ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расположение и назначение основных узлов уплотнении из "Уплотнения в гидротурбинах " На рис. 2 показаны места расположения основных узлов уплотнений в поворотнолопастной гидротурбине. Уплотнения напорной камеры подшипника // направляющего аппарата 12 и 13 рабочего колеса 14 являются такими узлами, от состояния которых зависит нормальная работа агрегата. Опыт эксплуатации подтверждает непосредственную зависимость надежности уплотнений от условий их работы и конструктивных особенностей. [c.9] Рассмотрим назначение основных узлов уплотнений и условия их работы. [c.9] Уплотнения рабочего колеса 14 в поворотнолопастной турбине предназначены для устранения утечек масла и попадания воды внутрь колеса. С этой целью уплотнения должны надежно закрывать зазоры между подвижными фланцами лопастей и корпусом. Уплотнения устанавливаются на каждой лопасти в отдельности и работают независимо друг от друга, но нарушение хотя бы одного из них выводит из строя весь агрегат. [c.9] Рабочее колесо вместе с уплотнениями расположено внутри проточного тракта турбины и, следовательно, не может быть осмотрено во время работы. Для осмотра уплотнений требуется остановка агрегата и проведение трудоемкой операции по откачке воды из турбины. Однако в процессе эксплуатации можно судить о надежности уплотнений по таким косвенным признакам, как постоянство общего объема масла в системе регулирования и отсутствие воды в масле. Косвенными они считаются потому, что утечка масла из агрегата и попадание воды в масло могут происходить не только через уплотнения, но и через другие неплотности в соединениях и деталях. [c.9] Шнуровые уплотнения 13 устанавливаются между вертикальными кромками лопаток, а также между их торцами и примыкающими кольцами направляющего аппарата. Они выполняют свою роль во время остановки агрегата, когда направляющий аппарат закрыт. При этом герметичность направляющего аппарата зависит от фактических зазоров по торцам лопаток, плотности прилегания их друг к другу по кромкам и состояния уплотнений. В случае негерметичности направляющего аппарата возникает аварийное состояние, при котором агрегат не может быть остановлен обычным способом, а повышенные протечки воды ведут к прямой потере энергии на гидростанции. [c.9] Опыт показывает, что чем больше высота лопаток, тем труднее конструктивно и технологически обеспечить необходимые минимальные зазоры в направляющем аппарате. Поэтому в крупных турбинах применение шнуровых уплотнений для снижения протечек воды может считаться рациональным. Эти уплотнения располагаются в проточной части турбины и не могут быть осмотрены без остановки агрегата. О их состоянии можно судить косвенно, по увеличению времени остановки агрегата после полного закрытия направляющего аппарата. [c.10] Уплотнения 12 цапф лопаток направляющего аппарата представляют собой узлы с применением кольцевых манжет. Они предназначаются для устранения протечек воды через зазоры между верхними цапфами и втулками подшипников. Качество этих уплотнений можно оценивать по количеству протечек, поступающих на крышку турбины через каждый подшипник. Визуальным осмотром во время работы турбины можно определить, какой уплотнительный узел вышел из строя и на какой лопатке это произошло. [c.10] В турбинах, работающих на мутной воде, уплотнения устанавливаются и вокруг нижних цапф для защиты бронзовых втулок от вымывания смазки и попадания воды на трущиеся поверхности. Общее количество комплектов подобных уплотнений в одной турбине зависит от числа лопаток. [c.10] Зазоры между валом и крышкой турбины, а также между валом и камерой направляющего подшипника уплотняются с помощью специальных устройств 11. Эти уплотнительные устройства в отличие от рассмотренных работают в более тяжелых условиях из-за влияния больших окружных скоростей вала. Выбор материалов для подобных уплотнений является более сложной задачей, так как кроме износостойкости их материалы должны обладать еще и хорош ими уплотнительными свойствами при повышенных скоростях движения, порядка 10—15 м сек. [c.10] В радиально-осевой турбине, показанной на рис. 1, уплотнения направляющего подшипника, цапф лопаток направляющего аппарата и шнуровые уплотнения аналогичны рассмотренным. Но из-за повышенных напоров, при которых обычно работают радиально-осевые турбины, уплотнительные узлы последних имеют конструктивные особенности и требуют также тщательного подбора материалов. Подробно эти особенности будут рассмотрены ниже. [c.10] Остановки гидротурбинных энергетических агрегатов по причинам неисправности уплотнений бывают не часто, но все же они заметно снижают технико-экономические показатели работы оборудования. Обобщение эксплуатационной практики дает возможность выявить ту часть аварийных отключений агрегатов, которая происходит только из-за неисправности уплотнений. Многолетние наблюдения и учет показывают, что эта часть в среднем составляет около 5% от всех аварийных отключений. [c.11] Приняв эту величину за исходную, можно обосновать необходимость проведения исследований для создания более надежных узлов уплотнений. По мере возрастания единичных мощностей агрегатов и объемов производства целесообразность этой работы становится все более очевидной. Численное значение экономической эффективности от проведенных исследований в расчете на год может быть определено путем учета повышения степени надежности новых конструкций по сравнению с существующими. [c.11] От конструкции уплотнений требуется прежде всего обеспечение надежной герметизации зазоров в течение гарантированного периода эксплуатации агрегата. При этом будут проявляться все специфические свойства и долговечность уплотнительного материала, примененного в проекте. [c.11] Не менее важной характеристикой уплотнительного узла является его ремонтоспособность, т. е. возможность исправления и замены узла без больших затруднений. Эта характеристика оценивается временем вынужденного простоя агрегата и объемом работ, связанных с выявлением места нарушения нормальной работы и устранением причин неисправности. Ремонтоспособность приобретает еще большее значение по мере роста единичной мощности современных гидротурбин. Остановка мощного агрегата приводит к потере значительного количества электроэнергии. [c.11] Практика монтажа и эксплуатации крупных гидротурбин указывает на необходимость повышения сохранности уплотнений и уплотнительных материалов. Под сохранностью понимают свойство механизмов и материалов находиться в исправном состоянии в процессе длительного хранения и монтажа. Здесь проявляется влияние ряда факторов, в том числе таких, как старение уплотнительных материалов, их устойчивость по отношению к рабочей среде, коррозия металлических деталей и др. [c.11] Для нормальной эксплуатации важное значение имеет правильный выбор давления на уплотняемых поверхностях. Известно, что чем выше контактное напряжение, тем значительнее уплотнительный эффект. Но вместе с тем возрастают износ материалов и нежелательные потери на трение. Существующее противоречие может быть до некоторой степени устранено путем постановки исследований, в результате которых определяются минимально необходимые удельные давления на поверхностях трения, обеспечивающие уплотнительный эффект. Этим, по существу, характеризуются уплотнительные свойства различных материалов. Однако при выборе материалов следует также учитывать их способность сохранять первоначальные технические характеристики в течение времени, перекрывающего гарантированный период эксплуатации агрегата. Оценка надежности уплотнений будет тем полнее, чем большее количество критериев качества рассматривается и удовлетворяется при предварительном проектировании. Вопросы, которые не могут быть решены на первой стадии проекта, должны включаться в план исследований с целью получения рекомендаций для последующего технического и рабочего проектирования гидротурбинного оборудования. [c.12] Из всех уплотнительных узлов поворотнолопастных турбин уплотнения рабочих колес являются наиболее ответственными. Они предохраняют агрегат от потерь масла и не допускают попадания воды в систему регулирования. Вместе с тем эти узлы работают в исключительно тяжелых условиях, как впрочем и весь механизм поворота лопастей. [c.13] Надежная работа уплотнений зависит не только от конструкции, но и от качества сборки. Поэтому монтаж уплотнений требует особой тщательности, и большого навыка исполнения. После сборки на монтажной площадке рабочее колесо подвергают гидравлическому испытанию в течение 24 ч. Q этого момента начинается непрерывная работа уплотнений, которая прекращается лишь при освобождении агрегата от масла. Условия работы уплотнений изменяются на различных этапах эксплуатации. [c.13] После гидравлических испытаний рабочее колесо опускают в камеру и подвешивают за лопасти на подвески к консолям, закрепленным на нижнем кольце направляющего аппарата. Этот момент является для уплотнений наиболее ответственным, так как вес рабочих колес при закреплении их в камере может вызвать изменение положения фланцев лопастей и нарушение уплотнений. Тщательным осмотром следует убедиться в отсутствии протечек через уплотнения фланцев лопастей. [c.14] После окончания монтажа агрегата производится заполнение системы регулирования маслом и опробование механизмов регулятора, направляющего аппарата, и рабочего колеса. Проверяется разворот лопастей рабочего колеса в зависимости от открытия направляющего аппарата размечаются шкалы, показывающие эту зависимость. [c.14] Вернуться к основной статье