Файл: Жаров, А. П. Предупреждение аварий подшипников паровых турбин.pdf

ловки термопар запаивались в баббит на расстоянии 0,8— 1 мм от рабочей поверхности. Такая схема установки

и предупреждать возможность их повреждения. С целью непрерывного ведения контроля температуры одна тер­ мопара от каждого подшипника подключалась к индиви­ дуальному показывающему прибору. Другие термопары были подключены к общему регистрирующему потенцио­ метру.

На ленте потенциометра типа ЭПП-09 регистрация показаний термопар производилась через 0,75 сек, что давало возможность в течение 1 мин получить по 6 запи­ сей температуры баббитовой заливки каждого подшип­ ника. В колодках упорного подшипника термопары были расположены вблизи выходной кромки..

Слив масла из резервных бачков контролировался по указателям уровня.

Система маслоснабжения турбоагрегатов К-300-240 выполнена общей с питательными насосами. Для прове­ дения испытаний аварийного маслоснабжения, во время которых требовалось прекращать подачу масла только в систему смазки турбогенератора, на напорном масло­ проводе к главному агрегату была установлена задвиж­ ка. Испытания системы аварийного маслоснабжения про­ водились перед плановым выводом агрегата в капиталь­ ный ремонт. По условиям, сложившимся к началу испытаний, агрегат мог работать только в режиме холос­ того хода, при котором температура пара перед турбиной и за промперегревом, а также температуры корпусов и роторов турбины были ниже, чем в эксплуатационных условиях. Это обстоятельство не могло оказывать сколь­ ко-нибудь определяющее влияние на конечные результа­ ты испытаний в силу причин, которые были рассмотрены выше.

Программа испытаний была составлена с учетом обеспечения наибольшей безопасности проведения опы­ тов. Допустимый предел повышения температуры бабби­ та подшипников был установлен на уровне 110° С. Перед началом испытаний было проверено быстродействие руч­ ного открытия задвижки на маслопроводе системы смаз­ ки турбоагрегата. Оценка производилась по времени восстановления давления масла в системе. С момента на­ чала вращения маховика задвижки давление масла в кол­

93

лекторе турбоагрегата поднималось до 0,5 кгс/см2 за 2—3 сек. Это позволяло обеспечить необходимую без­ опасность проведения намеченных испытаний.

Вначале была произведена проверка слива масла из бачков в подшипники на остановленной машине. Перед этим опытом температура масла в системе была повыше­ на до 45° С, что соответствует температуре масла в бач­ ках на работающей машине. В ходе опыта было обнару­ жено существенное запаздывание начала опорожнения бачка подшипников генератора, что вызывалось большой длиной переливного маслопровода. Для устранения этого недостатка в верхней точке переливного маслопровода была установлена ограничительная шайба, после которой выполнен воздушник. При таком решении происходит разрыв потока масла в переливной трубе и тем исклю­ чается ее тормозящее влияние на начало слива масла из бачка.

Бачок подшипников № 2 и упорного опорожнялся чрез­ вычайно быстро — в течение 30—40 сек. Причиной этого ненормального явления было отсутствие необходимых отверстий в успокоительном стакане переливного устрой­ ства бачка. Получался своеобразный гидрозатвор. При заполнении бачка маслом переливное устройство дейст­ вовало как сифон и быстро опорожняло бачок. Когда уровень масла в бачке опускался до определенного уров­ ня, происходил разрыв потока и масло заполняло бачок. После того как все обнаруженные неполадки были устра­ нены, графики опорожнения всех резервных бачков стали соответствовать расчетным.

Опыты по остановке турбоагрегата при снабжении маслом подшипников из резервных бачков проводились с постепенно возрастающего начального уровня скорости вращения ротора. Методика их была следующей. Маши­ на выводилась на заданный уровень скорости вращения ротора, прекращалась подача масла к подшипникам и, когда давление в линии смазки опускалось до нуля, за­ крывался стопорный клапан перед турбиной. Одновре­ менно велись контроль и запись температуры баббита всех подшипников и уровней масла в бачках. Для быст­ рой передачи команды дежурному у масляной задвижки применялась специальная электрическая сигнализация. Первые опыты проводились с 500 и 1000 об/мин. По по­ лученным результатам опытов были внесены соответст­ вующие корректировки в дозирующие трубки, обеспечив­

94

шие необходимые графики опорожнения всех резервных объемов. Во время этих опытов повышение температуры

По этой причине выбег ротора в последнем опыте продол­ жался около 24 мин. Максимальное повышение темпера­ туры баббита опорных подшипников турбины было в пре­ делах 10°С, а у подшипников генератора 3,5°С. Началь­ ное повышение температуры колодок рабочей стороны упорного подшипника составило 40° С (с 50 до 90°); к кон­ цу опыта температура понизилась до 66°С. Изменений вибрации машины во время опытов не замечено.

Заключительные опыты проводились при частоте вра­ щения « = 2 500 и 3 000 об/мин. Как уже отмечалось, тур­ боагрегаты мощностью 300 Мет оснащены двойной систе­ мой защиты от падения давления масла в системе смаз­ ки ниже установленных уровней. В обоих случаях автоматически прекращается доступ пара в турбину и агрегат идет на остановку. При этом обслуживающий персонал по инструкции обязан быстро произвести срыв вакуума в конденсаторе. По этой причине опыты с 2 500

и3 000 об/мин проводились при частичном срыве вакуума.

Врезультате время выбега сократилось до 18мин 40 сек. Поведение подшипников турбоагрегата и повышение их температур в последних опытах соответствовали режи­ мам опытов и исходным уровням скорости вращения ро­ тора. Для большинства опорных подшипников макси­ мальный начальный прирост температуры не превышал 10 °С, а максимальная температура 60 °С. Исключением был подшипник № 2, у которого начальное повышение температуры превысило 20 °С. Отличался также и харак­ тер повышения температуры, которое происходило в те­ чение первых секунд работы с ограниченной подачей смазки. Вслед за этим наступало не менее интенсивное снижение температуры, и уже к концу 1-й мин темпера­

тура понижалась более чем на 10 °С.

К моменту остановки ротора температура баббита опорных подшипников турбины находилась в пределах 55—60°С, а генератора 43—45°С. Повышения вибрации турбоагрегата во время опытов не наблюдалось.

Температура баббита колодок упорного подшипника со стороны генератора повышалась с 50 до 78,5°С. К мо­ менту остановки ротора температура снижалась до56°С.

95

Результаты опыта при остановке турбоагрегата с п= = 2 500 об/мин представлены на рис. 18.

Анализируя полученные результаты, можно сделать некоторые частные выводы о работе подшипников в за­ ключительных опытах. Мгновенное повышение темпера­ туры баббита подшипника № 2 и последующее интенсив­ ное понижение его температуры не являются свидетельст­ вом недостаточной смазки. Из графика опорожнения резервного объема подшипника № 2 видно, что масло из бачка начало сливаться без задержки и наибольшая по­ дача была на 1-й мин опыта. По характеру изменения температуры баббита подшипника № 2 можно предполо­ жить, что на его поведение повлияли другие факторы. Тем болеее, что на аналогичном турбоагрегате дважды во время остановок в нормальных условиях произошли небольшие местные повреждения баббитовой заливки подшипника № 2.

Природу подобных явлений можно объяснить следую­ щим образом. Роторы турбин высокого и среднего давле­ ний соединены жесткой муфтой и опираются на три опо­ ры (подшипники № 1, 2 и 3). Подобная конструкция является статически неопределимой системой, у которой добиться равномерного распределения нагрузок по всем опорам невозможно не только в динамике, но и в стати­ ке. По расчету подшипник № 2 является наиболее на­ груженным. Удельная нагрузка на его рабочую поверх­ ность з 2 раза больше, чем у подшипника № 1, и в 1,5 раза больше, чем у подшипника № 3. При прохождении ротором во время выбега критических значений скорости вращения может произойти временное перераспределение нагрузок на опоры; в результате за счет разгрузки опор № 1 и 3 подшипник № 2 дополнительно нагрузится. Это может быть причиной стремительного повышения темпе­ ратуры его баббитовой заливки. В следующий момент может произойти вторичное перераспределение нагрузок на опоры системы роторов и подшипник № 2 разгрузится, в результате чего последует такое же по темпу снижение температуры его баббита. Заключительные опыты прово­ дились со срывом вакуума, что позволило ротору в пер­ вые 5—30 сек выбега пройти два верхних уровня крити­ ческой скорости вращения, которые, по всей вероятности, вызвали рассмотренные явления.

Как уже отмечалось, регистрация температуры баб­ бита опорных подшипников проводилась на диаграмме

96

Рис. 18. Основные величины, характеризующие во време­ ни т работу подшипников турбины мощностью 300 Мет при остановке с 2 500 об/мин без подачи масла от насоса.

го подшипника; л — скорость вращения при выбеге; ^ — вакуум.

Самопишущего потенциометра с периодичностью для каж­ дого подшипника 1 раз в 9 сек. На рис. 19 представлена диаграмма, из которой видно, что повышение температу­ ры баббита у подшипников № 1 и 3 началось после нача­ ла снижения температуры баббита подшипника № 2. Это обстоятельство в определенной мере подтверждает вы­

сказанные ранее соображения о trs. причинах полученного характера

Аповышения температуры подшип­

в режиме остановки с холостого хода воспринимал осе­ вое усилие, приблизительно равное 1 тс, повышение тем­ пературы баббита подходило близко к предельному зна­ чению. С целью обеспечения безаварийной работы упор­ ного подшипника при вынужденной остановке агрегата, работавшего под нагрузкой, когда на упорный подшип­ ник действует усилие, равное 10 тс, надлежит увеличить резервный объем масла и частично изменить принцип подачи масла в подшипник.

В 1965 г. на одной из ГРЭС произошла вынужденная остановка агрегата К-300-240, работавшего под нагруз­ кой, при которой было допущено неправильное переклю­ чение питания собственных нужд, из-за чего оба главных масляных насоса смазки оказались без электропитания. Система аварийного маслоснабжения предотвратила вы­ плавление опорных подшипников турбины. Однако упор­ ный подшипник и оба подшипника генератора были пов­ реждены.

98

Повреждение подшипников генератора произошло вследствие задержки слива масла из резервного объема, вызванной неправильным выполнением переливного уст­ ройства. Выплавление колодок у одной стороны подшип­ ника объясняется наличием неучтенного ранее осевого усилия, которое имеет место при быстрой остановке тур­ бины, работавшей под нагрузкой, и в связи с этим не­ достаточной подачей смазки из резервного объема. С целью проверки возможности обеспечения безаварий­ ной работы нагруженного подшипника без подачи масла от насоса на «пострадавшем» агрегате резервное маслоснабжение упорного подшипника было реконструировано по изложенному выше принципу (см. рис. 12). Резервный объем масла упорного подшипника был увеличен до 300 л. Нормальное снабжение маслом нагруженной сто­ роны подшипника стало осуществляться через бачок. Для этого в нем поддерживалось избыточное давление около 0,3 кгс/см2. Также увеличен до 250 л объем резерв­ ного бачка подшипника № 2. Расчет дозирующих устройств бачка упорного подшипника был выполнен так, чтобы в течение первых 4 мин выбега обеспечивалась подача масла в нагруженную сторону упорного подшип­ ника в количестве не менее 1 л/сек. Остальное масло в количестве 50 л сливалось до конца выбега непосред­ ственно к колодкам. Схема подачи масла к каждой ко­ лодке осталась без изменений.

Программа испытаний модернизированной системы аварийного маслоснабжения подшипников была построена по принципу последо­ вательного усложнения режимов опытов. Для обеспечения контроля за температурой подшипников в баббит всех вкладышей и колодок были введены термопары. Схема установки термопар и подключения их к приборам принята такой же, как в предыдущих испытаниях. Остальные контролируемые параметры регистрировались по штатным приборам. Во время опытов регистрировались следующие парамет­ ры: скорость вращения ротора, температура подшипников, уровни масла в аварийных бачках, давление в системе смазки, вакуум, давление пара за регулирующими клапанами, давление пара за ЦВД и осевой сдвиг ротора.

При проведении предварительных опытов было уста­ новлено, что график опорожнения бачка упорного под­ шипника, на который вращение не влияет, близко совпа­ дает с расчетным. Также близки к расчетным графики опорожнения остальных бачков. После закрытия задвиж­ ки на напорном маслопроводе давление в коллекторе смазки турбоагрегата на отметке 9 м снижается только до 0,2 — 0,25 кгс/см2 и на этом уровне удерживается до