Система маслоснабжения

В течение длительного времени в системах регу­лирования турбин в качестве рабочей жидкости ис­пользовалось исключительно минеральное масло нефтяного происхождения, что давало возможность объединить маслоснабжение систем регулирования, защиты и смазки агрегата.

Минеральное масло как рабочая жидкость систе­мы регулирования обладает ценными качествами: хорошей смазочной способностью, что облегчает достижение высокой чувствительности регулирова­ния; оно не агрессивно и поэтому допускает приме­нение обычных материалов; практически несжи­маемо, чем определяется высокая скорость переда­чи сигналов по гидравлическим связям и др.

Система маслоснабжения в значительной мере определяет надежность работы турбины, так как даже кратковременное прекращение подачи масла к подшипникам может привести к выплавлению их баббитовой заливки и тяжелому повреждению турбины, а оставить без масла систему регулиро­вания — значит потерять управление турбиной.

По соображениям надежности маслоснабжения длительное время в качестве главного масляного на­соса (ГМН) турбины выбирался насос объемного типа: вначале зубчатый, а впоследствии винтовой, как имеющий большую подачу и экономичность. Во многом это связывалось с тем, что насосы объ­емного типа обладают ценным свойством самовса­сывания и для них неопасно попадание воздуха в линию всасывания. Подача насоса объемного типа пропорциональна частоте вращения, и он не срыва­ет маслоснабжение даже при очень низкой частоте вращения. Благодаря этому возможен безаварий­ный останов турбины при отказе всех вспомога­тельных масляных насосов. Принципиальная схема маслоснабжения турбины с насосом объемного ти­па приведена на рис. 10.1.(стр 263)

Наряду с достоинствами насосы объемного типа имеют и существенные недостатки. При тех расхо­дах масла, которые необходимы в современных турбинах, по условиям кавитации насос приходится выполнять с пониженной частотой вращения вала и соединять с ротором турбины с помощью редукторной передачи, как правило, зубчатой. Такая переда­ча не только усложняет конструкцию блока перед­него подшипника, но и, что более существенно, не­достаточно надежна из-за высокой скорости в заце­плении и пульсации ротора на масляной пленке в подшипниках. Авария передачи, вызывающая ос­тановку главного масляного насоса, может привес­ти к тяжелым последствиям для турбины.

Кроме того, насос объемного типа имеет небла­гоприятную характеристику (рис. 10.2 стр 264), что особен­но проявляется в переходных процессах регулиро­вания. Теоретическая характеристика насоса верти­кальна. Из-за неизбежных перетечек из напорной линии во всасывающую действительная характери­стика слабопадающая, т.е. с ростом давления за на­сосом его подача несколько уменьшается. На уста­новившихся режимах работы турбины гидравличе­ское сопротивление внешней сети насоса определя­ется практически постоянным расходом масла, иду­щего на смазку подшипников, и достаточно ста бильным потреблением масла промежуточными сервомоторами с проточными золотниками. В сер­вомоторах с отсечными золотниками покрываются только утечки масла. Характеристика внешней сети насоса в статике на рис. 10.2 изображена линией а с рабочей точкой 1, которая определяет развивае­мое насосом давление р₁ и подачуQ1.

В переходных процессах, когда при смещении отсечного золотника из среднего положения в сер­вомотор системы регулирования направляется большой поток масла, сопротивление внешней сети насоса резко падает (характеристика b на рис. 10.2), давление в напорной линии снижается до уровня р₂

при практически неизменной подаче Q₂ = Q1. Та­кой глубокий провал давления масла в напорной ли­нии системы регулирования в наиболее ответствен­ный момент ее работы недопустим, поэтому прихо­дится устанавливать редукционный клапан 5 (рис. 10.1), который поддерживает давление в сис­теме регулирования, сокращая подачу масла в сис­тему смазки, что компенсируется возрастающим сливом масла из главного сервомотора. Редукцион­ные клапаны показали себя в эксплуатации недоста­точно надежными. Колебания клапана при резких изменениях расхода масла приводили к заметным пульсациям напорного давления и к гидроударам, которые иногда влекли за собой повреждения мас­лопроводов и даже вызывали пожары. Если редук­ционный клапан после завершения переходного процесса не откроется, то давление в системе регу­лирования может существенно возрасти. Чтобы ис­ключить эту опасность, приходится устанавливать предохранительный клапан 6. Давление масла, на­правляемого в систему смазки, поддерживается пружинным маслосбрасывающим клапаном 7.

Перечисленные и некоторые другие недостатки насосов объемного типа привели к тому, что в на­стоящее время они практически не используются в системах маслоснабжения турбин и заменены цен­тробежными насосами.

Принципиальная схема маслоснабжения турби­ны с главным масляным насосом центробежного ти­па приведена на рис. 10.3. стр264 Центробежный насос легко может быть выполнен быстроходным и по­этому соединяется непосредственно с валом турби­ны. Насос имеет благоприятную характеристику (рис. 10.4 стр 264) и в динамике существенно увеличивает подачу Q₂ при незначительном падении давления р₂ по сравнению со значениями Q1 и р₁ при уста­новившихся режимах работы.

Так как давление, развиваемое центробежным насосом, пропорционально квадрату частоты вра­щения вала и плотности его рабочей жидкости, то насос не может эвакуировать воздух из всасываю­щей линии, т.е. не обладает свойством самовсасывания, и перед пуском должен быть заполнен пере­качиваемой жидкостью. Естественно, нельзя допус­тить попадания воздуха во всасывающую полость насоса, так как в этом случае он прекратит подачу жидкости. С этой целью во всасывающей линии поддерживается небольшое избыточное давление с помощью инжектора — струйного насоса, рабо­тающего на масле главного насоса и установленно­го ниже уровня масла в баке.

В одноинжекторных схемах давление масла за инжектором, выбираемое из потребностей системы смазки, превышает 0,1 МПа. Для предотвращения срыва насоса достаточно иметь значительно мень­шее давление (около 0,03—0,05 МПа на уровне оси насоса). Так как КПД инжектора невысок, более экономичной оказывается двухинжекторная схе­ма, в которой вторая ступень инжектора забирает часть масла после первой ступени и повышает его давление до уровня 0,1—0,15 МПа, необходимого для преодоления сопротивления маслоохладителей и коммуникаций системы смазки. Применение двух инжекторов вместо одного не снижает надежности маслоснабжения, так как в инжекторах нет движу­щихся частей, они просты по устройству и не тре­буют обслуживания.

Между инжектором второй ступени и подшипни­ками устанавливаются поверхностные маслоохлади­тели, чтобы на всех режимах работы температура масла перед подшипниками не превышала 50 °С. Для того чтобы при нарушении плотности маслоох­ладителей вода не попадала в масляную систему, давление масла в маслоохладителях поддерживает­ся выше давления воды. Предполагается, что утечка масла будет своевременно обнаружена эксплуата­ционным персоналом. Однако масло, попавшее в систему циркуляционного водоснабжения, загряз­няет водоемы электростанции, нанося ущерб окру­жающей среде. Поэтому в настоящее время все ча­ще давление воды в маслоохладителях выбирается большим, чем давление масла. Одновременно при­нимаются меры, направленные на повышение гер­метичности маслоохладителей.

Для создания давления в системе регулирования при пуске турбины предусмотрен пусковой масля­ный насос высокого давления 8 (рис. 10.3), который, кроме того, через инжектор заполняет маслом кор­пус главного насоса. По мере повышения частоты вращения турбины давление, развиваемое ГМН, растет, и, когда оно превысит давление за пусковым насосом, откроется обратный клапан 6 за ГМН. На­чиная с этого момента маслоснабжение систем ре­гулирования, защиты и смазки обеспечивается ГМН и пусковой насос, обратный клапан за кото­рым закроется, может быть остановлен.

Падение давления в системе смазки приводит к автоматическому пуску вспомогательного масляно­го насоса низкого давления 9, подающего масло только к подшипникам и приводимого электродви­гателем постоянного тока.

Билет

2) Задачей системы смазки является надежная подача необходимого количества масла к подшипникам для того, чтобы:

-уменьшить потери мощности на трения в подшипниках

-предотвратить износ поверхностей трения

-отвести теплоту, выделяющуюся при трении, а так же передаваемую от горячих частей турбины.

Высокая надежность малоснабжения в турбинах с докритическими параметрами пара в значительной мере обеспечивалась приводом главного масляного насоса от вала турбины. Но есть у этого принципа сложности. С повышением давления масла в системе регулирования выросли размеры насосной группы, что усложнило компоновку ее в блоке переднего подшипника. Значительные осевые перемещения корпуса подшипника затруднили организацию самокомпенсации маслопроводов большого сечения. Возрастание объемов масла в баке, усугубило пожарную опасность турбоустановки. Слабым элементом оказалась и зубчатая муфта привода насоса от вала турбины, а нарушение работы насоса требовала останова турбины.

Переход на независимый привод насосов смазки от электродвигателей стал возможным благодаря достаточно высокой надежности питания собственных нужд на современных мощных станциях. Снятие главного масляного насоса с вала турбины и переход к автономным насосам с электроприводом были ускорены применением различных жидкостей в системе регулировании (огнестойкого синтетического масла) и смазки (минерального масла).

Применение независимого привода насосов смазки дает немалые преимущества:

-независмый привод насосов смазки в сочетании с 100% резервом позволяет ремонтировать любой из насосов без останова турбины.

-можно удалить масляной бак от горячих элементов, и разместить его на 0 отметке, что повышает пожарную безопасность.

-нет необходимости в применении инжекторной группы для создания избыточного давления на всасывании ГМН и подачи масла на смазку.

-можно выполнить централизованную систему смазки-главной турбины, всех питательных насосов и другого оборудования.

Задача резервирования маслоснабжения подшипников решает применение противоаварийных емкостей -бачков, встроенных в крышки подшипников агрегата. Масло от насоса поступает в бачок, окуда по двум трубкам подводится к вкладышам подшипника. По одной, масло подается при нормальной работе, по второй при аварийных ситуациях.