряет относительное расширение ротор а ЦВД, а другой - ЦНД-3. На величину ОРР ЦНД-3 непосредственно влияют изменения длины роторов ЦНД-1 и ЦНД-2.

В опоре с одной стороны установлено два датчика осевого сдвига, с другой - один.

Измерению подвергаются тепловые расширения корпусов вс ех цилиндров.

Двухпозиционные вибродатчики измеряют вибрацию ротора, трехпозиционные служат для замера вибрации подшипников .

На БЩУ, в дополнение к показывающим приборам на панелях HY-25 и HY-26, предусмотрен контроль за механическими величинами турбины К-1000-60/1500-2 по ЦГТ РМОТ.

Кроме того в помещении 1610 имеются регистрирующие приборы п о вибрации.

Датчик угловой скорости ротора

Назначение

Датчик угловой скорости предназначен для преобразовани я частоты вращения ротора турбины в частоту синусоидального сигна ла.

Технические данные

Датчик угловой скорости

1 - магнитопровод

2 - верхняя крышка

3 - катушка

4 - корпус

5 - магнит

6 - разъем

7 - экран

8 - нижняя крышка

Схема датчика угловой скорости

Датчик угловой скорости представляет собой бесконтактн ое электромагнитное устройство, состоящее из двухполюсног о статора и составной шестерни.

Двухполюсный статор датчика состоит из П-образного магнитопровода (1); двух катушек (3), расположенных на полюса х магнитопровода; постоянного магнита (5); экрана (7), выполнен ного из мягкой стали; корпуса (4) с крышками (2, 8), в котором помещен ы все элементы датчика, на внешней стенке которого укреплен разъем(6).

Схематически датчик угловой скорости можно представить следующим образом.

Схематически датчик угловой скорости можно представить следующим образом.

1 - статор

2 - постоянный магнит

3 - магнитопровод

4 - катушки

5 - составная шестерня

56

Двухполюсный статор (1) содержит П-образный магнитопровод (3), заканчивающийся двумя полюсами, постоянный магнит (2), две катушки (4), расположенные на полюсах магнитной системы и соединенные между собой встречно.

Зубчатая составная шестерня (5) содержит два ферромагнитн ых зубчатых колеса, идентичных по внешнему диаметру, шагу, чи слу зубьев и профилю. Оси зубьев сдвинуты друг по отношению к д ругу на расстояние, равное по внешней окружности половине шага зубчатого колеса.

Принцип работы

Датчик угловой скорости работает следующим образом.

При вращении ротора происходит перераспределение магни тного потока магнита (2) в магнитопроводе (3), связанное с периодич еским изменением магнитной проводимости рабочих воздушных за зоров, образованных полюсами. Вследствие этого в катушках (4) индуктируется э.д.с., частота которой пропорциональна угл овой скорости вращения ротора. Действующие значения э.д.с. в пра вой и левой катушках равны между собой, а фазы первых гармоник э .д.с. отличаются на половину периода основной гармоники. При встречном включении правой и левой катушек э.д.с., наводимы е в них, алгебраически суммируются.

При этом нечетные гармоники складываются, а четные - вычит аются, что дает возможность получить менее искаженную форму вых одного сигнала.

Устройство контроля прогиба ротора

Различные деформации деталей ротора и статора приводят к уменьшению зазоров между ними. Несколько условно такие деформации можно разделить на радиальные и осевые.

Радиальные деформации деталей ротора определяются глав ным образом центробежными силами и прогревом ротора. Их максимальные значения соответствуют номинальной частот е вращения и максимальным температурам пара по проточной ч асти, причем вследствие высоких коэффициентов теплоотдачи, обусловленных вращением ротора, температурные расширен ия происходят при незначительном отставании во времени от повышения температуры пара.

К моменту, когда радиальные расширения ротора становятся максимальными, корпус прогрет еще не полностью, а давлени е пара не достигает максимальных значений, поэтому радиальные рас ширения корпуса оказываются меньшими, чем расширения ротора в том же сечении, перпендикулярном оси турбины. В дальнейшем, когд а корпус прогревается полностью и давление в нем поднимает ся до максимального значения, он дополнительно расширяется.

Неизбежная в реальных условиях окружная неравномерност ь физических свойств металла ротора, в частности теплопров одности, может привести к заметной диаметральной асимметрии темп ератур и температурных расширений при быстром нагреве или охлаждении ротора, несмотря на практически идеальную равномерность условий теплообмена и температур на повер хности ротора. Вызванное этим искривление ротора, если оно невел ико,

исчезает по мере выхода на установившийся режим и выравни вания температур. Если же температурное искривление станет сои змеримым с радиальными зазорами в уплотнениях, то это может привес ти к односторонним задеваниям ротора об уплотнительные усик и, дальнейшему росту диаметральной асимметрии температур и искривления ротора и к развитию аварии. Это обстоятельств о может требовать ограничения скорости изменения температуры р отора даже при умеренных напряжениях.

Устройство контроля прогиба ротора представляет собой с ледящую систему. Принцип измерения основан на компенсации небала нса в электрической цепи датчиков прогиба ротора, расположенн ых диаметрально противоположно в горизонтальной плоскости по обе стороны ротора турбины.

Принцип работы измерителя прогиба ротора основан на индуктивном методе измерения линейных перемещений с применением дифференциально-трансформаторной схемы. Измеряется воздушный зазор между сердечниками обоих дат чиков и валом ротора. При наличии эксцентриситета зазор изменяе тся с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора.

Первичные обмотки обоих датчиков соединяются последова тельно между собой и первичной обмоткой дифференциальнотрансформаторного датчика вторичного прибора. Они питаю тся от обмотки силового трансформатора прибора напряжением переменного тока 24 В. Вторичные обмотки обоих датчиков включаются встречно и в общую дифференциальнотрансформаторную схему.

При вращении ротора турбины валоповоротным устройством и наличии прогиба ротора зазоры между датчиками и ротором б удут периодически изменяться. Пропорционально изменению заз оров будет изменяться индуктируемое во вторичных обмотках да тчиков прогиба переменное напряжение. Выходное напряжение обои х датчиков будет сравниваться с выходным напряжением дифференциально-трансформаторного датчика прибора. Раз ность этих напряжений подается на вход усилителя. Усиленное полупроводниковым усилителем напряжение приведет во вр ащение двигатель, который с помощью кулачка будет перемещать сер дечник дифтрансформаторного датчика до того момента, пока разно сть напряжений не станет равной нулю.

Таким образом, каждому положению ротора, определяемому величиной зазора, соответствует определенное положение сердечника дифференциально-трансформаторного датчика и, следовате льно, определенное положение кинематически связанного с ним у казателя по шкале прибора.

В дифференциально-трансформаторном датчике предусмотре на третья дополнительная обмотка, предназначенная для корр ектировки нулевого положения сердечника.

При вращении ротора турбины и наличии прогиба изменение зазора между ротором и первым датчиком после поворота рот ора на 180 ÎС повторяется на втором датчике.

Поэтому прибор отсчитывает и вычерчивает двойной размах 59 величины прогиба ротора.

На турбинах, имеющих гидростатический подъем ротора, нуль шкалы прибора может несколько смещаться относительно первона чального значения. В этом случае величина прогиба ротора определяе тся, как половина числа делений, на которые отклоняется стрелка пр ибора или как половина размаха кривой на диаграммной ленте с уч етом масштаба шкалы.

Цена одного малого деления шкалы прибора прогиба ротора соответствует 0,008 мм, одного большого деления - 0,04 мм.

Регулирование и настройка устройства контроля прогиба р отора заключается в проверке работоспособности датчиков, выбо ре размаха шкалы вторичного прибора и рабочих зазоров датчика. Предварительная настройка и измерение параметров произ водится в заводской электролаборатории, окончательная - на турбин е по месту.

При работе турбины на валоповороте необходимо периодиче ски (один-два раза в смену) проверять исправность прибора. Есл и прибор исправен, то при нажатии кнопки “КОНТРОЛЬ” указате ль прибора установится на нулевой отметке шкалы.

Датчик в техническом обслуживании не нуждается.

Неисправности

Устройство контроля относительного расширения ротора

Относительное осевое перемещение роторов и корпусов влажнопаровых турбин определяется главным образом соотношением скоростей прогрева вращающихся и неподвиж ных деталей. Скорость прогрева, в свою очередь, прямо зависит о т интенсивности теплообмена и площади поверхности, участв ующей в теплообмене, и обратно зависит от массы и теплоемкости.

Скорость прогрева корпусов высокого давления турбин АЭС вследствие их относительной тонкостенности и высоких коэффициентов теплоотдачи, характерных для влажного пар а, приближается к скорости прогрева роторов.

Наряду с тепловым состоянием на изменение взаимного поло жения деталей ротора и корпуса влияют такие факторы, как прогиб ы диафрагм и обойм, осевая деформация корпусов, особенно их торцевых стенок, под действием давления пара, уменьшение длины роторов при радиальном расширении их при вращении, а такж е изменение положения гребня упорного подшипника в его кор пусе вследствие деформации деталей подшипника под действием осевого усилия на ротор или из-за перемещения гребня в пределах осевых зазоров (разбега) между ним и колодками подшипника при изм енении направления действия этого усилия на противоположное и т .д.