Файл: Стеклов, М. Л. Горизонтальные гидравлические турбины. Конструкция и расчет.pdf

наружную штангу. В водоприемнике предусмотрены необходимые уплотнения, а также возможность смазки шариковых подшип­ ников.

Важно отметить, что на работе водоприемника не сказыва­

гаются в месте, удобном для их обслуживания и обеспечиваю­ щем свободный залив воды в них из бака 10 (см. рис. III.6). Бак устанавливается так, чтобы обеспечивался свободный слив из обмоток ротора и статора. Для восполнения протечек воды из системы производится постоянная подпитка сливного бака дистил­ лированной водой.

Оборудование и аппаратура системы охлаждения за исклю­ чением водоприемника располагается внутри или вне капсулы агрегата. При установке водоприемника на конце генераторного вала, где обычно находится маслоприемник турбины, приходится либо переносить маслоприемник на вал турбины (что не оправ­ дало себя на практике), либо надо совмещать водоприемник с маслоприемником и устанавливать это совмещенное устройство на конце генераторного вала. Описание масловодоприемника дано в гл. VI. Все элементы водяного тракта, включая трубопро­ воды подвода и отвода воды, изготовляются из антикоррозийных материалов. Трубы, в частности, выполняются из красной меди. Центральное отверстие вала в зоне попадания воды должно быть также надежно защищено от коррозии.

Капсульные гидрогенераторы с полным водяным охлаждением находят все большее применение в последние годы. Они являются более прогрессивными и значительно более экономичными кон­ струкциями по сравнению с генераторами с воздушным охлажде­

головной части капсулы и переходного кольца, в которых не тре­ буется выполнять каналы;

3)исключается надобность в мощном вентиляторе с электро­ приводом и, следовательно, исключается шум в капсуле;

4)создаются условия, позволяющие производить обслужива­

ние узлов генератора и наблюдение за ними в любое время.

66

13. КОМПОНОВКИ КАПСУЛЬНЫХ ГИДРОАГРЕГАТОВ

Одним из важнейших отличий в компоновках капсульных ги­ дроагрегатов является число опор их ротора. Число опор зависит прежде всего от размеров агрегата, а следовательно, от весовых нагрузок, приходящихся на каждую опору.

До последних лет размеры и веса капсульных агрегатов поз­ воляли располагать ротор агрегата на двух опорных подшипни­ ках; в некоторых гидроагрегатах в силу особенностей их компо­ новки число подшипников увеличено до трех.

В настоящее время тенденция к увеличению единичной мощ­ ности и, следовательно, размеров и весов агрегатов, тормозится ограниченной грузоподъемностью опорных подшипников. В про­ мышленности применяются подшипники с несущей способностью 250—300 тс (например, в прокатных станах). Однако такую на­ грузку эти подшипники несут после начала вращения, когда шейки валков хорошо смазаны и под ними уже образовалась масляная пленка; до тех пор усилие на подшипники весьма мало. В условиях работы гидроагрегата нагрузка на подшипниках имеет место постоянно и во время вращения, и после остановки, поэтому даже на самых крупных турбинах несущая способность подшип­ ников не превышает ПО тс.

В уникальных по размерам и мощности капсульных агрегатах применяется четырехопорная система, в которой два подшип­ ника относятся к гидротурбине, а два к генератору. В этом случае нагрузка на каждый из подшипников не превышает 80—90 тс. При этом четвертый подшипник закрепляется на выходном ста­

Все весовые нагрузки от гидроагрегата воспринимает статор турбины. Однако прочность статора ограничена его конфигура­ цией и целесообразной металлоемкостью. Поэтому для крупных гидроагрегатов (мощностью свыше 30 000 кВт и с диаметром рабо­ чего колеса более 6 м) применяют кроме статора турбины еще бетонный бычок обтекаемой формы, облицованный стальными листами. Этот бычок устанавливается со стороны нижнего или со стороны верхнего бьефа и воспринимает часть нагрузки уста­ новки, включая и крутящий момент генератора. В отечественной практике применяют бычок только со стороны верхнего бьефа.

Компоновки с двумя подшипниками. Двухопорные компоновки капсульных турбин имеют наибольшее распространение как в СССР, так и за рубежом. Они весьма компактны, их линии валов легко подаются расчету на прогиб и на вибрацию. Такие компо­ новки применены на Череповецкой, Киевской, Перепадных (Ингурского каскада ) ГЭС и др.

Компоновки с четырьмя подшипниками (агрегат с выходным статором Саратовской ГЭС) Агрегат (рис. III.8) состоит из гори­ зонтальной гидротурбины и непосредственно соединенного с ней горизонтального гидрогенератора с полным водяным охлаждением. Управление агрегатом производится с помощью электрогидра-

Рис. III.8 . Горизонтальный капсульный агрегат с выходным статором Саратов­ ской ГЭС:

влического регулятора скорости ЭГРМ-150-2 и маслонапорной установки МНУ30-2/40 с максимальным давлением масла

40 кгс/см2. Маслонапорная установка поставляется одна на две турбины.

Важнейшие т е х н и ч е с к и е х а р а к т е р и с т и к и агрегата: напор максимальный 18 м; напор расчетный 10,5 м; напор минимальный 7,2 м; мощность 45 000 кВт; скорость вра­ щения 75 об/мин; диаметр рабочего колеса гидротурбины 7500 мм,

68

Основными несущими элементами агрегата являются входной статор турбины, закрепленный и забетонированный в плотине, и бетонный бычок обтекаемой формы, на котором закреплены головная часть капсулы, генератор и промежуточный пояс между генератором и входным статором турбины. Особенность компо­ новки состоит в том, что большая часть капсулы агрегата распо­ лагается в открытой напорной камере.

Ротор генератора и ротор турбины опираются каждый на два подшипника скольжения сегментного типа. Один из генераторных подшипников установлен на специальной опоре в головной части капсулы, другой — на такой же опоре в промежуточном поясе между генератором и статором турбины.

Передний подшипник турбины (расчетная нагрузка 83 тс) установлен в опорном конусе перед рабочим колесом, задний (расчетная нагрузка 62 тс) — за рабочим колесом и закреплен на выходном статоре. Вал генератора и вал турбины жестко соединены фланцами с болтовым креплением.

Передний подшипник выполнен с двумя рядами сегментов, задний с одним рядом (см. гл. V).

Направляющий аппарат — конический с 16 лопатками. Он имеет ту особенность, что два сервомотора, регулирующее кольцо и весь механизм поворота лопаток расположены внутри капсулы турбины. Такая компоновка возможна только в крупных агре­ гатах. Она обеспечивает компактность направляющего аппарата, позволяет регулирующее кольцо выполнить жестким и значи­ тельно менее металлоемким, уменьшает трудоемкость узла и освобождает шахту турбины.

Рабочее колесо четырехлопастное, бескрестовинного типа. Корпус рабочего колеса является одновременно цилиндром серво­ мотора. Со стороны верхнего бьефа к диафрагме корпуса рабочего колеса крепится фланец вала турбины, а со стороны нижнего бьефа к корпусу крепится цапфа, опирающаяся на задний под­ шипник.

Поршень сервомотора соединяется со штангами, по которым мас­ ло под давлением от маслоприемника, расположенного в выходном статоре, поступает в полости сервомотора рабочего колеса Штанги в этой компоновке удается выполнить весьма простыми и корот­ кими (1,7 м вместо 8—12 м в других установках), поскольку маслоприемник находится в непосредственной близости к серво­ мотору рабочего колеса.

Маслоприемник — упрощенной конструкции. Поступательное перемещение штанг маслоприемника используется для обратной связи с золотником рабочего колеса.

Пропуск коммуникационных линий и вход в агрегат осуще­ ствляются через верхнюю колонну входного статора и верховой проход в головную часть капсулы, соединяющей последнюю с верхней частью машинного зала. Через этот же верховой проход выводятся шинопроводы генератора.

69

Из турбинной части капсулы в головную ее часть можно пройти через нижнюю колонну входного статора и проход в бе­ тонном бычке. Доступ к маслоприемнику и к передаче выключа­ теля осуществляется через верхнюю колонну выходного статора.

Управление турбиной и вспомогательными механизмами авто­ матизировано. Пуск и остановка осуществляются дистанционно с пульта управления. За нормальной работой агрегата и отдель-

Рис. III.9. Горизонтальный капсульный агрегат с консольным рабочим колесом Саратовской ГЭС:

/ — масловодоприемиик; 2 и 3 — подшипники генератора; 4 — подшипник турбины

ных его механизмов следит ряд реле, которые в случае каких-либо нарушений подают сигнал или импульс на остановку.

Турбина доступна для осмотра, ревизий и ремонтов благодаря наличию съемной части камеры, площадок и лестниц внутри и снаружи капсулы. Конструкция и компоновка агрегата в целом позволяют вести полный монтаж и демонтаж ротора турбины без демонтажа генератора.

Компоновка с тремя подшипниками (агрегат с консольным рабочим колесом Саратовской ГЭС). Характерной особенностью установки (рис. II 1.9) являются отсутствие выходного статора и консольность рабочего колеса. Однако исполнение такой уста­ новки стало возможным после того, как было найдено решение

70