Контроль протечек воды через закрытый направляющий аппарат и уплотнения вала гидротурбины
научный журнал «Актуальные исследования» #9 (12), май '20

Контроль протечек воды через закрытый направляющий аппарат и уплотнения вала гидротурбины

В статье протечки рассматриваются в качестве приоритетного фактора, который следует минимизировать существующими способами. Через протечки воды теряются тысячи кВт•ч электроэнергии. Для повышения выработки электроэнергии используют различные мероприятия по улучшению конструктивных частей направляющего аппарата.

Аннотация статьи
направляющий аппарат
протечки
уплотнение вала
Ключевые слова

Направляющий аппарат – запорно-регулирующий орган, который обеспечивает изменение режима работы гидротурбины, путем изменения величины расхода и циркуляции потока, поступающего из спиральной камеры.

В реактивных гидротурбинах направляющий аппарат служит для:

  • регулирования расхода через турбину и создания необходимой циркуляции перед рабочим колесом в соответствии с нагрузкой на агрегат;
  • прекращения доступа воды к рабочему колесу, и остановки турбины;
  • защиты агрегата от разгона при сбросе нагрузки.

Направляющий аппарат состоит из кольцевого ряда лопаток обтекаемой формы, которые поворачиваются вокруг собственной оси и устанавлтваются под определенным(в зависимости от режима работы) углом, одинаковым для всех лопаток. Цапфы лопаток имеют направляющие втулки, закрепленные в верхнем кольце направляющего аппарата и крышке турбины и в нижнем кольце направляющего аппарата. Для предотвращения протечек через закрытый направляющий аппарат необходима тщательная пригонка лопаток или применение упругих уплотнений. Специальных механизм, действующий от маслянных сервомотров, осуществляет управление направляющим аппаратом. Правильно выбранная и хорошо выполненная конструкция направляющего аппарата имеет большое значение для экономичной и надежной работы агрегата. Направляющий аппарат оказывает значительное влияние на величину кпд турбины [1, с. 75].

Некоторые мероприятия по минимизации протечек воды представлены в таблице 1.

Таблица 1

Мероприятия по минимазации протечек воды через закрытый направляющий аппарат

Конструктивные элекменты направляющего апппрата

Мероприятия по устранению протечек

1) Механические повреждения, трещины нижнего кольца направляющего аппарата, лопатки направляющего аппарата

Выборка дефекта с контролем полноты его удаления и заварка однородным электродом.

2)торцевой зазор между нижним кольцом и лопаткой направляющего аппарата

Регулироака высотного положения лопатки

3) Торцевой зазор между крышкой турбины и лопаткой направляющего аппарата

Регулировка высотного положения лопатки

4) Повышеннный износ лопаток направвляющего аппарата

Заменить изношенные подшипники при плановом ремонте

5) Протечки через уплотнения верхних цапф лопаток направляющего аппарата

Замена на новые

6)Протечки через уплотнения лопаток по торцам закрытого направляющего аппарата

Замена на новые

Вал турбины вертикального агрегата воспринимает нагрузку в виде крутящего момента, передаваемогол от рабочего колеса ротору генерата. Вал в основном работает на кручение и растяжение.Уплотнение вала служит для предотвращения попадания воды из проточного тракта в крышку турбины как при работающей, так и при остановленной турбине. Оно состоит из двух уплотнений: рабочего и ремонтного [2, с. 50].

Для рабочего уплотнения воротникового типа, уплотняющим элементом являются две резиновые или полиуретановые манжеты. Незначительная часть чистой воды попадает в крышку турбины в виде протечек. Компоновка уплотнения вала турбины выполнена с учетом доступности ко всем его узлам, нуждающимся в обслуживании при наладке и эксплуатации.

Ремонтное уплотнение используется только при остановленной турбине. Оно позволяет производить ревизию и замену деталей рабочего уплотнения без опорожнения проточного тракта турбины, а также осуществлять герметизацию при возможных аварийных ситуациях с рабочим уплотнением после остановки турбины. Уплотняющим элементом служит резиновый шланг, в который подается сжатый воздух под давлением.

Для работы уплотнения используется вода из трубопровода системы твс.

Мероприятия по минимизации протечек через уплотнения вала представлены в таблице 2.

Таблица 2

Мероприятия по минимазации протечек воды через через уплотнения вала

Контролируемые параметры и узлы

Мероприятия по устранению протечек

1) Давление воды в подводящем трубопроводе

Наладить систему техводоснабжения

2)Расход воды через уплотнения вала

Отрегулировать расход

3)) Торцевой зазор между крышкой турбины и лопаткой направляющего аппарата

Регулировка высотного положения лопатки

4) износ уплотнительных элементов

Заменить на новые

5) Износ шейки вала

Установить подставку под уплотнение

6)Концентричность неподвижных элементов уплотнения вала относительно рабочей поверхности вала

Отрегулировать зазоры

Для расчета протечек воды через направляющий аппарат гидроагрегатов СШГЭС вводятся исходные

Пояснение к порядку ввода исходных данных:

  1. Протечки определяются по изменению давления в спиральной камере при закрытом направляющем аппарате, опущенном на порог затворе верхного бьефа и отсутствии отбора воды из проточной части гидроагрегата
  2. Запись покуазаний давления в спиральной камере осущетствляется на линейном участке водовода, то есть с 14 кгс/см2 до 9 кгс/см2.

Далее снимают показания давления с манометра расположенного в спиральной камере.

Исходные данные представлены в таблице 3.

Таблица 3

Исходные данные

Наименование параметра

Значение

Ед. измерения

Примечание

Номер гидроагрегата

9

-

Вводится вручную

Дата

04.02.2020

-

Вводится вручную

Уровень ВБ

520,27

м

Вводится вручную

Уровень НБ

323,72

м

Воодится вручную

Напор

196,55

м

Расчитывается автоматически

Площадь свободной поверхности водовода

45,76

 

Постоянная величина

Расчетный напор турбины

194

м

Постоянная величина

Номинальный расход турбины

357,2

 

Постоянная величина

Разница отметок манометра и НБ

-2,72

м

Расчитывается

автоматически

Полученные данные записывают в соответствующую таблицу.

Производять расчет апроксимации и методом наименьших квадратов.

После завершения расчета, результат операционных вычислений вводят в протокол

Кривая изменения давления в спиральной камере ГА9 представлена на рисунке.

Рис. Кривая изменения давления в спиральной камере ГА9

Результат измерений протечек представлен в таблице 4.

Таблица 4

Результаты расчетов

Параметр

Ед. измерения

Значение

1) Протечки через закрытый НА ГА9

м3

0,03

2) Относительная величина протечек

%

0,01

Зная протечки, можно определить потери кВтч в сутки. С протечками воды через закрытый направляющий аппарат гидроагрегата №9 теряется 1,336 кВтч электроэнергии в сутки.

Текст статьи
  1. Грановский С.А. Конструкция и расчет. Л.:Машиностроение, 1974, 408 с.
  2. Кривченко Г.И.. Гидравлические машины. М..: Энергоатомиздат, 1983, 320 с.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 01 декабря по 15 декабря
Осталось 14 дней до окончания
Препринт статьи — после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии
19 декабря
Загрузка в elibrary
19 декабря
Рассылка печатных экземпляров
23 декабря