Схемы систем маслоснабжения

Надёжная работа подшипников турбины и генератора возможна только при непрерывной подаче смазки, в качестве которой применяют органическое или синтетическое масло.

В тех случаях, когда масло, используемое в системе смазки, одновременно применяется и в качестве рабочей жидкости системы регулирования, система смазки становится частью общей системы маслоснабжения. В современных мощных турбинах в качестве рабочей жидкости иногда используют негорючие синтетические жидкости или воду, а в системе смазки – чаще всего органические масла, тогда система смазки является автономной.

К смазки предъявляется ряд требований. Первое из них – высокая надёжность системы. Для её обеспечения применяют дублирование и резервирование элементов, а также используют несколько независимых контуров защит.

Второе требование – пожаробезопасность. Органическое масло, применяемое в основном в системах смазки, возгорается при температуре 370 °С. Поэтому в условиях эксплуатации должно быть исключено попадание масла на горячие части турбины, паропроводы и т.д.

Третье требование – система должна обеспечить возможность длительного использования масла (8 – 10 лет). Высокая стоимость масла (особенно негорючих жидкостей), в больших количествах используемого на электростанциях, не позволяет производить частую смену. Поэтому контроль качества масла и эксплуатация масляной системы должны производиться так, чтобы обеспечить сохранение пригодности масла к эксплуатации в течение длительного времени.

Рассмотрим схему смазки турбоагрегата, в которой турбинное масло используется и в системе смазки, и в системе регулирования (рис. 12.1).

Рис.12.1. Схема смазки турбоагрегата большой мощности

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 подаётся в системы смазки и регулирования, а его небольшая часть используется для работы струйных насосов – инжекторов 3, 4.

Для надёжной работы центробежного насоса необходимо иметь избыточное давление во всасывающем патрубке, так как возникновение в нём 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 можно было бы расположить масляный бак выше его оси, т.е над турбиной; однако это недопустимо, так как нарушение плотности бака или маслопроводов приведёт 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 – струйный насос, конструктивная схема которого показана на рис. 12.2.

Рис. 12.2. Инжектор масляной системы турбин КТЗ: 1 – крышка масляного бака; 2 – диффузор; 3 – сопло рабочего масла

К рабочему соплу инжектора подаётся масло под давлением 1 – 1,5 МПа; в сопле оно разгоняется и поступает в диффузор. Двигаясь с большой скоростью, рабочее масло увлекает масло из масляного бака, в результате чего на выходе из инжектора образуется поток масла с давлением 0,12 – 0,15 МПа.

Масло для рабочего сопла отбирается из линии нагнетания главного масляного насоса, а масло под давлением из инжектора 3 первой ступени подаётся на вход главного масляного насоса. Часть масла из линии нагнетания первой ступени инжектора направляется в камеру смешения инжектора 4 второй ступени, установленного также в масляном баке. К соплу этого инжектора подводится масло также из линии нагнетания главного масляного насоса. В результате в инжекторе второй ступени давление масла поднимается до 0,25 – 0,30 МПа, при котором оно поступает к маслоохладителям 5. Здесь циркулирующая вода охлаждает масло, и оно поступает на смазку подшипников 6 турбины и генератора. Нагревшееся в подшипниках масло стекает самотёком в масляный бак.

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

Система смазки, в значительной степени определяющая надёжность 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 10 постоянного тока, питаемый от аккумуляторной батареи, находящейся под постоянной подзарядкой. Реле давления включает аварийный маслонасос 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 пожаров. 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. 12.3 показана система смазки с вспомогательным и обслуживающим оборудованием блочной установки Т-250/300-240 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 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 турбонасоса 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 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 ещё 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 ёмкости, установленные в крышках подшипников или в непосредственной близости от них. Кратковременное, надёжное 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.

Дата добавления: 2015-07-20