Научная работа: Орская ТЭЦ
6.3. Уплотнение вала ротора и схема
маслоснабжения уплотнений генераторов.
В турбогенераторах с
водородным охлаждением предотвращение утечки водорода в месте выхода вала
ротора осуществляется посредством специальных уплотняющих подшипников,
размещаемых между торцевыми щитами генератора и опорными подшипниками ротора
генератора.
Принцип действия
уплотнения вала заключается в запирании водорода непрерывным встречным потоком
масла, подаваемым в узкий зазор между валом ротора и вкладышем уплотнения под
давлением, превышающим давление водорода.
Значение перепада
давлений масло-водород находится в пределах 0,04-0,06 Мпа (0,4-0,6 кгс/см2).
Номинальное значение
перепада уточняется при наладке системы маслоснабжения и на работающем
генераторе поддерживается неизменным специальной регулирующей аппаратурой.
Уменьшение перепада давления уплотняющего масла над давлением водорода до 0,03
МПа (0,3 кгс/см2) может привести к утечкам водорода через
уплотняющие подшипники, увеличение этого перепада до 0,08-0,1 МПа (0,8-1,0
кгс/см2) также может привести к утечкам водорода, в первом случае –
за счет незначительного превышения давления масла над давлением водорода, а во
втором – в следствии большого расхода масла в сторону воздуха, больших
скоростей масла и его эжектирующей способности.
6.4. Уплотняющие подшипники генераторов
установленных в КТЦ выполнены торцевого типа с прижимом вкладышей к гребню вала
стальными пружинами.
Уплотнение торцевого типа
состоит из вкладыша и корпуса, крепящегося к торцевому щиту. Запирающий
масляный слой создается между торцевой поверхностью вкладыша и боковой
поверхностью упорного диска вала. Усилие от давления масла в масляном слое,
возрастающее по мере увеличения частоты вращения за счет клиновой разделки
рабочей поверхности вкладыша, старается отжать последний от вала и разорвать масляную
пленку. Для предотвращения этого явления искусственно создается усилие
прижатия, которое уравновешивает усилие отжатия вкладыша от упорного диска.
Прижим вкладыша к валу
создается посредством совместного действия специальных пружин и давления водорода.
Рабочая поверхность
вкладыша залита баббитом. Имеющим специальную разделку, состоящую из
чередующихся в тангенциальном направлении клиновых и плоских площадок,
разделенных радиальными канавками, кольцевой канавкой, наружного и внутреннего
кольцевых поясков. Клиновые площадки при номинальной частоте вращения ротора
являются основным несущим элементом, обеспечивающим образование сплошной
масляной пленки толщиной 0,08-0,15 мм между упорным диском вала и вкладышем,
смазывающей рабочие поверхности и отводящей потери трения.
Через эти площадки и
наружный сплошной поясок проходит основной поток масла на сторону воздуха,
достигающий 95 % общего расхода масла, поступающего в уплотнения. Плоские
площадки контактируют с поверхностью упорного диска при отсутствии сплошной
масляной пленки, т.е. при низких частотах вращения и работе от ВПУ. Между
несущей поверхностью и внутренним кольцевым пояском располагается кольцевая
прерывистая канавка, в которую подается уплотняющее масло под давлением,
превосходящим давление водорода. Эта канавка вместе с внутренним пояском обеспечивает
герметизацию газового объема генератора и незначительный расход масла в сторону
водорода. Газовый объем генератора отделен от камеры слива масла в сторону
водорода маслоуловителями лабиринтного типа. Слив масла прошедшего на строну
воздуха осуществляется в картер опорного подшипника. Вкладыш удерживается от
вращения посредством шпоночного узла. Масляный режим уплотняющих подшипников
контролируется количеством сливаемого масла в сторону водорода. При нормальной
работе подшипника струя сливаемого масла имеет диаметр 3-6 мм. При избыточном количестве масла на подшипнике струя сливаемого масла в сторону водорода имеет
диаметр более 6 мм, при недостатке масла на подшипник струя имеет диаметр менее
3 мм или прекращается вовсе.
При пусках и остановах
турбоагрегата, роста или снижения нагрузки происходит тепловое перемещение
валопровода, а следовательно меняется положение упорных дисков относительно
корпусов уплотнений вала. При отходе упорного диска от баббитовой заливки,
увеличивается минимальная толщина масляного слоя и снижается усилие в масляном
клине. Усилие прижатия вкладыша становится выше отжимающего усилия в масляной
пленке. Когда разность усилий превзойдет усилия трения вкладыша в корпусе, вкладыш
сдвинется и последует за валом. При сближении упорного диска с вкладышем
толщина масляного слоя уменьшится и возрастет усилие в масляном клине.
Появляется
неуравновешенная разность усилий, которая отжимает вкладыш от вала, преодолевая
силы трения.
6.5. В режимах работы с пониженной
частотой вращения (пуск, останов турбоагрегата, вращение от ВПУ)
гидродинамическое усилие уплотняющего масла значительно снижается и возникает
полусухое трение между вкладышем и диском. В том режиме усилие прижимающее
вкладыш к диску воспринимается меньшей площадью баббитовой поверхности – только
плоскими площадками. Если удельное давление на баббит в режиме полусухого
трения велико, то неизбежен ускоренный износ баббита, который накапливается при
повторении подобных режимов и особенно при продолжительном вращении от ВПУ.
В результате износа
уменьшаются несущие клиновые площадки, снижается гидродинамическое усилие и
несущая способность вкладыша.
Уравновешивания усилия
прижимающего вкладыша к диску при номинальной частоте вращения достигается при
уменьшенной толщине масляного слоя, что ведет к повышению температуры вкладыша
в процессе эксплуатации. При ускоренном износе баббита толщина масляного слоя
может снизиться на столько, что дальнейшее повышение температуры баббита может
привести к его размягчению в направлении вращения вала и перекрытию
маслоподающих отверстий во вкладыше.
Существенным недостатком
уплотнений вала генераторов турбин ст. №№ 9,10,11,12 является их повышенная
чувствительность к нарушению их маслоснабжения. Кратковременное снижение
давления масла (перепад давлений масло-водород) при нарушении работы системы
маслоснабжения для конструкции торцевых уплотнений генераторов турбин
представляют большую опасность, как из-за возможного пропуска водорода в
картере, так и потому, что несущая способность вкладышей резко снижается,
нарушается равновесие усилий, действующих на вкладыши, возникает режим полусухого
трения.
6.6. При недостаточной подаче масла на
уплотняющий подшипник повышается температура вкладыша и сливаемого с подшипника
масла, при увеличенной подаче масла – температура вкладыша и сливаемого масла понижается.
Температура вкладышей
уплотнений вала является наиболее представительным параметром, характеризующим
их состояние. Выплавливание баббита сегментов упорных подшипников происходит
при температуре колодок 130 оС. Учитывая температурный запас и
способ контроля температуры нагрева баббита в уплотнениях торцевого типа,
температура баббита торцевых уплотнений не должна превышает 80оС.
Масло, подаваемое на
уплотняющие подшипники, должно иметь температуру 40-45оС.
Температура масла на выходе из уплотнений не должна превышать 65оС.
Разность температур
входящего и выходящего масла не должна превышать 30оС.
6.7. В качестве основного источника
маслоснабжения уплотнений вала используется инжектор, который считается
наиболее простым и надежным устройством из-за отсутствия в нем вращающихся и
трущихся элементов.
Напорным масла инжектора
является масло из системы регулирования турбины, масло для уплотняющих
подшипников генераторов берется из системы смазки турбины, после
маслоохладителей и при помощи инжектора подается на уплотняющие подшипники.
Подаваемое масло на уплотнения генератора должно иметь давление после инжектора
не менее 3 кгс/см2. Помимо инжектора установлены два центробежных
насоса уплотнений в качестве резерва. Один из которых резервный, с двигателем
переменного тока, а другой – аварийный, с двигателем постоянного тока, подающее
масло на уплотнения из чистого отсека главного масляного бака турбины (ГМБ).
Нормально в работе находится инжектор, электронасосы находятся в резерве на
блокировке по понижению давления масла на уплотнение.
Регулирование подачи
масла на уплотняющие подшипники генераторов производится дифференцированными
регуляторами перепада давления (РПД) типа:
на генераторе - № 9,10,
11 – тип ДРДМ-30М – уплотняющее масло;
на генераторе - № 12 –
тип ДРДМ-12М – уплотняющее масло.
Регуляторы давления масла
ДРДМ-30М, ДРДМ-12М обеспечивают постоянный перепад давления между давлением
газа в корпусе генератора и давлением масла перед подшипниками как при
изменении давления масла, так и при изменении оборотов генератора.
Из напорного коллектора
(после инжектора или НУГ) масло как правило поступает в маслоохладитель (МО)
(при нормальной работе), в котором масло охлаждается до 40-42оС, а
затем в масляные фильтры (МФ), один из которых- в работе, другой- в резерве.
После МФ масло подается
на вход РПД. Давление мала перед РПД должно быть в пределах 8-10 кгс/см2.
После РПД масло подается в демпферный бак и под давлением выше давления
водорода поступает на оба уплотнения вала.
Схема маслоснабжения
уплотнений связана со сливным трубопроводом масла с подшипников турбины и
поэтому всегда находится в заполненном состоянии.
При отказе
дифференцированного регулятора масло в (ДБ) или подшипники может быть подано
через задвижку УМ-20.
Непосредственно перед
подшипниками установлены запорные вентили, которые нормально полностью открыты
и служат для корректировки расхода масла на подшипник в случае ненормальной
работы.
Работа маслоснабжения
уплотняющих подшипников генераторов с отключенным ДБ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Работа уплотнений помимо
ДБ предусматривается как временная мера, на случай устранения неисправностей в
системе маслоснабжения уплотнений.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 |