Основы эксплуатации водяной системы охлаждения обмотки статора турбогенератора

Требования к эксплуатации систем газоохлаждения турбогенераторов регламентированы соответствующими нормативными документами [9, 32] основные положения, из которых, представлены ниже:

1. При пуске и во время эксплуатации водяной системы охлаждения обмоток статора должен осуществляться контроль следующих параметров:

- температура обмотки (меди) и стали статора;

- температура охлаждающей воды на входе и выходе из обмотки статора генератора;

- температуры воды «до» и «за» теплообменниками охлаждения обмотки статора;

- давление охлаждающей воды по всему контуру водяного охлаждения (в вакуумном баке, на всасе и напоре НОС, «до» и «за» фильтрами, на входе и выходе из обмотки статора);

- перепады давлений на фильтрах и обмотке статора генератора;

- показатели качества дистиллята циркулирующего в контуре охлаждения обмотки статора (удельное электрическое сопротивление (не менее 200 кОМ.см), значение рН (8, 5±0, 5), содержание кислорода (не более 400 мкг/кг), содержание меди (не более 100 мкг/кг));

- расход дистиллята через обмотку статора;

- герметичность водяной системы охлаждения статора;

- содержание водорода в газовой ловушке обмотки статора.

Значения представленных контролируемых параметров и периодичности их контроля в соответствующих производственных инструкциях ТЭС должны соответствовать положениям типовой и заводской инструкций по эксплуатации генераторов.

2. Фильтры, установленные в системе циркуляции дистиллята должны постоянно находиться в работе.

3. Для вытеснения воздуха из водяной системы ее заполнение конденсатом производится при открытых дренажных трубках на напорном и сливном коллекторах обмотки, на теплообменниках и фильтрах. Система считается заполненной лишь после прекращения выделения пузырьков воздуха из контрольных дренажных трубок обмотки статора.

Попадание воздуха или водорода в систему водяного охлаждения обмоток может привести к образованию газовых пробок в головках и каналах проводников стержней обмотки, что нарушит нормальную циркуляцию охлаждающего конденсата и вызовет сильный быстрый перегрев проводников.

4. В период работы водяной системы охлаждения у турбогенераторов необходимо поддерживать непрерывный минимальный слив и дренаж охлаждающей воды через контрольные дренажные трубки коллекторов обмотки.

5. Расход дистиллята у генераторов с водяным охлаждением обмоток статора должен поддерживаться постоянным. Допустимое отклонение ±10% от номинального расхода.

6. Для исключения попадания дистиллята в корпус генератора (в случае возникновения течей в системе водяного охлаждения) давление дистиллята на входе в обмотку статора турбогенератора при фторопластовых шлангах должно, как правило, поддерживаться на 0, 05 МПа (0, 5 кгс/см²) ниже рабочего избыточного давления водорода в корпусе генератора.

7. Запрещается работа турбогенератора под нагрузкой при отсутствии циркуляции дистиллята в обмотках статора. В этом случае турбоагрегат должен быть аварийно остановлен со срывом вакуума.

8. При длительных остановках турбоагрегатов циркуляцию дистиллята через обмотку статора следует прекращать. Однако, если есть опасения, что температура в машинном зале может быть ниже нуля, то для предотвращения повреждения оборудования циркуляция дистиллята должна быть продолжена, а при необходимости ее прекращения систему следует опорожнить и оставшийся дистиллят из обмотки статора удалить продувкой сжатым воздухом согласно инструкции завода-изготовителя.

При всех условиях, кроме аварийных и испытательных, давление дистиллята в обмотке статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением должно быть ниже давления газа в корпусе генератора.

9. Аварийное включение резервного насоса охлаждения статора генератора (НОС) осуществляется при отключении работающего насоса и при снижении расхода дистиллята через обмотку статора.

10. Действия персонала турбинного цеха (отделения) при возникновении типовых аварийных ситуаций в работе технологических систем турбогенератора:

- при повреждениях, выявленных в генераторе или турбине, требующих немедленного отключения генератора (появление кругового огня на кольцах ротора или на коллекторе возбудителя, угроза для жизни людей и т.п.), дежурный машинист должен аварийно остановить турбоагрегат, сообщить об этом на главный щит управления (ГЩУ) и включить сигнал " Машина в опасности";

- при выявлении отклонений теплового режима генератора от нормального, дежурный персонал обязан сообщить об этом на ГЩУ, вызвать начальника смены электрического цеха и незамедлительно приступить к выявлению причин отклонений. Для этого необходимо уточнить место повышенного нагрева генератора, проверить по щитовым приборам его электрические параметры (ток, напряжения, мощность), провести проверку состояния систем охлаждения. Если по результатам этих проверок выявить и устранить причину повышенного нагрева не удаётся, а явных признаков ложной работы устройств теплового контроля не выявляется, то при достижении предельно допустимой температуры дежурный персонал обязан немедленно приступить к разгрузке генератора и обеспечить снижение температуры до допустимого значения. Если разгрузкой добиться снижения температур не удается, генератор должен быть отключен от сети с последующим погашением поля и остановлен.

Во избежание неоправданных разгрузок и отключений генератора местные инструкции должны содержать указания по выявлению ложных показаний системы теплового контроля. При этом следует принять во внимание, что возникновение неисправностей цепей теплового контроля, как правило, сопровождается скачкообразным изменением показателей. Если установлен плавный рост температуры и четкая зависимость её значений от повышения и снижения нагрузки, то срабатывание сигнализации следует считать истинным. В большинстве случаев появления повышенного нагрева, зафиксированного одним из термодатчиков, сопровождается повышением температур либо по идентичным датчикам, либо по датчикам другого назначения (например, одновременное повышение температуры активных частей генератора и охлаждающих их сред и т.п.);

- при появлении в корпусе генератора небольшого количества воды (до 500 см³ за смену) ее следует слить и проверить, нет ли течи или конденсации влаги на стенках газоохладителей. Если нет, а вода скапливается вновь, то это указывает на появление течи в системе водяного охлаждения обмотки. В этом случае, а также при появлении большого количества воды (более 500 см³) генератор должен быть немедленно разгружен и отключен от сети;

- при появлении водорода в газовой ловушке системы водяного охлаждения обмотки статора, следует установить тщательное наблюдение за работой турбогенератора включающее проверку наличия водорода в дистилляте (каждый час), контроль температуры стержней, а также контроль отсутствия попадания воды в корпус турбогенератора. Для выяснения возможности устранения причин неплотности водяной системы турбоагрегат следует остановить при первой возможности, но не позднее чем через 5 суток после обнаружения водорода в дистилляте;

- при снижении расхода конденсата на 25 % действует предупредительная сигнализация, а на 50 % — аварийная. С момента подачи аварийного сигнала, о «понижении расхода воды через обмотку статора генератора», в течение 2 мин персоналом электрического цеха должна быть снята токовая нагрузка, а далее турбоагрегат должен быть аварийно отключён от действия автоматической системы защиты, со срывом вакуума.

Система маслоснабжения уплотнений вала турбогенератора с водородным охлаждением

Общие сведения

В турбогенераторах с водородным охлаждением предотвращение утечки водорода в месте выхода вала ротора из корпуса генератора осуществляется посредством специальных масляных уплотнений вала, размещаемых между торцевыми щитами и опорными подшипниками генератора.

Принцип действия уплотнений вала заключается в запирании водорода непрерывным встречным потоком масла, подаваемым в узкий зазор между валом ротора и вкладышем уплотнения под давлением, превышающим давление водорода. В зависимости от конструктивных особенностей уплотнений вала и их размеров значение перепада давлений масло-водород находится в пределах 0, 04¸ 0, 09 МПа (0, 4¸ 0, 9 кгс/см²). Номинальное значение перепада давлений устанавливается заводом-изготовителем, уточняется при наладке системы маслоснабжения и на работающем генераторе автоматически поддерживается специальным регулятором перепада давлений (РПД) масло-водород. Все известные конструкции уплотнений вала можно разбить на два основных типа - кольцевые и торцевые [31].

Уплотнение кольцевого типа представляет собой кольцевой вкладыш, охватывающий вал с малым зазором. В первых конструкциях кольцевых уплотнений вала (генераторы типа ТВ-50-2) вкладыш жестко крепился к опорному подшипнику. В современных конструкциях вкладыш имеет свободу незначительного радиального перемещения внутри напорных камер, образованных: боковыми стенками вкладыша (рис. 2.44., а, ), в корпусе уплотнения (рис.2.44., б, ) или образованных между корпусом уплотнения и крышкой подшипника (рис. 2.44., в).

Рис. 2.44. Конструктивные схемы уплотнений вала генератора кольцевого типа:

1 - вал ротора; 2 - вкладыш; 3 - корпус уплотнения; 4 - канавка отжимающего масла; 5 - напорная камера; 6 - крышка подшипника; 7 - малый вкладыш; 8 - большой вкладыш; Рк - давление компенсирующего масла; Ру - давление уплотняющего масла.

 

При этом уплотнение напорных камер осуществляется посредством резиновых шнуров, а от проворачивания вкладыш удерживается специальной шпонкой (на рисунке шпонка не показана). Уплотняющее масло под давлением, превышающим давление водорода, поступает в напорную камеру, а затем через радиальные отверстия во вкладыше в кольцевой зазор между гладкой баббитовой поверхностью вкладыша и валом ротора. Разделившись на два аксиальных потока в сторону водорода и воздуха, уплотняющее масло обеспечивает смазку трущихся поверхностей вкладыша и предотвращает утечку водорода из корпуса генератора.

Кольцевые уплотнения впервые были применены в турбогенераторах типов ТВ-50-2, ТВ2-100-2 и ТВ2-150-2 и предназначались для работы при избыточном давлении водорода 0, 005-0, 05 МПа. Уплотнения характеризовались большим расходом масла - (30-35 л/мин), протекающим в сторону водорода по кольцевому радиальному зазору между вкладышем и валом и через неплотности сопряжения вкладыша с корпусом, что приводило к быстрому загрязнению водорода воздухом, выделяющимся из масла, и требовало вакуумной обработки масла (применения маслоочистительных установок). Другим существенным недостатком кольцевых уплотнений являлась недостаточная компенсация давления водорода на боковые поверхности вкладыша, что вызывало значительные силы трения между вкладышем и корпусом и приводило к интенсивному износу рабочей поверхности вкладыша и попаданию водорода в картер подшипника.

В последующем кольцевые уплотнения генераторов с водородным охлаждением подверглись значительным усовершенствованиям (рис. 2.44., г), направленным на устранение выявленных недостатков, что позволило добиться приемлемой работы кольцевых уплотнений даже в условиях перевода генераторов на более высокое давление водорода до 0, 5 МПа.

К преимуществам кольцевых уплотнений вала генератора следует отнести простоту их конструкции, нечувствительность к осевым перемещениям вала, малые удельные нагрузки на баббитовую заливку вкладыша, определяемые лишь массой вкладыша, и высокую их живучесть в режимах полусухого трения.

Уплотнение торцевого типа (рис. 2.45.) состоит из вкладыша и корпуса уплотнения, крепящегося к торцевому щиту генератора.

Рис. 2.45. Конструктивные схемы уплотнений вала генератора торцевого типа:

1 - упорный диск; 2 - вкладыш; 3 - пружина; 4 - корпус уплотнения; Рн₂ - давление водорода в корпусе генератора; Рпм - давление прижимного масла; Ру - давление уплотняющего масла.

 

Для уплотнения зазора между вкладышем и корпусом используется специальный резиновый шнур, помещаемый в прямоугольные канавки, выполненные во вкладыше. 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 вкладыш от упорного диска и разорвать масляную пленку. Для предотвращения этого явления искусственно создается усилие прижатия, которое уравновешивает усилие отжатия вкладыша от упорного диска. В зависимости от конструкции уплотнений прижим вкладыша к упорному диску вала создается посредством совместного действия специальных пружин и давления водорода (рис. 2.45., а), или давления водорода и уплотняющего масла (рис. 2.45., б) или давления водорода и прижимающего масла (рис. 2.45., г). На ряде турбогенераторов (ТВ-60-2 и ТВФ-100-2) давление уплотняющего масла частично разгружает вкладыш от его прижатия к упорному диску вала, осуществляемого давлением водорода и пружин (рис. 2.45., в).

В эксплуатации имеются также уплотнения вала, в которых вкладыш отодвигается от вала при исчезновении давления уплотняющего и прижимающего масла, что обеспечивает их полную сохранность и готовность к работе при восстановлении маслоснабжения. Широкого применения такие уплотнения не получили, так как требуются специальные устройства для выброса водорода из генератора при прекращении подачи масла.

Торцевые уплотнения используются на турбогенераторах единичной мощностью до 300-500 МВт при избыточном давлении водорода до 0, 35-0, 4 МПа. Уплотнения данного типа имеют незначительные расходы масла в сторону водорода (3-5 л/мин) и, следовательно, малую степень загрязнения водорода, что позволило отказаться от ненадежно работающей маслоочистительной установки, перейти на питание уплотнений маслом из системы смазки подшипников турбоагрегата.

В тоже время к основным недостаткам торцевых уплотнений вала следует отнести:

- повышенную чувствительность к нарушению их маслоснабжения. Даже кратковременное снижение давления уплотняющего масла или перепада давлений масло-водород (например, при переключениях масляных насосов уплотнений - МНУ, действии АВР МНУ и т.п.), может привести к пропуску водорода в картеры подшипников, или даже к выплавлению баббита уплотняющего подшипника и повреждению упорных дисков вала ротора генератора. Предотвращение указанных явлений обеспечивается схемными решениями такими, как применение в качестве основного источника маслоснабжения высоконадежного инжектора, а там, где его установка не представляется возможной, - использованием быстродействующего резервирования путем подачи масла от демпферного бака;

- недостаточную подвижность вкладышей при осевых перемещениях вала генератора при сбросах и набросах нагрузки. Трудностями обеспечения идеальной подвижности вкладышей на турбогенераторах большой мощности объясняется возрастание доли их повреждений, обусловленных застреванием вкладышей. В связи с этим на водородо-заполненных турбогенераторах мощностью 500 МВт и выше стали применяться кольцевые уплотнения усовершенствованных конструкций, рассчитанные на работу с давлением водорода до 0, 5 МПа, имеющие малые удельные нагрузки на баббитовую заливку вкладыша, обладающие высокой живучестью в режимах полусухого трения, и не чувствительные к осевым перемещениям вала генератора.

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться: