Как турбина смазывается маслом

Шпоры к экзамену — Теория (Word) / 39.Масла.Системы.смазки.турбин

39. Характеристики свойств масел и область их применения. Системы смазки турбин и их эксплуатация.

Масляная система турбоустановки является одним из основных элементов , который определяет надежность работы турбоагрегата.

Все мощные турбины , на закритические параметры пара имеют в своем составе как бы не одну , а несколько систем маслоснабжения , которые можно условно разделить на три части , по величине давления , которое используется в трубопроводах:

-высокое-трубопроводы системы регулирования и защиты ( максимальное давление зависит от давления , развиваемого главным масляным насосом и колеблется Рм=5-10 атм..

-система уплотнений генератора Рм=4 атм.

-система непосредственно смазки подшипников и других узлов главной турбины Рм=3 атм.

В системах регулирования турбин ЛМЗ используется огнестойкое масло Иввиоль-3 и ОМТИ.

Для турбин К-300-240-2ХТГЗ-конденсат.

Для К-500-240-2-нефтяное масло.

В системах смазки и уплотнения генератора как правило используется нефтяное масло.

Системы смазки централизованы.Масло насосами подается из главного масляного бака ко всем узлам главной турбины , генератора , возбудителя , и к питательному турбонасосу и т.д.

Ранее применялась единая система с централизованным подводом масла в систему регулирования и смазки от напорной магистрали , куда масло подавалось от главного масляного насоса , как правило установленного на валу турбины .

Аналогично , отработанное масло поступало в единую сливную магистраль и самотеком направлялось в грязную часть маслобака (рис 6.1).

Рис.6.1. Схема снабжения турбины с центробежным главным насосом.

1-система регулирования; 2-главный масляный насос; 3-клапан переключатель; 4-маслоохладители; 5-сливной клапан; 6-реле давления масла; 7-маслобак; 8-инжектор системы смазки; 9-Инжектор главного масляного насоса; 10-резервный насос системы смазки с электродвигателем постоянного тока; 11- резервный насос системы смазки с электродвигателем переменного тока; 12-пусковой масляный насос.

В настоящее время , когда в системе регулирования используются негорючие жидкости системы смазки выполняются иным образом.

В этих установках масло в систему смазки подается специальными насосами. Эти насосы как правило сняты с вала турбины и установлены возле маслобака , который в свою очередь в целях пожаробезопасности отнесен к нулевой отметке машинного зала.

В последнее время в практике турбостроения для режима вращения ротора валоповоротным устройством находит применение принцип гидростатической смазки подшипников.

Масляный клин между шейкой вала и подшипника образуется при определенной скорости не менее 1(м/с) , что соответствует частоте вращения равной 40-50(об/мин).При меньших значениях частоты вращения шейка вала имеет непосредственный контакт с баббитовой заливкой вкладыша , что приводит к интенсивному износу подшипника .

Для создания в подшипниках искусственного слоя смазки устанавливаются специальные высоконапорные вспомогательные маслонасосы малой производительности , создающие давление масла равное(Рм=100-120 атм).При подаче масла такого давления под шейку вала ротор всплывает даже в неподвижном состоянии.Такая схема применяется на тубинах К-500-240-2ХТГЗ.

Иная схема применяется для турбин ЛМЗ.Они имеют ВПУ с чачтотой вращения 30(об/мин).

Здесь применяется децентрализованная система маслоснабжения при которой каждый подшипник имеет свой насос гидроподъема , встроенный в картер соответствующего подшипника.

Маркировка и область применения турбинных масел.

Турбинное масло получают в процессе перегонки нефти. В системе смазки применяют турбинные масла следующих марок , обладающих определенными свойствами :

Характеристики турбинных масел и огнестойких жидкостей.

Буквенно-цифровая маркировка нефтяных масел означает:Т-турбинное; П-масло эксплуатируется с присадками.

Цифры означают вязкость(кинематическую в сантистоксах сСт) при температуре масла 50(оС)

ТП-22-применяется в системе смазки и регулирования турбин с частотой вращения 3000 (об/мин).

ТП-30-для турбин с чачтотой вращения 1500(об/мин)

ТП-46-для турбин имеющих редуктор.

Характеристики свойств масел:

Вязкость-внутренний коэффициент трения , характеризующий потери на трение в масляном слое.Важнейшая характеристика.

Основные задачи эксплуатации масляной системы и способы их решения:

Основными задачами эксплуатации систем смазывания являются обеспечение надежности подачи смазки , поддержание герметичности систем , контроль за воздухосодержанием масла , упорядочение вентиляции масляного тракта , контроль окисления и загрязнения масла.

Одним из таких вопросов является быстродействие схемы включения резервного и аварийного насосов.

Малая инерционность электронасосов и возможность отключения питания их энергией ставят надежность турбины в зависимость от автоматов пуска электронасосов.Поэтому появилась необходимость дополнить системы смазывания устройствами аварийного маслоснабжения , которые позволили бы безаварийно останавливать турбины в случае отключения шин собственных нужд и невключения аврийных маслонасосов.

При работе турбины контролируют:

1)Уровень масла в маслобаке(в случае понижения уровня производят доливку масла или принимаются меры согласно указаниям )

2)Разность уровней между соседними(грязным и чистым) отсеками масляного бака,которая должна быть не более 100-150 мм(является показателем чистоты фильтрующих сеток)

3)Давление масла перед подшипниками и слив из них (при уменьшении слива масла и повышении температуры на сливе необходимо поднять давление масла включением резервного насоса)

4)Температуру масла , которая должна быть после маслоохладителей в пределах 40-45(С) , на сливе из подшипников не более 65(оС)(при этом максимально допустимая температура баббита вкладышей опорных и колодок упорного подшипников должна быть не более 90(оС)(нормальный перепад температур масла на подшипниках-15(оС))

5)Наличие перелива масла из аварийных бачков подшипников(при его отсутствии хотя бы из одного бачка производится останов турбины)

6)Оптимальную вентиляцию узлов системы смазывания , которая обеспечивается при разрежении 200-400 Па вверху масляного бака

7)Отсутсвие протечек масла и попадания его в охлаждающую систему

8)Качество масла в соответствии с нормами ПТЭ.

Пригодность масла для дальнейшей эксплуатации определяется его физико-химическими свойствами:чистотой , количеством влаги , плотностью ,кислотным числом , tвсп. и др..

Источник

Как смазывается турбина

Турбокомпрессор – технический «наворот», устанавливаемый и на бензиновые, и на дизельные автомобильные двигатели. Его актуальность для современных автомобилистов является очевидной. А чтобы система турбонаддува работала «как по маслу, владелец авто должен понимать, как она устроена и работает. Мы стараемся быть максимально полезными своим клиентам, поэтому в этом небольшом материале хотим рассказать о том, как смазывается турбина.

Почему критически важна качественная смазка

Нередко ремонт авто турбин является следствием ситуации, когда имеет место ощутимый люфт зазоров, появившийся вследствие работы системы «всухую». Это значит, что к подшипниковому узлу турбокомпрессора подается недостаточное количество масла. В итоге, в зазорах не образуется масляная пленка вообще или еще прочность является недостаточной. Что критически плохо для нивелирования радиального люфта и центрирования ротора.

Если же все работает правильно, то контакт между металлическими поверхностями исключен, причем независимо от рабочего режима агрегата. Проще говоря, все детали как бы «плавают» в масле. Кроме того, еще одним функциональным предназначением масляной пленки является восприятие и компенсация радиальных нагрузок и демпфирование.

Зависимость конструкции турбокомпрессора и системы смазки

Да, турбина на Ауди конструктивно будет иметь разные интерпретации в зависимости от особенностей силового агрегата. Но в любом случае ее вал будет подвергаться и осевым, и радиальным нагрузкам. Последние передаются на опорные подшипники скольжения. А вот эти элементы могут быть:

• в виде отдельных втулок;
• в виде единого узла – патрона.

Когда турбокомпрессор работает, вращение втулок будет меньшим по сравнению с частотой вращения вала. А если узел с патроном в основе, то никакого движения нет. Но в любой из таких конфигураций предусмотрены зазоры в несколько сотых миллиметра, в которых и образуется масляная пленка. Существуют зазоры между втулкой и ротором, между втулкой и корпусом. Пальцами эти расстояния прощупать невозможно, даже при сухом турбоагрегате.

Особенности схемы слива масла

В турбокомпрессор масло подается под давлением. В процессе работы она меняет свои свойства, а отвод отработанной смазки происходит под низким давлением, фактически самотеком. Слив направлен в картер. При этом важно, чтобы сливная трубка была достаточно большого размера. Она подсоединяется к картеру ниже уровня масла и имеет строго вертикальную ориентацию. Тогда как расположение турбокомпрессора является горизонтальным (±10-15°).

Понятно, что при работе турбины частота оборотов очень большая, что провоцирует вспенивание масла и несколько затрудняет его слив под действием гравитации. Это может стать причиной возникновения противодавления и выдавливания масла из подшипника в корпус турбины. Обращаем внимание, что у турбодвигателей, попавшее в картер масло характеризуется более высокой температурой, чем у «атмосферников».

Остались вопросы? Мастера турбосервиса с удовольствием ответят на любой. Наша цель – как можно более долгий безремонтный период турбокомпрессора вашего авто.

Источник

Как смазывается турбокомпрессор?

Турбина – модернизирующий агрегат, который устанавливают как на дизельные, так и на двигатели, работающие на бензине. Современным автолюбителям сложно недооценить ее важность. Обладатели автомобилей обязаны понимать принцип работы турбонаддува, чтобы их система работала «как часы». Так как наша миссия – помощь клиентам, в этой статье мы объясним, как смазать турбо.

Важность качества смазки

Из-за недостатка подаваемого масла к подшипникам, появляется сильный люфт зазоров, что часто является причиной ремонта турбины. Итог – низкая прочность масляного покрытия или полное его отсутствие. Что отрицательно сказывается на радиальный люфт и на баланс вала.

В случае правильной работы, касания металлических частей агрегата полностью отсутствуют; все запчасти «купаются» в масле. Помимо этого, масляное покрытие служит для уравнения нагрузки и подавления колебаний.

Система смазки и турбина

Вариации конструкции турбины на Audi напрямую зависят от двигателя, сцепления и коробки передач. Но ее ротор, в любом случае, будет подвержен радиальным и осевым нагрузкам. Первые поступают к опорным подшипникам, которые имеют вид либо единого узла (патрона), либо отдельных втулок.

Во время работы турбины вращение ротора будет больше, в сравнении с частотой вращения втулок. Но в случае единого узла – движение отсутствует. Однако в любом случае, существуют зазоры, размером в несколько сотых миллиметра, между валом, втулкой и картриджем, где и образуется покрытие смазки. Даже при полном отсутствии смазки, эти зазоры невозможно прощупать, из-за их размера.

Слив масла

Смазка поступает под давлением в турбину. Отстранение переработанного масла в картер производится под низким давлением. Трубка для слива должна быть подходящего размера. Вертикально, ниже уровня масла, она крепится к картеру. Однако турбина располагается параллельно горизонту (+/- 10-15 градусов).

Частота оборотов во время работы турбокомпрессора чрезвычайно велика, от чего смазка вспенивается и ее слив под влиянием силы тяжести усложняется. Такая ситуация вызывает противодавление, и смазка начинает попадать в корпус турбины. Попадающая смазка в картер в двигателях, оснащенных турбокомпрессором, имеет большую температуру в отличие от обычных двигателей внутреннего сгорания.

Источник

ЭЛЕМЕНТЫ МАСЛЯНОЙ СИСТЕМЫ ТУРБОАГРЕГАТА

Масляная система является эле­ментом турбоустановки, в основном определяющим ее надежную и без­аварийную работу. Значительное число аварий с турбоагрегатами (пожары, выплавление подшипни­ков, отказ в работе систем регули­рования и защиты) происходит из — за неудовлетворительной эксплуата­ции и конструктивного несовершен­ства элементов маслосистемы. Имен­но поэтому вся маслосистема в це­лом и ее отдельные элементы непре­рывно совершенствуются.

Масло в паротурбинной установ­ке участвует в системе смазки и в системе регулирования турбоагре­гата. В мощных агрегатах блочного типа масло к тому же является и смазкой для питательных насосов, и рабочей жидкостью для их гидро­муфт. В турбогенераторах с водо­родным охлаждением масло также служит для уплотнения водородной системы.

Все маслопроводы турбоагрегата можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся маслопроводы низкого давления. Это в первую очередь маслопроводы системы смазки турбоагрегата и по­дачи масла к гидромуфте питатель­ного электронасоса. К этой группе также можно отнести маслопроводы системы уплотнения генератора с водородным охлаждением. Давле­ние масла в системе смазки турбо­агрегатов не превышает 0,295 МПа (З кгс/см2), а в системе уплотнения генератора 0,392 МПа (4 кгс/см2).

Ко второй группе относятся мас­лопроводы системы регулирования и защиты турбоагрегата. В этой си­стеме масло является средой, пере­дающей регулирующий импульс, а также рабочей жидкостью гидравли­ческих сервомоторов. Максимальное давление в этой системе (без учета повышения давления при гидроуда­рах, возникающих во время динами­ческих процессов) определяется напором, создаваемым главным мас­ляным насосом. Это давление зави­сит от мощности, параметров и кон­структивных особенностей турбо­агрегата. У турбин малой и средней мощности давление главного масло — насоса составляет величину 0,49— 0,98 МПа (5—10 кгс/см2). По мере роста мощности турбоагрегата и на­чального давления пара требуется повышать давление силового масла. Это необходимо для ограничения
размеров сервомоторов и повышения быстродействия системы регулиро­вания./

В масляную систему турбоагре­гата йходят: а) система смазки; б) система регулирования и защи­ты; в) главные и вспомогательные маслонасосы; г) масляный бак; д) система охлаждения масла; е) си­стема уплотнения генератора с во­дородным охлаждением; ж) элемен­ты защиты, блокировки и контроля маслосистемы.

А) Система смазки

Рис. 5-І. Схема маслоснабжения турбины с главным насосом объемного тим

/ — главный масляный иасос; 2 — редукторная передача; 3 — масляный бак; 4 — система регулирования; 5 —пружинный редуктор; 6 — маслосбрасывающнй клапан высокого давления; 7 — маслосбрасываю­щнй; клепан низкого давления; 8 — маслоохладитель; 9 — вспомогательный турбомасляный насос; 10 — обратный клапан; И — аварийный электромасляный насосг 12 — электродвигатель постоянного тока; 13 — масло к подшипникам.

При использовании в системе ре­гулирования масла система смазки снабжается маслом от главного на­соса, предварительно пропущен­ным через редукционный клапан. Регулируя натяжение пружины ре­дукционного клапана, можно менять в широких пределах давление мас­ла, поступающего на смазку. При нормальной работе турбоагрегата это давление должно поддерживать­ся на уровне, рекомендованном за­водом-изготовителем.

Система смазки имеет общую на­порную и сливную линии. Из на­порной линии масло индивидуально подводится к каждому подшипнику. Количество масла, подаваемого в подшипник, определяется темпера­турным режимом работы последнего и регулируется специальной дози­рующей шайбой, установленной на входе.

В некоторых конструкциях упор­ных подшипников дозирующие шай­бы ставят в сливных окнах вклады­ша, чтобы обеспечить )В нем избы­точное давление смазки и избежать тем самым появления вакуумных зон, снижающих несущую способ­ность подшипника. Сливные линии всех подшипников образуют общую магистраль, по которой масло само­теком сливается в грязный отсек маслобака. Такую схему смазки обычно имеют турбоагрегаты с ше­стеренчатыми или винтовыми глав­ными маслонасосами (рис. 5-1).

В системах с главными маслона­сосами центробежного типа, уста­новленными на валу турбины, пода­ча масла в подшипники производит­
ся с помощью специального инжек­тора смазки (рис. 5-2). В этих же системах маслоснабжения для соз­дания избыточного давления іво вса­сывающем патрубке главного мас — лонасоса устанавливают инжектор подпора. Оба инжектора работают от линии силового масла главного насоса. Системы смазки, подобные представленной на рис. 5-2, приме­няются для турбин мощностью до 200 МВт.

Рис. 5-2. Схема маслоснабжения турбины с центробежным главным насосом.

1 — система регулирования; 2— главный масляный насос; 3 — двухпознцнонный клапан-переключатель; 4— маслоохладители; і — сливной клапан; в — реле давления масла; 7— масляный бак; 8 — инжектор системы смазки; 9 — инжектор главного масляного насоса; Ю— насос системы смазки с электродвига­телем постоянного тока; 11 — насос системы смазки с электродвигателем переменного тока; 12 — пуско­вой масляный насос.

Для современных мощных тур — боблоков отечественного производ­ства, у которых в системах регули­рования используются негорючие жидкости, системы смазки выполня­ются иным образом (рис. 5-3). У этих агрегатов масло в подшип­ники подается специальным центро­бежным насосом низкого давления. Этот насос снят с вала турбины и установлен возле маслобака, кото­рый в свою очередь в целях пожаро­безопасное™ отнесен к нулевой от­метке машинного зала, на достаточ­ное расстояние от турбины.

В последнее время в практике турбостроения для режима враще­ния роторов валоповоротным уст­ройством (ВПУ) находит примене­ние принцип гидростатической смаз­ки подшипников. Как известно, мас­ляный клин между шейкой вала и подшипником образуется при окруж­ной скорости не менее 1 м/с, что соответствует частоте вращения ро­тора, равной 40—50 об/мин. При меньших значениях частоты враще­ния шейка вала имеет непосред­ственный контакт с баббитовой за­ливкой вкладыша, что приводит к интенсивному износу подшипника. Для создания в подшипниках ис­кусственного смазочного слоя уста­навливаются специальные высоко­напорные вспомогательные маслона — сосы малой производительности, соз­дающие давление масла, равное 9,8—11,8 МПа (100—120 кгс/см2). При подаче масла такого давления в подшипники турбины под шейки ротор даже в неподвижном со­стоянии «всплывает», что позволяет
применять и быстроходные валопо — воротные устройства и предотвра­щать износ баббитовой заливки под­шипников при тихоходных ВПУ. При достижении ротором частоты вра­щения, при которой создается мас­ляный клин, насосы высокого давле­ния могут быть отключены.

Система регулирования и защи­ты образуется из узлов регулирова­ния и соответствующих маслопрово­дов. Эти элементы весьма специфич­ны для различных турбоагрегатов и отличаются большим разнообразием.

Маслопроводы этой системы в свою очередь подразделяются на силовые и импульсные.

Рис. 5-3. Схема маслоснабжения турбины К-300-240 JIM3.

1 — главный бак; 2— насосы смазки переменного тока; 3— насосы смазки постоянного тока; 4 — турби­на питательного насоса; 5 — питательный турбонасос; 6 — питательный электронасос; 7 — редуктор; 8 — гидромуфта; 9— электродвигатель питательного насоса; 10— доливочный бак; И — эксгаустеры; 12 — адсорберы; 13 — к центрифуге; 14 — валоповоротное устройство; 15 — аварийные емкости масла; 16 — маслоохладитель ПЭН; 17 — основные маслоохладители; 18 — ЦВД турбины; 19 — ЦСД турбины; 20 — ЦНД турбины; 21 — генератор; 22 — возбудитель; 23— регулятор подачи масла нэ гидромуфту; 24 — на всасывание маслонасосов уплотнений генератора; 25 — в бак аварийного слива; 26 — в аппаратную; 27 — от центрифуги.

Масло в силовых линиях имеет давление, равное давлению, разви­ваемому главным маслонасосом. Это давление практически постоян­но при всех режимах работы турби­ны, за исключением переходных процессов, вызванных изменением нагрузки, когда за счет кратковре­менного увеличения расхода давле­ние силового масла снижается.

Давление масла в импульсных линиях системы, регулирования пе­ременно и зависит от нагрузки и ре­жима работы паровой турбины. Это давление может меняться как авто­матически за счет работы системы регулирования, так и с помощью органов ручного управления. Все органы ручного управления имеют электрический дистанционный при­вод на главный и блочный щиты управления.

Давление в импульсных линиях системы защиты при всех рабочих режимах турбины постоянно. Изме­нение этого давления происходит только в случаях срабатывания эле­ментов защиты турбоагрегата. И эти линии имеют органы ручного управ­ления для остановки турбины.

В современных турбинах широ­кое распространение получили уст­ройства для опробования бойков автомата безопасности и периодиче­ского расхаживания их в процессе эксплуатации.

Маслопроводы этих узлов также относятся к системе защиты турбо­агрегата.

Требования, предъявляемые к си­стемам регулирования и защиты, а также вопросы эксплуатации этих систем выделены в специальную главу.

Главные и вспомогательные на­сосы системы регулирования и смазки турбоагрегата являются наи­более ответственными элементами маслосистемы и поэтому требуют особо тщательного контроля и на­блюдения.

Рис. 5-4. Масляный бай турбины ТМЗ.

1 — маслоохладитель; 2 — переключающий «рай иижиий; 3 —обратный клапан; 4 — переключающий крав верхний; 5 — механизм переключения маслоохладителей; 6—инжекторная группа; 7— маслоуказатель. второго отсека; 8 — маслоуказатель первого отсека; 9— сетки основной очистки масла; 10— нижний до­пустимый уровень; 11 — верхний допустимый уровень; 12 — сетки предварительной очистки; 13—корпус бака; 14 — опорная балка; 15 — спускной вентиль.

Рассмотрим сначала системы с приводом главного масляного на­соса от вала турбины. Такую систе­му маслоснабжения имеют и блоч­ные установки мощностью до 200 МВт включительно. У этих агрегатов в качестве главного мас­ляного насоса могут быть примене­ны насосы как объемного, так и центробежного типа. Как показы­вает опыт эксплуатации огромного количества турбин в СССР и за ру­
бежом, такой привод главных мас­ляных насосов является наиболее надежным, так как позволяет ис­пользовать запас кинетической энер­гии в роторах агрегатов для снаб­жения подшипников маслом во вре­мя вращения по инерции.

■ Маслонасосы объемного типа (шестеренчатые и винтовые) имеют редуктор, снижающий частоту вра­щения до 700—1500 об/мин. Необхо­димость установки редуктора объяс­няется тем, что эти насосы являются тихоходными и не могут работать с частотой вращения, равной рабо­чей для современных турбин. Нали­чие редуктора уменьшает надеж­ность привода главного маслонасо­са, усложняет эксплуатацию и ремонт. Существен и другой недо­статок таких насосов. Рабочая ха­рактеристика насосов объемного ти­па такова, что подача жидкости у них не меняется при изменении внешнего сопротивления и зависит только от частоты вращения. По­добная характеристика главных масляных насосов не может обес­печивать необходимого быстродей­ствия регулирования турбин. Во время динамических процессов не­обходимое увеличение подачи масла в исполнительные органы регули­рования возможно только за счет соответствующего уменьшения по­дачи масла в подшипники. Все это и послужило причиной повсемест­ного отказа от подобных конструкций насосов в современном турбострое­нии. Единственным положительным качеством насосов объемного типа является то, что они могут подсасы­вать не только несжимаемую жид­кость (масло), но и способны соз­давать разрежение во всасывающей линии и в том случае, когда в ней находится воздух. Таким образом, насос объемного типа способен при низкой частоте вращения ротора подсасывать масло из бака и не тре­бует предварительной заливки вса­сывающей линии.

Следует отметить, что и КПД на­сосов объемного типа несколько вы­ше, чем у центробежных, однако все эти качества не позволяют этим на­сосам успешно конкурировать с бы­строходными насосами центробеж­ного типа.

Центробежный масляный насос на валу турбины может быть выпол­нен без трущихся элементов, что резко увеличивает надежность рабо­ты насоса, а следовательно, и си­стемы маслоснабжения. Кроме того, производительность центробежного насоса зависит от сопротивления на выходе, что используется в системах регулирования. Вступление в дей­ствие регулирования уменьшает ги­дравлическое сопротивление систе­мы, благодаря чему автоматически возрастает подача насоса. При этом поступление масла в систему омазки практически не снижается. На таком принципе решен вопрос быстродей­ствия гидродинамических систем ре­гулирования паровых турбин [18].

Однако у центробежных насосов, расположенных на валу турбины, явление «самовсасывания» отсут­ствует, поэтому для создания избы­точного давления во всасывающей трубе устанавливается масляный инжектор подпора, питающийся от напорной линии главного масляного насоса. Избыточное давление масла, создаваемое инжектором, препят­ствует проникновению воздуха в ме­стах выхода вала насоса из корпуса и тем самым устраняет опасность «срыва» работы насоса.

Главные масляные насосы цен­тробежного типа выполняются как одностороннего, так и двустороннего всасывания.

Насосы одностороннего всасыва­ния наиболее просты в конструктив­ном выполнении. В этом случае они выполняют функции как силового маслонасоса, так и импульсного органа (импеллера).

У мощных турбоагрегатов сило­вой маслонасос и импульсный мас — лонасос (импеллер), как правило, разделены. В крупных установках даже при наличии иного импульсно­го органа главный масляный насос выполнен двустороннего всасыва­ния. Это делается для уравновеши­вания осевых усилий маслонасоса, что очень важно при применении подвижного соединения вала насоса с валом турбины. В схемах с глав­ным маслонасосом на валу турбины питание маслом системы смазки осуществляется от главного масло­насоса через редукционный клапан или инжектор смазки.

Наряду с главным насосом в си­стеме маслоснабжения имеются вспомогательные насосы, которые включаются в работу при пусках и остановах агрегата, а также при аварии главного маслонасоса или других элементов маслоснабжения. Эти вспомогательные насосы спро­ектированы на разные давления и производительности в зависимости от того, какую функцию они выпол­няют.

Пусковой маслонасос имеет мак­симальную производительность и напор из всех вспомогательных мас­ляных насосов. В моменты пусков, когда частота вращения ротора тур­бины, а следовательно, и главного маслонасоса мала, он должен заме­щать главный масляный насос. Раз­виваемый пусковым маслонасосом напор «обычно значительно выше, чем у главного маслонасоса, так как этот насос используется для гидро­испытаний системы после монтажа или капитального ремонта.

В старых конструкциях наряду с. электрическим приводом пусковые насосы имели и паровой привод от однодисковой турбины. В более со­временных турбоустановках от паро­вого привода отказались, поскольку увеличение надежности энергоси­стем и энергоснабжения собствен­ных нужд позволяют обходиться электрическим приводом пусковых насосов.

Кроме пусковых насосов, имеют­ся аварийные насосы смазки с элек­трическим приводом, причем один из них питается от шин трансформато­ра собственных нужд, а другой имеет двигатель постоянного тока и питается от аккумуляторных бата­рей, которые постоянно находятся под зарядкой. Эти насосы включа­ются автоматически от реле давле­ния масла в системе смазки и пред­назначены для безаварийной оста­новки турбоагрегата в случае резко­го снижения давления масла, посту­пающего на смазку. Электронасос, работающий от аккумуляторных ба­тарей, позволяет ‘безаварийно оста­новить турбину іпри потере напря­жения собственных нужд. Естествен­но, что этот насос должен иметь минимальную мощность, если учи­тывать малую емкость имеющихся на станции аккумуляторных батарей постоянного тока.

В турбоагрегатах отечественного производства мощностью 300 МВт и выше, как известно, главный масля­ный насос снят с вала турбины и за­менен системой насосов регулирова­ния и насосов смазки с электриче­ским приводом. Такое решение тес­но связано с расположением масля­ного бака на нулевой отметке, вдали от горячих .поверхностей турбины и паропроводов. О преимуществах та­кой компоновки более подробно бу­дет изложено в разделе, посвящен­ном масляным бакам. В данном раз­деле следует отметить, что такое ре­шение сокращает длину турбоагре­гата, что в свою очередь уменьшает пролет турбинного цеха. Кроме того, в случае разрывов маслопроводов смазки и при возникновении по этой причине пожара можно остановить электрический насос смазки и быст­ро прекратить тем самым подачу масла к месту пожара. Безаварий­ный останов турбины в этом случае осуществляется за счет аварийных емкостей масла, размещенных в крышках подшипников. При нали­чии главного масляного насоса, установленного на валу турбины, прекратить подачу масла в систему трубопроводов смазки невозможно. Перенос всех масляных насосов на нулевую отметку позволяет обеспе­чить работу каждого насоса «под заливом». Это устраняет необходи­мость в инжекторе ‘подпора для цен­тробежных насосов и полностью ис­ключает возможность срыва насоса из-за подсоса воздуха.

Для большей надежности масло­снабжения блоков от масляных элек­тронасосов на каждом агрегате устанавливается по четыре насоса: два главных с двигателями пере­менного тока и два аварийных с дви­гателями постоянного тока. ЛМЗ для турбины К-300-240 в качестве главных масляных насосов исполь­зует вертикальные насосы типа 12КМ-15. Производительность каж­дого такого насоса 450 м3/4. а напор

30 м вод. ст. Приводом служит асинхронный электродвигатель А-92-4ВЗ мощностью 160 кВт. ХТГЗ для турбин К-300-240 и К-500-240 использует горизонтальные насосы типа 8НДв с производительностью по 400 м3/ч и развиваемым напором 42 м вод. ст.

Приводом к этим иасосам слу­жит асинхронный электродвигатель А-101/6М мощностью 100 кВт. В ка­честве аварийных насосов ЛМЗ ис­пользует насосы типа 12КМ-20 про­изводительностью 430 м3/ч и разви­ваемым напором 18 м вод. ст. Мощ­ность электродвигателя постоянного тока типа П-82-ВЗ 55 кВт. ХТГЗ для аналогичных турбин применяет аварийные масляные насосы типа 5НДв производительностью по 180 м3/ч и развиваемым напором

31 м вод. ст. Мощность электропри­вода типа ПН-205 34 кВт.

Для одновальных турбоагрегатов К-800-240 ЛМЗ применяет те же главные масляные насосы, что и для К-300-240, но устанавливает их по три на блок.

В работе одновременно находят­ся два насоса. Такая схема при условии, что электродвигатели рабо­тающих насосов питаются энер­гией от разных источников, более надежна.

В случае отключения одного из работающих насосов подача масла в подшипники не прекращается, а только уменьшается.

В таком случае получается схе­ма маслоснабжения с постоянно действующим резервом, где безопас­ность агрегата не зависит от авто­матики.

При параллельной работе на одну систему двух одинаковых цен­тробежных насосов суммарная пода­ча масла будет определяться сопро­тивлением сети, и она меньше сум­мы подач при раздельной работе каждого насоса иа ту же систему. В случае остановки одного из насо­сов сопротивление сети уменьшится, одновременно с этим уменьшится и напор оставшегося в работе насоса, что вызовет увеличение его подачи. В зависимости от рабочей характе­ристики насоса увеличение подачи может доходить до 30% нормаль­ной.

Если учитывать, что производи­тельность одного масляного насоса типа 12КМ-15 составляет 60—70% нормальной потребности в масле блока К-800-240, то при остановке одного насоса уменьшение подачи масла в подшипники произойдет не более чем на 20%. Это вызовет лишь понижение давления масла в системе до уровня срабатывания реле пуска резервного насоса.

Подобная схема маслоснабже­ния была проверена на блоке мощ­ностью 300 МВт [49].

Однако наряду со всеми положи­тельными свойствами электрическо­го привода масляных насосов имеет­ся и целый ряд недостатков такой компоновки, о которых обслуживаю­щий персонал должен иметь пред­ставление.

Прежде всего надежность масло­снабжения агрегата безусловно по­нижается ввиду наличия электриче­ского двигателя с его пусковыми и защитными устройствами. Потеря собственных нужд, резкие падения напряжения при коротких замыка­ниях в системе могут вызвать нару­шение нормального маслоснабжения турбоагрегата.

Недостатком является и то, что для обеспечения быстродействия во время переходных процессов необхо­димо устанавливать насос регулиро­вания с завышенной мощностью электродвигателя.

Масляный бак турбогенератора выполняет целый ряд функций. Яв­ляясь емкостью, необходимой для обеспечения нормальной работы си­стем регулирования и смазки, он в то же «время служит отстойником, где происходит отделение от масла воды и шлама, а также выделение находящегося в масле воздуха.

Размеры масляного бака зави­сят от типа и мощности турбоагре­гата. У мощных турбин емкость масляного бака достигает 70 м3.

Обычно емкость масляного бака связывается с производительностью главного масляного насоса. Ориен­тировочно емкость бака можно при­нять равной 4—8 мин производи­тельности главного масляного насо­са.

Емкость масляного бака опреде­ляет также кратность циркуляции масла в маслосистеме. Под кратно­стью циркуляции понимается отно­шение объемной производительности главного масляного насоса к емко­сти масляного бака.

В баках турбин более раннего выпуска кратность циркуляции не превышает 6—8, что обеспечивает достаточную длительность пребыва­ния масла в баке для его отстоя и деаэрации. В новых мощных турбо­агрегатах для уменьшения емкости масляного бака приходится идти на увеличение кратности циркуляции до 12—15. Это требует применения особых устройств и мероприятий по уменьшению обводнения и аэрации масла, о чем подробно изложено в § 5-4.

Масляные баки сравнительно не­большой емкости размещаются под полом машинного зала вблизи пе­реднего стула турбины. Такое рас­положение баков характерно для

Турбоагрегатов, имеющих главный масляный насос на валу турбины.

В масляных баках обычно раз­мещается различное оборудование маслосиегем: инжекторы подпора главных масляных насосов, инжек­торы смазки, предохранительные и редукционные клапаны, элементы защиты маслосистемы.

В ряде конструкций на крышке масляного бака располагаются вспо­могательные насосы вертикального типа и эксгаустеры, удаляющие из бака масляные пары.

Для тур бобл оков мощностью 300 МВт и выше у нас и частично за рубежом принята независимая схе­ма привода главного масляного на­соса от основного вала. При этом масляный бак выносится на нуле-

Рис. 5-5. Маслоохладитель МБР-І30-165.

/ — кран-воздушник; 2 — верхняя водяная камера; 3 — фланец; 4 — мембрана; 5 —корпус; 6 — труб­ная система; 7 — гильза термометра; 8 — иижияя водяная камера: Я — прокладки; 10 — пробка; II, 12 — прокладки; А, Б — патрубки входа и вы­хода масла: В, Г — водяные патрубки.

Вую отметку машинного зала и устанавливается на некотором рас­стоянии от турбины.

При таком расположении масля­ного бака уменьшается пожароопас — ность турбоагрегата, улучшаются условия эксплуатации и ревизии ба­ка, облегчается компоновка регене­ративной схемы и трубопроводов, фундамент турбины разгружается от массы наполненного маслом ба­ка. Масляный бак находится в более благоприятных температурных усло­виях.

Рис. 5-6. Схема маслоснабжения уплотнений водорода турбогенератора ТВВ-320-2. 1 — масляный бак: 2 — насос с электродвигателем постоянного тока; 3 — насосы с электродвигателями переменного тока; 4 — маслоохладитель; 5 — выход воды; в —вход воды; 7 — гидравлический затвор; 8 — регулятор давления уплотняющего масла; 9 — масло от возбудителя; 10 — сторона возбудителя; 11 — под­шипник генератора (задний); 12—регулятор давления прижимного масла; 13 — демпферный бак; 14

указатель уровня масла; 15 — уплотняющие подшипники; IS — подшнпник генератора (передний); 17 — подшипник турбины; 18 — сторона турбины; /9 — центробежный вентилятор; 20 — атмосферная линия.

Новые турбины Уральского тур — бомоторного завода имеют масля­ные баки с встроенными маслоохла­дителями. Масляный бак такого ти­па изображен на рис. 5-4.

Система охлаждения масла включает в себя маслоохладители и соответствующие трубопроводы с не­обходимой контрольно-измеритель­ной аппаратурой. Через маслоохла­дители пропускается лишь масло низкого давления, идущее на смаз­ку турбоагрегата. Это позволяет сделать маслоохладитель более про­стым по конструкции, увеличивает плотность и надежность работы си­стемы охлаждения. Давление масла всегда должно быть выше давления охлаждающей воды, чтобы исклю­чить проникновение воды в масл^> при возникновении трещин в труб­ках маслоохладителя или при нару­
шении плотности вальцовочного сое­динения трубок с трубной доской. Попадание в масло воды в больших количествах может резко ухудшить условия смазки и привести к по­вреждению подшипников.

Попадание масла в воду являет­ся меньшим злом, и оно может быть обнаружено по уменьшению уровня масла в маслобаке. В этом случае поврежденный маслоохладитель должен быть отключен и вместо не­го введен в эксплуатацию резерв­ный. Конструкция типового масло­охладителя представлена на рис. 5-5.

В практике отечественного энер­гомашиностроения водородное ох­лаждение генераторов впервые бы­ло внедрено на турбогенераторах серии ТВ мощностью 100 МВт, вы­пускаемых ленинградским заводом «Электросила».

Водород в качестве агента, охлаждающего обмотки ротора и статора генератора, имеет целый ряд преимуществ по сравнению с возду­хом. Теплоемкость водорода почти в 10 раз больше, чем у воздуха, а удельный вес водорода значительно меньше.

Первое обстоятельство суще­ственно улучшает охлаждение обмо­ток ротора и статора генератора, второе — уменьшает расход мощно­сти на вентиляцию электрического генератора. Замена воздуха водоро­дом позволяет при всех прочих рав­ных условиях на 15—20% увеличить мощность генератора. Только приме­нение новых методов охлаждения (водородного, водородно-форсиро — ванного, водородно-водяного и чисто водяного) позволило создать к на­стоящему времени электрические генераторы мощностью от 200 до 1200 МВт в одном агрегате.

Однако применение водорода для охлаждения генераторов привело к значительному усложнению мас­лосистемы и ее эксплуатации. Смесь в определенных соЬтношениях (3,3—81,5%) водорода с воздухом является взрывоопасной и пожаро­опасной. Поэтому проникновение воздуха їв водородную систему или утечка водорода в атмосферу недо­пустимы. Контакт воздуха с водоро­дом возможен только в местах вы­хода вала генератора из корпуса.

Для герметизации корпуса гене­ратора применяется масляное уплот­нение. Масло, подаваемое с опреде­ленным давлением в кольцевой за­зор на концах вала генератора, слу­жит средой, изолирующей воздух от водорода. При этом масло насыща­ется воздухом и водородом. Насы­щение масла водородом особенно опасно, поскольку водород может выделяться из масла и скапливать­ся в застойных отсеках маслобака и маслосистемы. Это может приве­сти к взрывам, что уже неоднократ­но имело место в практике эксплуа­тации систем водородного охлажде­ния. Насыщение масла воздухом ме­нее опасно, но это приводит к за­грязнению водорода, что ухудшает его свойства как теплоносителя.

Поэтому в системе маслоснабже­ния уплотнений генератора обычно предусматривается система для очи­щения масла от растворенного в нем воздуха и водорода. Очистка произ­водится путем вакуумной обработки масла. Применение очистки улуч­шает качество масла и позволяет поддерживать в пределах 98—99% высокую чистоту водорода в корпу­се генератора, однако значительно усложняет всю маслосистему. По­этому в последних моделях мощных турбогенераторов стремятся за счет модернизации самих уплотнений уменьшить насыщение масла газа­ми, в особенности водородом, и от­казаться, таким образом, от масло­очистки. Подобная схема представ­лена на рис. 5-6.

Масляные уплотнения по устройству и распределению масла разделяются на два основных типа: кольцевые (осевые) и тор­цевые (радиальные). Первые наиболее про­сты в конструктивном отношении и рассчи­таны на небольшое давление водорода.

Рис. 5-7. Схема уплотнения водорода коль­цевого типа.

1 — вкладыш уплотнения; 2 — корпус уплотнения; 3. 4 — кольцевые маслоподводящие каналы; 5 — вал ротора; 6 — уплотннтельный поясок; 7— коль­цевая канавка.

Рассмотрим схему кольцевого уплотне­ния. приведенную на рис. 5-7.

Вкладыш уплотнения 1 может свобод­но перемещаться в радиальном направлении в пределах зазора между вкладышем и шейкой вала. Масло, поступающее через кольцевые каналы 3 и 4 уплотняет ради-

Альный зазор и смазывает одновременно баббитовую поверхность вкладыша. Необхо­димым условием работы масляных уплотне­ний является превышение давления уплот­няющего масла на определенную величину (0,049—0,078 МПа, или 0,5—0,8 кгс/см[1]) над давлением водорода. Под действием этой разности давлений масло сливается по ва­лу как в сторону воздуха, так и в сторону водорода.

Преимуществами уплотнений кольцево­го тнпа являются конструктивная простота, большая надежность, нечувствительность к кратковременному изменению давления масла. Однако уплотнения этого типа уме­ют большой расход масла в сторону водо­рода, что приводит к значительному насы­щению масла водородом. Кроме того, эти уплотнения не могут работать при значи­тельном давлении водорода. Применение уплотнений такого типа, как правило, тре­бует установки для дегазации масла.

В этом отношении более удачной кон­струкцией являются уплотнения торцевого типа (рис. 5-8). В этих конструкциях упор­ный вкладыш 2 прижимается пружинами 5 к выступу 4 вала. Масло, как и в предыду­щем случае, подается в середину вклады­ша, однако утечка масла в сторону водо­рода сократится за счет действия центро­бежных сил в масляной пленке, стремящих­ся направить поток масла в обратную сто­рону. Благодаря этому утечка масла в сто­рону водорода в таких конструкциях не превышает 3—4 л в минуту. В этнх же конструкциях можно без существенного увеличения утечки масла в сторону водо­рода увеличить давление масла в масляном клине и перейти на повышенное давление водорода, что еще более увеличивает ин­тенсивность охлаждения обмоток генера­тора.

Дальнейшим развитием масляных уплотнений водорода в генераторах являет­ся двухлоточная конструкция (рнс. 5-9), в которой масло, поступающее на уплотне­ние делится. на уплотняющее н прижимное

/—сторона водорода; 2 — сторона воздуха; 3 — нейтральная зона; 4 — двухпоточный уплотняю­щий вкладыш.

Давление этих потоков масла различно и поддерживается на постоянном уровне спе­циальными регуляторами (рнс. 5-10).

Рнс. 5-Ю. Схема маслоснабжения уплотне­ния водорода двухпоточного типа.

I — регулятор давления масла на водушпой сто­роне уплотнения; 2 — расширительный бак; 3, 11 — масляные насосы воздушной стороны уплотнения; 4 — уллотннтельное кольцо; 5 — урав­нительный регулирующий клапан; 6 — масляный насос водородной стороны уплотнения-, 7 — кор­пус статора; 8 — поплавковый затвор; 9 — регуля­тор уровня воздушной стороны уплотнения; 10 — регулятор уровня водородной стороны уплот­нения.

Источник