Описание устройства и функционирования МНУ

Маслонапорная установка ГЭС предназначена для питания маслом под давлением гидравлические системы регулирования гидротурбины. Рабочей средой служит масло Тп-30 (ГОСТ 9972-74). К МНУ предъявляются следующие требования.

― Поддержание давления масла на заданном уровне.

― Обеспечение максимальной производительность превышающей максимально возможный расход рабочего тела при работе ГЭС.

― Поддержание температуры масла в заданном диапазоне.

― Очистка масла от примесей.

― Аккумулирование рабочего тела в количестве достаточном для трехкратного проведения аварийного закрытия направляющих аппаратов при неработающих насосах.

― Автоматическое функционирование МНУ. Предотвращение и корректная обработка аварийных ситуаций.

― Вывод информации о текущем состоянии рабочих процессов и возникших аварийных ситуациях в сеть информационную сеть ГЭС.

― Возможность перенастраивать некоторые параметры технологического процесса.

Маслонапорные установки применяются также для управления крупными предтурбинными затворами и насосами, затворами оросительных систем и каналов. Технические требования к маслонапорным установкам определены ГОСТ 8339-84, а типы, основные параметры, конструкция и размеры — ОСТ 108.023.106-85 «Установки маслонапорные для гидравлических турбин. Типы, основные параметры, конструкция и размеры».

Маслонапорная установка состоит из гидроаккумулятора давления и маслонасосного агрегата, соединенных между собой гидравлической системой, напорным трубопроводом, а также аппаратуры автоматики. При необходимости маслонапорная установка комплектуется также маслонагревателем и маслоохладительной установкой.

Гидроаккумулятор давления (в дальнейшем ГА) представляет собой масловоздушный сосуд, заполненный маслом и сжатым воздухом. В гидроаккумуляторе содержится необходимый для регулирования объем масла, остальная часть аккумулятора заполнена сжатым воздухом. Воздух является аккумулирующей средой и в сжатом состоянии содержит запас энергии, обеспечивающей работу механизмов гидросистемы. Восстановление израсходованного из гидроаккумулятора объема масла производится насосами при понижении в нем давления. Масло, нагнетаемое в гидроаккумулятор, сжимает находящийся в нем воздух, восстанавливая тем самым запас энергии и номинальное давление. Утечки воздуха из гидроаккумулятора восполняются автоматически работой регулятора уровня.

В автоматическом режиме управление работой насосов осуществляется от датчика давления гидроаккумулятора. При расходе масла на регулирование гидротурбиной или в результате протечек масла в системе давление в гидроаккумуляторе понижается. При достижении заданного значения датчик давления дает команду на включение одного из насосов в работу. При значительном расходе масла происходит дальнейшее понижение давления, датчик давления включает в работу второй насос. Одновременно с включением насоса подается сигнал на закрытие перепускного клапана. При этом происходит разгрузка насоса через перепускной клапан, что создает благоприятные условия для запуска электродвигателя насоса. При достижении в гидроаккумуляторе номинального давления перепускные клапаны открываются и после этого выключаются электродвигатели насосов. Вспомогательный (компенсационный) насос используется для восполнения протечек в системе и имеет значительно более низкую производительность чем основные. В процессе работы воздух из гидроаккумулятора постоянно расходуется на утечки через неплотности соединений в воздушной части гидроаккумулятора, а также в растворенном виде вместе с маслом. Для восполнения потерь воздуха на масловоздушном сосуде гидроаккумулятора устанавливается поплавковый регулятор уровня который при каждом отклонении уровня масла в гидроаккумуляторе от номинального впускает порцию сжатого воздуха из ресивера ГЭС.

 При отклонении от нормы основных параметров давления, уровня или температуры установленные на МНУ датчики подают соответствующие сигналы. При аварийном понижении давления или уровня масла в гидроаккумуляторе датчики уровня и давления масла дают команду на аварийную остановку гидроагрегата. При понижении уровня масла в сливном баке до уровня, при котором невозможна нормальная работа насосов, датчик уровня масла отключает электродвигатели насосов. При появлении воды в сливном баке выше нормы датчик наличия конденсатаподает предупредительный сигнал. Отработанное масло из системы поступает в сливной бак, где фильтруется и частично освобождается от воды и воздуха. Для этого бак оборудуется сетчатым рамным фильтром и воздушным фильтром. Фильтрация тонкая очистка масла производится бумажными фильтрующими элементами установленными на выходе каждого насоса. Зарядка гидроаккумулятора воздухом производится через обратный клапан. Технологическая схема представленная на рисунке (Рис. 1.2), дает наглядное представление об устройстве и функционировании МНУ.

Основные узлы МНУ

Общий вид маслонапорной установки и расположение основных элементов представлен на Рис. 1.3

Гидроаккумулятор МНУ представляет собой масловоздушный сосуд, заполненный маслом и сжатым воздухом или газом (азотом) и оборудованный приборами контроля, автоматики и защиты.

Сосуд гидроаккумулятора представляет собой сварную цилиндрическую конструкцию с эллиптическими днищами, изготовленную из листовой стали. Сосуд оборудованы лазовым затвором, грузовыми приспособлениями и опорами для установки их на фундамент. В нутрии гидроаккумулятора создается избыточное давление от 1,5 до 16 МПа. Следовательно конструкция сосуда должна позволять поддерживать в нем повышенное давление без опасности разрушения в течении всего срока службы МНУ.

На гидроаккумуляторе установлены:

― манометр;

― указатель уровня масла с прозрачной стеклянной трубкой, ограждением и запорными устройствами, предупреждающими выход рабочей среды наружу при поломке стеклянной трубки;

― датчик уровня масла для сигнализации о высоком и низком уровне масла;

― датчик аварийно-низкого уровня масла для аварийной остановки гидроагрегата;

― датчики давления для автоматического управления насосами;

― датчик давления для остановки гидроагрегата при аварийно-низком давлении.

― устройство автоматической подачи воздуха в гидроаккумулятор из воздухосборника ГЭС;

Маслонасосный агрегат состоит из сливного бака и установленных на нем трех масловинтовых насосов. Третий насос меньших размеров и предназначен для восполнения протечек в системе. Насосы соединяются с электродвигателями эластичными муфтами и устанавливаются на верхней крышке сливного бака.

На напорной камере каждого из насосов установлены обратный, предохранительный и перепускной клапаны. Напорные патрубки насосов объединены общим коллектором. На выходе каждого насоса подключен фильтр тонкой очистки масла со сменным бумажный фильтрующим элементом и датчиком засорения. Запорные вентили позволяют отсоединить любой из насосов и вывести его из работы без остановки маслонапорной установки.

Сливной бак разделен на зоны чистого и отработанного масла. Между зонами установлен сменный сетчатый фильтр. Верхняя часть бака, на котором установлены рамы с насосами и электродвигателями, представляет собой жесткую массивную раму.

Сливной бак на 40 % заполнен маслом. В свободный объем бака при ревизиях и ремонтах может быть слито масло из аккумулятора, сервомоторов направляющего аппарата и трубопроводов. Уровень масла в баке контролируется датчиком уровня. Воздушный объем бака соединяется с атмосферой через воздушный фильтр. Для смены сетчатого фильтра, а также для очистки, ремонта и окраски внутри бака в верхней части предусмотрен люк с крышкой. На сливном баке установлены также датчик температуры масла, датчик наличия конденсата, вентиль, соединенный с напорным коллектором, для выпуска масла из гидроаккумулятора. Также в баке устанавливается маслонагреватель, представляющий собой электрический нагреватель погруженный в масло. Он необходим для прогрева масла в холодное время года, так как для нормальной работы системы необходима стабильная вязкость масса. При чрезмерном нагреве масла происходит его разжижение, что приводит к снижению производительности насосов и другим нежелательным последствиям. Для понижения температуры масла предусмотрена маслоохладительная установка. Она состоит из проложенных внутри бака трубопроводов в которых протекает вода и клапана обеспечивающего включение и отключение воды по сигналу датчика температуры.