УСТРОЙСТВО И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ГЕНЕРАТОРОВ И СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

6.1. В КТЦ на водородном охлаждении работают турбогенераторы №№ 9,10,11,12. Применение водорода в качестве охлаждающей среды на турбогенераторах дает огромные преимущества по сравнению с воздушным.

Водород в 14,4 раза легче воздуха, он обладает лучшей в 7 раз теплопроводностью чем воздух. Это позволяет на тех же генераторах вырабатывать при водородном охлаждении значительно большую эл. мощность, чем при воздушном охлаждении. Водород в обычных условиях –газ без цвета, запаха, вкуса. К недостаткам относится взрывоопасность водорода в смеси с воздухом или кислородом.

При содержании в воздухе водорода 4 - 75% по объему образуется взрывоопасная смесь.

6.2. В КТЦ на водородном охлаждении работают турбогенераторы №№ 9,10,11,12. Работа этих турбогенераторов на воздушном охлаждении ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Допускается непродолжительная работа т/г 9,10,11,12 при воздушном охлаждении только в режиме холостого хода без возбуждения.

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 80^оС.

Масло, подаваемое на уплотняющие подшипники, должно иметь температуру 40-45^оС. Температура масла на выходе из уплотнений не должна превышать 65^оС.

Разность температур входящего и выходящего масла не должна превышать 30^оС.

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 40-42^оС, 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.

Пройдя уплотнения вала большая часть масла сливается в сторону воздуха – в картеры опорных подшипников генераторов и лишь незначительная часть в сторону водорода, в сливную водородную камеру.

Из водородной камеры во избежание и попадания водорода в ГМБ турбины, масло сливается в схему маслоснабжения через водородоотделительный бачок, U-образный гидрозатвор. U-образные гидрозатворы установлены на всех генераторах , обеспечивающих работу генератора с давлением газа в корпусе до 0,5 кгс/см².

Для возможности работы генераторов с давлением газа выше 0,5 кгс/см² на генераторах №№ 9,10,11,12 установлены поплавковые механические гидрозатворы типа 3Г-30. Поплавковый гидрозатвор включается в схему параллельно U-образному гидрозатвору.

Нормально поплавковый гидрозатвор находится постоянно в работе. При переводе генератора в режим работы с давлением газа в корпусе генератора выше 0,5 кгс/см², необходимо предварительно включать U-образный гидрозатвор и проверить нормальную работу поплавкового гидрозатвора.