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

где tBi — температура воды на входе в маслоохладитель; /в2— температура воды на выходе из маслоохладителя; </в— расход воды, м3/с; у = 1000 — удельный вес воды, кг/м3; С = 1 — теп­ лоемкость воды, ккал/(кг • °С).

Средняя температура воды

Определение перепада температуры масла. В горизонтальных гидротурбинах подшипники с масляной смазкой, как правило, конструируются таким образом, чтобы в них создавалась масля­ ная ванна. Расход масла в подшипнике можно определить из усло­ вия постоянного истечения масла из этой ванны в сливной бак. На этом пути масла гидравлическое сопротивление складывается из сопротивлений колен различной кривизны, сопротивлений трения по длине трубопровода и противодавления в сливном баке.

Расход масла можно было бы найти, зная диаметр сливного трубопровода, разность отметок уровней масла в ванне и в сливном баке, сопротивление колен и их количество, по уравнению анало­ гичному (V.63) и (V.641. Однако из рассмотрения схемы (рис. V.20) видно, что в этом нет необходимости. Если масло перекачивается из нижнего бака в верхний винтовым насосом, то его производи­ тельность и есть расход масла. Если же насос центробежный, то, рассмотрев характеристику насоса, и учитывая отметку верхнего напорного бака, находим расход масла. И в том, и другом случае расход масла считаем известным и равным qM, м3/с.

Перепад температуры масла равен

АД ‘'Ml ‘ ЯмУм^рм (V.70)

где /м2 — температура масла при входе в маслоохладитель; /м1 — температура масла при выходе из маслоохладителя; ум — удель­ ный вес масла при принятой средней температуре масла Д ср, кг/м3; Срм — удельная теплоемкость при принятой средней температуре масла, ккал/(кг °С).

Желательно, чтобы перепад А/„ не превосходил 10°, в против­ ном случае следует увеличить расход масла.

Определяем среднюю температуру масла. Для этого восполь­

где S = X lndHz — поверхность охлаждения маслоохладителя, м2;

— длина трубок маслоохладителя, м; dH— наружный диа­ метр трубки маслоохладителя, м; z — число трубок маслоохла­ дителя; k — коэффициент теплопередачи от масла к воде,

133

= 0,7-н2500, что обычно имеет место в трубках маслоохладителей;

Рг = -j- критерий Прандтля,

где а — коэффициент температуропроводности воды, м2/с; v —• коэффициент кинематической вязкости воды, м2/с.

134

Т а б л и ц a V.5

Физические параметры турбинного масла марки 30 в зависимости от температуры

135

19. УПЛОТНЕНИЕ ТУРБИНЫ

Уплотнение турбины служит для предотвращения попадания воды из проточного тракта внутрь капсулы. Ниже дается описание двух уплотнений горизонтального капсульного агрегата с вы­ ходным статором Саратовской ГЭС.

Уплотнение турбины предусмотрено в зонах переднего и заднего подшипников. Конструкция переднего уплотнения, включающего в себя и аварийное, позволяет производить замену резиновых уплотняющих колец в случае их износа или разрушения без опо­ рожнения проточного тракта турбины. Для замены резиновых колец в заднем уплотнении проточный тракт требуется опо­ рожнить.

Переднее уплотнение (рис. V.21) предназначено для защиты турбины от воды, проникающей в зазор между вращающимся рабочим колесом и неподвижным кожухом, являющимся оконча­ нием опорного конуса турбины, где расположен подшипник. Вблизи фланца вала, крепящегося к корпусу рабочего колеса, в кожухе предусмотрен широкий кольцевой фланец. На внутрен­ нем крае фланца вертикально и параллельно установлены на шпильках два резиновых кольца на расстоянии друг от друга, равном толщине промежуточного металлического кольца. Рези­ новые кольца изготавливаются толщиной 4—5 мм из маслостой­ кого прессованного материала средней твердости.

На периферийный край фланца надеты два металлических кольца, закрепленных шпильками так, что внешние плоскости неподвижных резиновых колец обращены к внутренним плоскостям вращающихся металлических.

В пространство между резиновыми кольцами из двух точек подается вода под давлением, превышающим давление воды в про­ точном тракте. Под воздействием давления подаваемой воды рези­ новые кольца раздвигаются и прижимаются к металлическим, останавливая протечки воды из рабочего потока через уплотнение.

Расстояние между металлическими кольцами, т. е. зазоры между резиновыми кольцами и металлическими, регулируется прокладочными кольцами. Правильная установка этих зазоров играет большую роль в работе уплотнения, поэтому следует учи­ тывать перемещение ротора агрегата, а следовательно, и фланца вала вдоль оси турбины в зависимости от увеличения или умень­ шения нагрузки турбины. Величина указанных зазоров имеет особое значение в случае, если вода в уплотнение не подается. Тогда в работе участвует лишь одно резиновое кольцо, то, кото­ рое расположено со стороны верхнего бьефа. Вода из рабочего потока, проникнув в пространство между резиновыми кольцами, прижимает указанное выше кольцо к вращающемуся металли­ ческому, осуществляя уплотнение. Поэтому зазор с этой стороны не должен превышать 3,5—4,5 мм при максимальной нагрузке турбины.

136

Смазка трущихся поверхностей резины и металла осуще­ ствляется за счет неизбежных протечек воды. Для повышения износостойкости металлических колец их трущиеся поверхности

облицовываются листами нержавеющей стали и обрабатываются по 8 классу чистоты.

Зона уплотнения отделяется от остальной турбинной части капсулы выгородкой, которая снимается при ремонтах уплотнеция и замене резиновых колец.

137

На этот случай предусмотрено аварийное уплотнение, дей­ ствующее после полной остановки турбины. Импульс на остановку дается поплавковым реле, установленным в зоне уплотнения и срабатывающим при повышении уровня воды, если с протечками не справляется дренажная труба.

В восьми отверстиях на периферийном крае фланца кожуха установлены восемь гидравлических домкратов, объединенных одной трубой-коллектором, к которой подводится масло из си­ стемы регулирования под давлением 40 кгс/см2. Каждый домкрат представляет собой цилиндр с фланцем, которым он закрепляется на фланце кожуха, и поршень со штоком, составляющий одну деталь. Поршень направляется по цилиндру во втулке из нержа­ веющей стали, а шток в бронзовой втулке. В конце штока распо­ ложено манжетное уплотнение, недопускающее протечки масла из домкрата по штоку. Вокруг штока установлена пружина, ко­ торая упирается в выточку в корпусе цилиндра, с одной стороны и в поршень, с другой; она всегда оттягивает поршень в сторону верхнего бьефа. На выступающие из корпусов домкратов концы штоков надето и закреплено кольцо коробчатой формы с двумя концентричными пазами, в которые вставлены резиновые шнуры. На корпусе рабочего колеса и фланце кожуха крепятся кольца таким образом, чтобы образовавшийся между ними кольцевой зазор мог быть заперт двумя концентричными шнурами.

Во время нормальной работы турбины и уплотнения поршни домкратов и, следовательно, кольцо со шнурами отжаты пружи­ нами в сторону верхнего бьефа. Если работа уплотнения нару­ шается и протечки не успевают удаляться через дренажную трубу, уровень воды поднимается, поплавковое реле дает импульс на остановку турбины и через реле времени — импульс на открытие клапана, соединяющего цилиндры домкратов с давлением в масля­ ном трубопроводе. Поршни, преодолевая усилие пружин, пере­ мещаются в сторону нижнего бьефа и прижимают резиновые шнуры по обе стороны зазора между кольцами, не пропуская воду в уплотнение. Чтобы домкраты не находились под давлением во время ремонта, предусмотрены тяги, с помощью которых за­ пирают кольцо вручную, и давление с домкратов снимается.

После окончания ремонта тяги необходимо вернуть также вручную в исходное положение. Чтобы пуск турбины после ре­ монта не произошел при прижатом тягами или домкратами кольце, предусмотрен датчик положения, включенный в систему автома­ тики и не разрешающий пуск при запертом уплотнении.

Заднее уплотнение показано на рис. V.22, оно крепится к не­ подвижному кожуху, установленному на опорном цилиндре заднего подшипника и на опорной цапфе ротора, и по своей кон­ струкции аналогично описанному выше переднему уплотнению. Здесь вода стремится проникнуть через зазор между рабочим ко­ лесом и облицовкой кожуха. При подаче воды по трубе с давле­ нием, превышающим давление за рабочим колесом, резиновые

138