Фрагин М.С. Регулирование и маслоснабжение паровых турбин: настоящее и ближайшая перспектива

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 11 ___________________________________ 131

институтом (ВТИ). Опыт ЛМЗ по использованию огнестойких

масел ВТИ типа ОМТИ обобщён в ряде публикаций [К1, КЗ,

С1] и в Приложении V. Хотелось бы дополнительно обратить

внимание на две специфические проблемы, возникавшие в

процеесе эксплуатации ОМТИ:

- при горении во время пожара нефтяного масла в

системе смазки огнестойкое масло, находящееся в трубо-

проводах регулирования, продолжительное время может

подвергаться воздействию высоких температур; возникает

проблема очистки этих трубопроводов от продуктов разложения

ОМТИ, достаточно трудоёмкая, часто дешевле просто

заменить часть маслопроводов и только потом промыть

систему;

- для удешевления операции промывки в этих и других

случаях (послемонтажная промывка) иногда применяют более

дешёвые огнестойкие масла этих же фирм - поставщиков. Но

вместе с меньшей стоимостью эти масла имеют и значительно

худшую стабильность и оставление их в эксплуатации на более

длительный срок приводит к порче и этого и заливаемого вместо

них нового масла; более целесообразно не применять такие

масла и для целей промывки.

Как относиться к разделению маслосистемы на несколь-

ко независимых систем?

Такое разделение, помимо возможности использования

разных масел, позволяет при одинаковых маслах иметь в каждой

системе нужную степень очистки масла от воды, воздуха,

мехпримесей, разную кратность циркуляции. Практически при

этом не требуется дополнительного оборудования, кроме самих

баков. Размещение этих систем в машинном зале может быть

проще, чем объединённой системы. По крайней мере, для турбин

132 __________________________________ Глава 11

большой мощности такое разделение представляется

целесообразным, особенно, если маслосистемы питательных

насосов объединены с системой смазки главной турбины.

Возможность отказа от масла в системе регулирования

широко обсуждалась все прошедшие годы. Идея замены масла

водой не дала положительного результата ни для качества и

простоты самой системы регулирования, ни для решения

проблемы пожаробезопасности электростанции в целом, и

практически изжила себя.

Применение же электротехнических систем регули-

рования, в которых вместо гидравлического силового поршня

сервомотора используют электродвигатель с редуктором и

электромагнитной расцепной муфтой, представляется в

отдельных случаях более перспективнымым. Такие системы

применяют в различных устройствах, в том числе и в энергетике,

например, в БРОУ, для управления горелками котла, МЭИ

(Калашников А.А.) применил её для регулирования тур-

бонасосов.

Однако, в качестве типового решения для систем

регулирования турбин, где требуется высокое быстродействие,

дешевле и проще гидравлического сервомотора ничего пока

нет, и до тех пор, пока для смазки подшипников применяют

масло, отказываться от гидравлического сервомотора вряд ли

имеет какой-либо смысл.

Отказ от масляных уплотнений вала генератора весьма

вероятен в близком будущем. Взрывоопасный водород вытес-

няется из систем охлаждения генератора из-за его взрыво- и

пожароопасности. Генераторы любой мощности уже изготавли-

ваются с охлаждением ротора водой, а генераторы до 300 МВт

изготавливаются также и с воздушным охлаждением.

Глава 11 133

11.2. Схема и оборудование маслосистемы

регулирования

Типовая схема маслоснабжения регулирования показана

на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Типовая схема маслоснабжения системы регулирования:

1 - бак, 2 - маслоохладитель, 3 - воздухоотделитель, 4 - электронасос

переменного тока, 5 - отсек всасывания, 6 - аккумулятор

Давление масла в системах регулирования ЛМЗ

составляет 20 или 50 кг/см

. Применение значительно более

высокого давления (150...200 кг/см

), как показали выполненные

проекты, требует коренного изменения принципов проекти-

рования узлов и технологии их изготовления. Т.к. вряд ли

целесообразен отказ от пружин в сервомоторах, то получаемые

при применении высокого давления весогабаритные харак-

теристики не дают заметных компоновочных преимуществ.

Уменьшаются в основном объёмы труб и бака, но увели-

чиваются требования к качеству масла.

134 ______________________________________ Глава 11

Выбор диаметров маслопроводов тесно связан с

выбором схемы и способом монтажа маслопроводов регули-

рования. Промывку этих труб после монтажа производить на

электростанции трудно, можно оставить в них после промывки

моющий раствор и испортить дорогое масло, поэтому лучше

монтировать маслопровод из чистых труб без широкого

использования сварки в процессе монтажа, что конечно проще

выполнять при малом диаметре маслопроводов. В то же время,

следует иметь ввиду, что в стационарном турбостроении

применять масляные трубы диаметром менее 20...25 мм обычно

не рекомендуется по соображениям надёжности.

Напорные трубопроводы попрежнему целесообразно

выполнять по схеме с двумя напорными коллекторами [П22,

КЗ], один — для подачи масла к поршням сервомоторов, дру-

гой - для питания промежуточных усилителей, хотя в последних

системах без применения проточных линий для суммирования,

казалось бы, достаточно иметь один коллектор (подробнее в

Приложении V). Применение двух коллекторов позволяет пойти

на большие скорости в напорных трубах к сервомоторам, не

боясь влияния массы масла в трубах на устойчивость системы

в целом. Для исключения недопустимого повышения давления

при остановке сервомоторов (гидроудар) следует продолжать

отработку конструкций компактных пружинных компенсаторов

давления с расходом масла при срабатывании (типа предох-

ранительного клапана) или без расхода (типа пружинного

аккумулятора). Потери давления в напорных трубах к

сервомоторам не должны превышать 10% величины напорного

давления, чтобы незначительно уменьшить коэффициент запаса

сервомоторов по усилию в динамике.

Глава 11 135

Сливные маслопроводы также могут быть уменьшены

путём разделения их на сливные и дренажные. Сливные

маслопроводы могут быть уменьшены благодаря исполь-

зованию пространства над поршнем сервомотора для

временного аккумулирования масла, сливаемого из-под поршня

(наихудший режим при этом - режим синхронных качаний в

сети - следует расчитывать на 15...20 качаний). Дренажные

маслопроводы должны или идти в бак отдельно или присоеди-

няться к сливным на более низких отметках по высоте, т.е.

следует использовать низкое расположение бака.

Непрерывная очистка масла от механических примесей

и воздуха - условие качественной работы системы регули-

рования, и выбору способов очистки и фильтрации должно

придаваться особое значение.

Грубую очистку от механических примесей можно

выполнить для всего расхода масла (сетки в маслобаке с

ячейкой 0,1...0,2 мм и сетчатым поддоном для сбора

стекающей по сеткам грязи).

Тонкая очистка может быть выполнена только части

расхода масла, чтобы не создавать опасность срыва давления

при засорении фильтра. Для удобства замены фильтр-элементов

следует иметь выносной фильтр тонкой очистки (ФТО),

например, как показано на рис. 11.2, с параллельной фильтрацией

на нескольких фильтрах-элементах. Расход на ФТО целе-

сообразно иметь не менее 20% ёмкости бака в час, это

дополнительная нагрузка для насоса, но в этом случае за 1...2

дня после пуска насоса масло может достичь нужного качества

и поддерживаться в таком состоянии во время работы. После

монтажа целесообразно устанавливать поочерёдно фильтр-

элементы, обеспечивающие более тонкую фильтрацию.

136 Глава 11

Непрерывная очистка

масла от воздуха, захвачен-

ного при дросселировании

масла в узлах, осуществ-

ляется в турбинах ЛМЗ в

баках с помощью пакетов,

наклонённых в сторону вы-

хода перегородок [К17], раз-

бивающих весь расход масла

на наклонные каналы малой

высоты, в которых образу-

ется циркуляция масла и

эффективнее идёт укрупне-

ние пузырьков воздуха и

Рис. 11.2. Фильтр тонкой очистки

эвакуация их вверх, против тока масла (рис. 11.3). В [П23]

предложена наиболее удобная в компоновочном отношении и

широко применяемая конструкция прямоточного воздухо-

отделителя.

Вода, которая может

попасть в маслосистему при

аварийных ситуациях, уда-

ляется или испарением с зер-

кала бака и уносом системой

вентиляции (огнестойкое мас-

ло), или собирается на дне

бака и удаляется на цент-

рифугу (минеральное масло).

Очистка маслопроводов

от продуктов коксования, которые могут образовываться при

длительной работе с высокой температурой (более 200°С),

Рис. 11.3. Воздухоохладитель

Глава 11 ___________________________________ 137

отлагаться на стенках маслопроводов

и приводить к их коррозии, помимо

использования ФТО, может выпол-

няться промывкой, однако, это очень

трудоёмкая операция. Поэтому путём

правильной трассировки трубопрово-

дов (маслопроводов и паропроводов

систем уплотнений) должна быть

исключена сама возможность работы

маслопроводов при таких темпе-

ратурах в системах регулирования,

где расход масла весьма мал.

Подача масла осуществляет-

ся от двух электронасосов, попе-

ременно резервных. Сами насосы

центробежного типа, многоступен-

чатые, вертикальные [К1] (рис. 11.4),

с самотечным сливом протечек в бак.

Набором числа ступеней обеспе-

чивается давление 20 или 50 кг/см

Рис. 11.4.

Насос

В статических режимах сис-

тема регулирования требует подачи масла только на следящие

золотники и протечки в узлах. Этот расход составляет 2...4 л/с.

В динамике, когда идёт потребление масла сервомоторами,

расход на систему может увеличиться в несколько раз.

Характеристики насосов выбраны такими, чтобы обеспечить

падение давления не более 15% при значительном увеличении

производительности насоса (до 10...12 л/с), что обеспечивает

наиболее быстрое увеличение расхода, но за счёт ухудшения

коэффициента полезного действия на наиболее длительном

138 Глава 11

режиме малого расхода. Применение винтовых насосов с более

высоким кпд не даёт заметной экономии, т.к. в этом случае

пришлось бы постоянно иметь расход насоса, равный

максимальному потреблению системы, а лишний для статики

расход сбрасывать через предохранительный клапан.

Применение пневмоаккумуляторов на такие большие

расходы всегда представлялось проблематичным и детально

не прорабатывалось. Применение центробежных насосов менее

критично также при возможном увеличении расхода в статике,

в динамике же применение центробежных насосов даёт

возможность быстрого увеличения расхода на систему также

автоматическим включением в параллельную работу

резервного насоса [КЗ, К1], при этом последующее отключение

насоса производится под контролем оператора. Надёжность

центробежного насоса также выше винтового. Однако,

дальнейшее увеличение давления при применении центро-

бежных насосов практически вряд ли возможно.

Насосы имеют электродвигатели переменного тока,

которые выбраны с двойным запасом по мощности, чтобы

обеспечить быстрый пуск насоса при его включении (примерно

за 1 с). Для поддержания давления в системе при аварийном

переключении с насоса на насос или при кратковременном

(до 6 с) исчезновении электроснабжения собственных нужд

предусматривается пружинно-грузовой аккумулятор.

При исчезновении переменного тока на время более 6 с

энергоблок обычно идёт на останов. Если в такой ситуации

произошло падение напорного давления ниже заданного или

произошло закрытие хотя бы одного стопорного клапана

турбины, необходимо, чтобы срабатывала защита турбины,

Глава 11 ___________________________________ 139

которая предотвратит неупорядочное открытие клапанов

турбины при последующем повышении напорного давления.

Масляный бак имеет Г-образную форму, обеспе-

чивающую малое изменение уровня масла при большом

изменении количества масла в баке. Ёмкость бака примерно

4 м

, из которых в узкой части 1,8 м

. Общее количество

заливаемого масла зависит от ёмкости системы конкретной

турбины. Может быть целесообразно иметь ещё один

типоразмер бака вдвое меньшего объёма. В баке расположены

по ходу масла воздухоотделитель, два ряда сеток, отсеки

всасывания для каждого насоса. В отсеке всасывания

неработающего насоса масло не обновляется во время работы

другого насоса, чем предотвращается завоздушивание камеры

всасывания насоса, стоящего в резерве. Подробнее процесс

завоздушивания камеры всасывания насоса, стоящего в

резерве, был рассмотрен в [С16].

Отсек всасывания способствует также уменьшению

потери масла при внезапном разрыве маслопровода из-за

раннего срыва насоса при этом.

Маслоохладители устанавливаются на линии слива

масла в бак, благодаря чему при возможной неплотности масло

не попадает в воду. Предусматриваются два охладителя,

включённых последовательно по маслу и параллельно по воде.

Охладители конструктивно закреплены на стенке бака, и их

сопротивление по маслу значительно меньше разницы высотных

отметок расположения основных узлов и бака. При увеличении

сопротивления охладителей масло начинает сливаться в бак

через переливную трубу.

Эксгаустер маслобака устанавливается на баке и

обеспечивает разрежение в баке и узлах. Его величина, которая

140 __________________________________ Глава 11

Рис. 11.5. Бак системы регулирования:

1 - бак, 2 - фильтр тонкой очистки, 3 - маслоохладитель, 4 - электронасос,

5 - трубопровод всасывания, 6 - маслоуказатель, 7 - фильтр сетчатый,

8 - воздухоотделитель, 9 - отсек всасывания

должна быть по возможности минимальной для уменьшения

присоса пыли, регулируется задвижкой на всасывании

вентилятора. Разряжение должно быть 10...20 мм водяного

столба в сливных полостях основных узлов и должна иметься

возможность контроля при наладке.

Фильтр тонкой очистки также может устанавливаться

на стенке бака, т.е. крышка бака является площадкой

обслуживания всех элементов, расположенных на баке.