ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 132
Скачиваний: 0
ла снижена в 7 раз по сравнению с иввнолем-1. Однако стоимость иввиоля-2 значительно (в 20—30 раз) превышала стоимость нефтя ного масла, что явилось основным затруднением при использовании
вмощных турбомашинах, где требуется большое количество масла.
В1962 г. во ВТИ было разработано новое огнестойкое масло ивви- оль-3, обладающее весьма малой токсичностью. Температура само воспламенения его превысила 720 °С. Испытания нового масла на
турбине типа |
Р-Т6 !ГЭС-1 МОСЭНЕРГО показали, что иввиоль-3 |
по важнейшим |
характеристикам (термоокислительная стабильность, |
склонность к выделению осадка и образованию агрессивных водо растворимых кислот) значительно превосходит нефтяное турбинное масло. Системы регулирования и смазки турбоагрегата на иввиоле-3 работали без каких-либо замечаний в течение 12 000 ч и после окон чания испытаний не потребовали очистки '[Л. 47]. В настоящее время это масло нашло широкое применение в системах регулирования паровых турбин мощностью 300, 500 и 800 МВт '(ЛМЗ). Наконец, в 1969 г. во ВТИ было разработано нетоксичное огнестойкое масло типа ОМТИ (огнестойкое масло теплотехнического института), кото рое успешно эксплуатируется на той же турбине Р-16, на которой испытывалось масло типа иввиоль-3 *.
Стендовые испытания показали (Л. 56, 59], что опорные и упор ные подшипники турбины К-800-240-2 ЛМЗ удовлетворительно ра
ботают как на нефтяном, |
так и на огнестойком |
масле '(типа |
|
иввиоль-3) при |
номинальных |
нагрузках, рабочих расходах смазки |
|
и расчетной ее |
температуре |
(35—45°С). Предельные |
статические |
нагрузки, воспринимаемые этими подшипниками, при работе на огнестойком масле оказались не ниже, чем при работе на нефтяном масле.
Ииввиоль-3 обладает повышенной динамической вязкостью (на 30% больше, чем у нефтяного масла марки 22) и повышенной плотностью (тоже на 30% больше). Поэтому при одинаковых усло виях эксперимента замена нефтяного масла огнестойким приводит к увеличению потерь мощности на трение и повышенному нагреву баббитовой заливки (до 100 °С) верхнего вкладыша опорного под шипника с овальной расточкой. Стендовые испытания показали, од нако, что существует такая возможность выбора оптимальных зна чений удельных нагрузок, расхода и температуры огнестойкого мас ла, при реализации которой достигается значительное снижение по терь мощности на трение и нормальное состояние баббитовой за ливки. Для крупногабаритных подшипников ( 0 435—500 мм) опти мальный расход иввиоля-3 оказался приблизительно в 2 раза меньше оптимального расхода нефтяного масла.
Для огнестойкого масла, разработанного ВТИ '(типа иввиоль-3, ОМТИ), характерно возникновение повышенных толщин смазочной пленки. Например, при аварийном выбеге ротора турбины и останов ленных масляных насосах, когда масло к подшипникам в ограни ченном количестве поступает из индивидуальных бачков через дози
рующие |
трубки, толщина |
смазочной пленки |
оказалась |
равной |
||
300 мкм |
в начале выбега |
и 60 мкм в конце |
выбега |
(при |
работе |
|
на иввиоле-3) |
и 115 и 10 мкм при работе на нефтяном |
масле. |
||||
Стендовые |
испытания |
УралВТИ показали, |
что крупногабарит |
|||
ные подшипники удовлетворительно работают на иввиоле-3 и ОМТИ
в режиме полужидкостного и граничного трения |
(на валоповороте). |
||
* В |
1973— 1974 |
г. ОМТИ успешно внедрено |
в системе смазки |
турбины |
К-300-240 |
ЛМЗ на Кармановской ГРЭС, |
|
108
Огнестойкие масла ВТИ обладают полирующим действием. Коэффи циенты трения покоя и трения скольжения сопряженной пары «стальной вал — баббит» при смазывании огнестойкими маслами оказываются несколько ниже, чем при смазывании нефтяным мас лом. Критическая температура, характеризующая термическую стой кость огнестойких масел при граничном трении стальных поверхно стей, оказалась на 90—Г20 °С выше, чем для масла ТСп-22. Кроме того, огнестойкие масла обладают свойством раньше переходить от граничного трения к полужидкостному, а от последнего — к чисто жидкостному.
Таким образом, экспериментальные исследования показали боль шую перспективность применения огнестойких масел ВТИ для смаз ки подшипников мощных турбомашин, возможность не только повы сить пожарную безопасность, но одновременно и надежность работы подшипниковых узлов.
2-5. МАСЛООХЛАДИТЕЛИ
По конструктивным признакам маслоохладители для паровых турбин можно подразделить на кожухотрубные (гладкотрубные, ребристо-трубные, с турбулизаторами), пластинчатые и специальные (змеевиковые, витые идр.).
Наиболее широко распространены кожухотрубные многоходовые маслоохладители с кольцевыми или сег ментными перегородками, обеспечивающими веерное или зигзагообразное течение масла, близкое по харак теру к поперечному обтеканию труб в шахматном пучке
(рис. 2-7,а, б).
Наличие технологических зазоров между корпусом и перегородками вызывает холостые перетечки масла и значительно влияет на тепловые и гидродинамические характеристики маслоохладителей. Значительные по ве личине протечки масла (20—30%) могут быть вызваны относительно небольшими, на первый взгляд несущест венными неплотностями. Например, в маслоохладителе типа МП-37 через зазоры 1 мм (при диаметре корпуса 300 мм) проходит до 33% масла, поступающего в масло охладитель [Л. 5]. Между тем на практике указанные зазоры доходили до 7—14 мм [Л. 13]. При наличии про течки снижаются доля масла, проходящего через труб ный пучок, скорость потока и коэффициент теплопереда чи. При параллельном включении маслоохладителей холостые перетечки в одном из них отрицательно сказы ваются также и на работе остальных маслоохладителей турбины, так как из-за неплотностей уменьшается коэф фициент гидравлического сопротивления маслоохлади теля, а это приводит к увеличению расхода через не плотный маслоохладитель и к соответствующему, иногда
109
значительному уменьшению расхода через параллельно подключенный маслоохладитель, в котором произойдет снижение коэффициента теплопередачи [Л. 125].
Снижение холостых перетечек масла достигается различными способами: установкой внутренних кожухов
Рис. 2-7. Кожухотрубные маслоохладители (МО).
а — МО с кольцевыми перегородками; б — МО с сегментными перегородками; в, г, д, е — варианты расположения трубной системы МО (узел М); 1 — кор пус; 2 — перегородка; 3 — кожух внутренний; 4 — внутренний маслоподводящий штуцер; 5 — трубная доска; 6 — мембрана.
ПО
[Л. 2, 5, 13, 82, 125, 126], приваркой металлических коЛёЦ к направляющим перегородкам |Л. 13], применением полимерных уплотняющих прокладок [Л. 35], пружиня щих колец [Л. 5].
Маслоохладитель с внутренними кожухами показан на рис. 2-7,а. Трубный пучок снаружи закрыт секциями из листовой стали, зажатыми между большими пере городками. Дляпоступления масла внутрь кожуха к входному патрубку подсоединяется штуцер, который плотно входит в кольцо, приваренное к нижней секции кожуха. Кольцевой зазор между большими перегород ками и наружным корпусом уже не должен бы влиять на работу аппарата и поэтому был принят большим (8—10 мм). В ходе испытаний было установлено ,{Л. 82, 125], что при высоком качестве изготовления и тщатель ной сборке кожухов холостые протечки масла невелики. При неплотном прилегании кожухов к перегородкам протечки значительно возрастают. При ревизиях и чист ках маслоохладителей часто не обращают внимания на указанные факторы и небрежно собирают трубные си стемы и кожухи. Были случаи, когда внутренний масло подводящий штуцер при повторной сборке вообще не устанавливался, что сводило к нулю все преимущества рассматриваемой конструкции охладителя [Л. 82].
Коэффициент теплопередачи в охладителях типов М-37, МП-21, МП-37 не превышает 150—180 Вт/(м2-К),
гидравлическое сопротивление по маслу находится в пре делах 104—4 - 104 Па, а по воде — менее 104 Па. В более совершенных поздних конструкциях маслоохладителей (типа МП-65) за счет введения механической обработки корпуса уменьшены холостые протечки масла, повыше ны скорости воды и масла, достигнут коэффициент теп лопередачи до 400—520 Вт/(м2-К), при этом сопротив
ление |
по |
маслу возросло до |
2 - 105 Па, |
а по воде до |
3-104 |
Па. |
Расчетный анализ |
процесса |
теплообмена |
в гладкотрубных маслоохладителях и данные исследо ваний показывают, что коэффициент теплоотдачи в них с масляной стороны в 10—20 раз меньше, чем с водяной. Поэтому увеличивать поверхность и интенсифицировать теплообмен целесообразно со стороны масла; при этом одновременно будет решаться задача по снижению ме таллоемкости охладителей [Л. 2].
В последние годы находят применение маслоохлади тели с ребристыми трубками, позволяющими в несколь-
ко (6—9) раз повысить коэффициент теплопередачи и резко сократить число трубок, массу цветного металла и размеры трубного пучка. Сокращение числа мест крепления трубок упрощает изготовление аппарата и повышает надежность его работы [Л. 1, 80, 100, 146, 147]. Так, для охлаждения масла в системе смазки турбины К-300-240 ЛМЗ установлены маслоохладители типа М-240 [Л. 100], рабочая поверхность которых набрана из латунных трубок с наружным проволочным оребрением. Вода движется внутри трубок, масло — в продоль ных каналах, образованных специальными вставками, закрывающими промежутки между соседними оребренными трубками. Преимуществом такого охладителя по сравнению с гладкотрубным является и применение корпуса, внутренняя поверхность которого не требует трудоемкой проточки.
Более перспективными являются маслоохладители с трубками, снабженными низким накатным винтовым оребрением по наружной поверхности ]Л. 80, 100]. В за рубежной практике применяются маслоохладители из латунных трубок, оребренных волнистой железной лен той (завод «Шкода»), медной проволокой (фирма Вроун-Бовери), с низкими спиральными ребрами. При одинаковой тепловой мощности такие маслоохладители по сравнению с гладкотрубными имеют примерно в 5 раз меньшие габариты и в 2,7 раза меньшие расходы цветного металла [Л. 1, 2].
Интенсификация процесса теплообмена в маслоохла дителях может быть также достигнута путем увеличения числа трубок при уменьшении их диаметра [Л. 106].
В зарубежной практике для получения высоких зна чений удельной поверхности теплообмена появилась тен денция к созданию компактных пластинчато-оребренных маслоохладителей, набираемых на прокладках из штам пованных пластин различной формы и стягиваемых дву мя нажимными плитами ![Л. 168]. Обычно пластины изготавливаются из нержавеющей стали. Достоинством такой конструкции является возможность быстрой раз борки маслоохладителя и легкость очистки поверхностей теплообмена, недостатками — сложность достижения надлежащей плотности при сборке и возможность при менения невысоких давлений воды и масла.
Температура масла, поступающего, в охладитель, может быть довольно высока (75 °С) и непостоянна.
112
В кожухотрубных маслоохладителях для компенсации удлинений трубок верхняя трубная доска делается по движной и поэтому нуждается в уплотнении. В совре менных маслоохладителях применяется, как правило, мембранное уплотнение кольцевого типа (рис. 2-7,в). Известны нередкие случаи выхода из строя этой мембра ны [Л. 82]. При наличии перекоса (рис. 2-7,д) верхней трубной доски относительно фланца корпуса на вели чину 4—5 мм мембрана, обычно изготовляемая из ла тунного листа, выходит из строя за 3—4 месяца работы. Недопустимо и эксцентричное расположение трубной системы относительно вертикальной оси корпуса (рис. 2-7,а). При изготовлении маслоохладителей строго следят за тем, чтобы верхняя плоскость верхней трубной доски находилась точно на уровне обработанной плоско сти верхнего фланца корпуса (рис. 2-7,в). Между тем известны случаи, когда на электростанциях используют укороченные трубки для восстановления трубной систе мы охладителя и занижают ее на 10—15 мм. Увеличение или уменьшение осевых размеров трубной системы вы зывает изгиб мембраны уже при сборке. Предваритель но изогнутая мембрана менее надежна в эксплуатации
(рис. 2-7,е).
Для уменьшения деформации мембраны в верхней части корпуса иногда устанавливаются линзовые ком пенсаторы. Проверка работы охладителей при подаче масла с температурой 70 °С и прекращении подвода воды показала [Л. 101], что максимальные раскрытия компенсаторов не превышают 2—2,5 мм, поэтому в по следнее время отказываются от их установки.
При эксплуатации нередко нарушается герметич ность трубной системы. По правилам ПТЭ в охладите лях давление масла поддерживается всегда выше дав ления воды1. Поэтому масло утекает через неплотности, увеличиваются доливки свежего масла, интенсивно за грязняется водяной бассейн. Проблема снижения загряз нения сточных вод на электростанциях настолько серьез на, что в ряде случаев вынуждены выделять маслоохла дители в замкнутый контур охлаждения. Масло в водяную полость охладителя протекает через неплотности в валь цовке трубок, места сквозной эрозии или коррозии
1 При использовании дорогостоящих или токсичных огнестойких синтетических масел давление воды в охладителях следует держать
выше давления масла. |
|
8—501 |
113 |