Смазка турбоагрегата

На рис.105 приведена схема смаз­ки турбоагрегата, в которой турбин­ное масло используется и в системе смазки, и в системе регулирования.

С валом турбоагрегата, состоя­щего из ЦВД, ЦСД, ЦНД и элект­рического генератора, с помощью муфты связано колесо главного мас­ляного насоса 1. Масло, поступаю­щее во всасывающий патрубок на­соса из масляного бака 2, под давле­нием подается в системы смазки и ре­гулирования, а его небольшая часть используется для работы струйных насосов – инжекторов 3, 4.

Расположение насоса на одном валу с турбиной требует вполне опре­деленного размещения оборудования в машинном зале электростанции. Для надежной работы центробежного насоса необходимо иметь избыточное давление (подпор) во всасывающем патрубке, так как возникновение в нем даже на корот­кое время разрежения может при­вести к попаданию в рабочее колесо воздуха и «срыву» насоса: разрыв масляного потока на всасывающей стороне делает невозможным подса­сывание масла из масляного бака и дальнейшую работу насоса без оста­нова, заполнения его маслом и по­вторного пуска.

Для создания подпора на всасы­вающей стороне насоса принципи­ально можно было бы расположить масляный бак выше его оси, т.е. над турбиной; однако это недопустимо, так как нарушение плотности бака или маслопроводов приведет к попа­данию масла на горячую турбину и возникновению пожара. Поэтому масляный бак располагают ниже отметки обслуживания турбины со стороны, противоположной генератору. При этом для создания гаранти­рованного подпора на всасывающей стороне главного масляного насоса в масляный бак устанавливают инжектор.

Для обеспечения систем смазки и регулирования при пуске турбины, когда давление, развиваемое глав­ным масляным насосом, недостаточ­но из-за малой частоты вращения, устанавливают пусковой мас­ляный насос 7, приводимый электродвигателем переменного тока или небольшой паровой турбинкой. После достижения достаточной ча­стоты вращения валом турбины пус­ковой масляный насос останавли­вают.

Рисунок 105 - Схема смазки турбоагрегата большой мощности

Система смазки, в значительной степени определяющая надежность работы всего турбоагрегата, снабжается системой защиты. Им­пульсом для срабатывания системы защиты является давление в масло­проводе за маслоохладителями, на котором устанавливают специальное реле давления 8. При падении мано­метрического давления в системе смазки до 60 кПа (вместо нормаль­ных 100 кПа) реле давления включа­ет электродвигатель переменного то­ка, питаемый от шин собственных нужд станции, который приводит в действие резервный насос смазки 9.

Для гарантированной подачи масла на смазку в случае невключе­ния резервного насоса (например, при неисправности электродвигателя или отсутствии напряжения на шинах собственных нужд) служит аварий­ный электронасос 10постоянного то­ка, питаемый от аккумуляторной ба­тареи, находящейся под постоянной подзарядкой. Аварийный электрона­сос включает автоматически реледавления при падении давления в си­стеме смазки примерно до 50 кПа.

Реле давления также выполняет дополнительную функцию – при пуске и останове оно препятствует включению валоповоротного устрой­ства при падении давления в системе смазки ниже 30 кПа.

Системы маслоснабжения рас­смотренного типа, в которых масло является рабочей жидкостью, как в системе смазки, так и в системе регу­лирования, применяются в турбинах мощностью до 200 МВт включитель­но на докритические параметры пара.

С ростом мощности и начальных параметров возникает необходимость повышения давления в системе регу­лирования, что увеличивает опас­ность разрыва маслопроводов и воз­никновения пожара. Поэтому усилия, направленные на освоение негорючих жидкостей в системах регулирова­ния, привели к разделению систем смазки и регулирования: в системах смазки в большинстве случаев по-прежнему продолжают применять органическое турбинное масло, а в системах регулирования – негорю­чие синтетические масла.

Каждая из этих систем должна иметь свои насосы маслоснабжения, рациональное размещение которых непосредственно на валу турбины в корпусе подшипника оказывается затруднительным. Поэтому масляные насосы стали располагать вдали от турбины, а для их привода исполь­зовать электродвигатели.

На рис.106 показана система смазки с вспомогательным и обслуживающим оборудованием блочной установки Т-250/300-23,8 ТМЗ, в ко­торой системы регулирования и смаз­ки разделены.

Для питания системы смазки ус­тановлены два основных масля­ных насоса, один из которых постоянно находится в резерве. Часто оба насоса работают параллельно (тогда их выполняют на половинную производительность), но при этом используют способность центробеж­ного насоса увеличивать свою про­изводительность при неизменной частоте вращения в случае уменьше­ния сопротивления сети (трубопро­воды, подшипники и т. д.) при отклю­чении одного из насосов.

Основные масляные насосы уста­навливают на нулевой отметке (в конденсационном помещении), что снижает опасность возникнове­ния пожара. При этом отпадает необ­ходимость установки масляного бака на уровне отметки

Рисунок 106 - Схема маслоснабжения турбины Т-250/300-23,8 ТМЗ: 1 – масляный бак; 2 – основные насосы переменного тока; 3, 4 – на смазку питательных турбо- и электронасосов; 5 – маслоохладители; 6 – аварийные насосы постоянного тока; 7 – слив масла из бака; 8 – сепаратор; 9 – эксгаустер; 10 – аварийные емкости; 11 – реле давления; 12 – пеноотделитель; 13 – сливные клапаны; 14-16 – слив масла от питательного насоса, насосов смазки и гидромуфты

обслуживания турбины; его помещают на отметке чуть выше масляных насосов для гарантированного подпора на всасы­вающей стороне последних. Необхо­димость в инжекторах также отпада­ет, тем более что их КПД очень низок.

Основные масляные насосы пода­ют масло к маслоохладите­лям, после которых масло разводит­ся на подшипники турбины и генера­тора, питательного насоса и пи­тательного электронасоса с их вспо­могательным оборудованием.

Поскольку снабжение маслом в рассматриваемой схеме зависит от питания электроэнергией двигателей основных масляных насосов, рабо­тающих от шин собственных нужд, потеря напряжения на них даже на очень короткое время означает ава­рию турбоустановки. Поэтому допол­нительно устанавливают два ава­рийных масляных насоса постоянного тока, питаемых от аккумулятор­ной батареи. Один из ава­рийных насосов является и резервным.

Последовательный переход с ос­новных насосов на резервные и аварийные осуществляется автомати­чески с помощью реле давления.

Однако и такая схема не явля­ется абсолютно надежной, так как требуется время для переключения электрической схемы и на разгон насосов, а подшипники должны снаб­жаться маслом без малейшего пере­рыва. Поэтому предусматривают еще несколько защит.

Включение аварийных масляных насосов осуществляется по сигналу исчезновения тока в обмотках двига­телей основных насосов, несмотря на то, что давление в системе смазки еще не упало и реле давления не подало сигнал на включение ава­рийных насосов.

Последней ступенью защиты под­шипников турбины от исчезновения масла являются аварийные ем­кости, установленные в крышках подшипников или в непосредственной близости от них. Кратковременное надеж­ное снабжение маслом подшипников в этом случае гарантируется тем, что оно не связано с какими-либо элект­рическими или механическими уст­ройствами, для ввода в действие ко­торых требуется время.

Масляный бак

Масляный бак выполняет две ос­новные функции: во-первых, он слу­жит емкостью, обеспечивающей мас­лом систему смазки, а иногда и регу­лирования; во-вторых, в баке масло отстаивается от воздуха, воды, меха­нических примесей, а также от вред­ных продуктов разложения масла и коррозии поверхностей масляной системы и системы регулирования

Именно от масляного бака, в первую очередь, зависит срок служ­бы масла. При правильной эксплуа­тации этот срок может достигать 10 лет и более.

Масляный бак должен иметь достаточно большие размеры. При недостаточной вместимости бака масло, поступающее из подшипников с определенным содержанием возду­ха и воды, не успевает восстановить свои прежние свойства и постепенно приобретает характер эмульсии. При этом его смазывающие свойства ухудшаются и, следовательно, темпе­ратура в смазочном слое на упорных колодках подшипника повышается, что способствует более быстрому ста­рению масла и сокращает сроки его замены.

Кроме того, при большом содер­жании воздуха в масле может проис­ходить образование воздушных меш­ков во всасывающих полостях ре­зервных и аварийных масляных на­сосов, а это при пуске насосов может вызвать срыв их работы.

Поэтому во всех элементах систе­мы смазки следует предупреждать возможность насыщения масла воз­духом, а в масляном баке – созда­вать благоприятные условия для его выделения. Слив масла как из под­шипников в корпуса, так и в масля­ный бак должен быть плавным, спо­койным. В бак сливают нагретое масло, чтобы его вязкость была мень­ше.

Масло должно находиться в мас­ляном баке определенное минималь­ное время, в течение которого оно освобождается от воды и воздуха. Например, вместимость бака турби­ны К-200-12,7 ЛМЗ равна 28 т, а рас­ход масла 4 т/мин. Следовательно, в правильно сконструированном баке каждый литр масла находится в нем всего 7 мин.

Масляный бак, показанный на рис.107, разделен промежуточными фильтрующими перегородками на три отсека: грязный 1, промежуточ­ный 2 и чистый 3. В грязный отсек поступает масло от подшипников (наиболее насыщенное воздухом и водой), которое подается на медную сетку с мелкой ячейкой, расположен­ную под зеркалом масла грязного отсека. Это позволяет подать масло тонким слоем, что способствует выде­лению воздуха. Кроме того, мелкая сетка препятствует увлечению возду­ха потоком масла в глубь бака.

Затем через фильтры грубой очистки 4 масло проходит в промежу­точный отсек. Фильтры грубой очист­ки представляют собой две сетки, вы­полненные из латунной проволоки с размером ячейки в свету 250 – 400 мкм. Поочередное извлечение се­ток позволяет производить их чистку в процессе работы установки.

В промежуточный отсек (а иногда и в грязный, но обязательно под уровень) сливается относительно чистое масло из системы регулирования. Это позволяет избежать насыщения чистого масла воздухом.

Дно масляного бака имеет уклон для возможности периодического слива шлама, отстоя, воды и грязи.

Чистый отсек отделен от проме­жуточного сетчатыми фильтрами тонкой очистки 5с размером ячейки 100 – 125 мкм. На сетках фильтров тонкой очистки устанавливают «за­платы» из сетки с очень мелкой ячейкой (20 – 40 мкм и меньше), которые существенно не увеличивают сопро­тивление фильтра, но позволяют за определенное время уловить мель­чайшие механические примеси.

Патрубки забора масла главным масляным, резервным и аварийным насосами размещают как можно ни­же для того, чтобы брать деаэриро­ванное масло. При этом учитывается, что придонный слой масла содержит механические при­меси, воду и шлам.

Бак имеет поплавковый указатель уровня 6 с электрической сигнализа­цией при крайних допустимых верх­нем и нижнем уровнях поплавка.

Рисунок 107 - Конструктивная схема масляного бака

Верхняя часть масляного бака (см. рис. 106) вентилируется с по­мощью эксгаустеров (вытяж­ных вентиляторов). Такая вентиля­ция необходима, так как масло, по­ступающее на уплотнения электриче­ского генератора с водородным ох­лаждением и препятствующее утечке водорода из него, насыщается водо­родом и несмотря на предшествую­щую вакуумную обработку для его удаления заносит водород в масля­ный бак. Образование гремучего га­за (смеси воздуха и водорода, выде­ляющегося из масла в баке) грозит взрывом, поэтому необходима посто­янная вентиляция бака. Наряду с этим она способствует выделению воздуха из масла.