Автор: Голоднова О.С.
Теги: электротехника электрические машины и аппараты электронно-и аппаратостроение турбогенераторы
Год: 1978
Текст
. . .. . . . . . . ... ....... '" . . . . . . . . . .
..................... ........... .....
. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . . .. .. . . . . . . . . .
. . . . .. . . . . .. . . . . . . . . . . .. . .. .. . . . . . .
...... ........... ...........
.... ............... .......
. .. . . . .. .. .. . . . . . . . . . . . . . . .
7;;; . . ......:.:::::::::::::::::::::::::::::
, .; ;::м':;;I'; , "",.,:.;/ШIIIII
.. ............. .............
.... ................. .............
'" . . . ..............................................................................
.. . ................................................................................................
...................... ....... .... .... ...... ......
................................................................................................. .
........................................................................................................ ..
.................... .... ....... .... ..... ......
.......................... ...... .... .... .......
.............................................................................................. ..
.............................................................................................. ..
:::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: .:::::: ::::: ::::: ::::::::::::::::::::
:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:. :.:.:. : .:.: .:. :.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:.:
JE 'j
1.
, :..J
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
. . . . . . . . . . . v . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
.. ....................
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
О.С. rОЛОДНОВА
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СХЕММАСЛОСНАБЖЕНИЯ
И УПЛОТНЕНИЙ
ТУРБоrЕНЕРАТОРОВ
Библиотека
ЭЛЕI(ТРОМОНТЕРА
Выпуск 472
СОДЕРЖАНИЕ
О. С. rОЛОДНОВА
Пре,J,IIС.'IОВIIе
1. IIазнаЧСНIIС УПЖJТНСНllЙ, схем маС.l0снабжеНIIЯ н вспомоrа
ТС.'IЬ!lO('О о(jОРУ.lOваНllЯ
2. УСJlOlJlIЯ эксплуатаЦllII УП.'ЮТНСНIIII, схем маСJlосна(jжеIIIIЯ и
вспомоrаТС,lЫlоrо o(jopy доваllИЯ
3. Прllбuры ЭКСП.lуатаЩIОНIIоrо контроля, С1IПIатI3alШЯ, авто.
маПIl,а II заЩllта
4. ХарактеРllые IIспола ,КII в работс УП.'10ТIIСIшll и схем масло.
Сllа()ЖСllШJ
Списuк .1IIтсратуры
()
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
СХЕМ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ
И УПЛОТНЕНИЙ
ТУРБоrЕНЕРАТОРОВ
С ВОДОРОДНЫМ
ОХЛАЖДЕНИЕМ
3'1
.1(;
1'0
МОСКВА. «ЭНЕРrия" . 1978
31.261
r 61
УДК 621.313.322 81 72
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛНИЯ:
Андриевский В. Н., Большам Я. М., Зевакин А. И., Камин.
ский Е. А., Ларионов В. П., Мусаэлян Э. С., Розанов С. п.,
Смирнов А. Д., Семенов В. А., Устинов П. И.
ПРЕДИСЛОВИЕ
r 30307.158
051(01 ).78
61.77
31.261
6П2.1.081
На ЭJlектростанциях эксплуатируется большое
количество TypooreHepaTopoB с водородным охлаж-
дением, имеЮЩIlХ различные конструкции уплотне-
ний и схемы маслоснабжения, обеспечивающие
работу уплотнений при всех режимах.
Отказы в работе уплотнений являются причиной
значительноrо ЧИС1а вынужденных остановов TYP
боrенераторов. ПрОIIСХОДЯЩИХ вследствие дефектов
конструкциЙ и ремонта, а Та!оке ошибок при экс-
плуатации.
Обслуживание масляных уплотнений турбоrене-
раторов с водородным ОХ.1аждением и схем масло
снаб)кения уплотнений предъявляет к персоналу
электростанций II ремонтных предприятий ряд Tpe
бований, сознате,1ьное соблюдение которых позво
ляет предупредить неполадки в работе узла. Ос-
новным требованием является ясное понимание
принципа работы уплотнений, назначения различ-
ных элементов узла, причин возникающих дефек-
тов.
В настоящее время .'!итература, обобщающая
опыт эксплуатаШI!! уплотнений, практически отсут.
ствует. Сведения, имеющиеся в ПТЭ, эксплуата
ционных и противоаварийных циркулярах, отдель-
ных статьях и брошюрах, не собраны в единое цe
лое, мноrие положения устарели, что в значитель
ной степени затрудняет их использование.
Данная книrа является попыткой восполнить
этот пробел. В неЙ собраны и систематизированы
сведения 00 особенностях уплотнений различных
конструкций. о пара метрах, характеризующих их
работу, сформулированы требова:пrя к уплотнени-
ям, общие ПрИНЦИПЫ контроля, способы выявления
и предупреждения характерных дефектов.
r 61
rолоднова о. С.
Эксплуатация схем маслоснабжения и уплотне
ний турбоrенераторов с водородным охлаждени-
ем. М.: Энерrия, 1978. 80 с., ил. (Б-ка элек
тромонтера; Вып. 472).
20 к.
в KHHre обобщен опыт Эlюплуатации уплотненнй и схем масло-
снабжения турбоrенераторов с водородным охлаждением при различ-
ных режимах работы. оПИс'аны особенности работы уплотнений раз-
личных конструкций, общие тре'бования к уплотнениям и схемам мас-
лоснабжения, наиболее часто Dстречающие<:я дефекты. способы их
выявления, устранения и предупреждения.
:Книrа ра"считана на электромонтеров электрнческих и турбииных
цехов и ре'монтный персонал электрeiстанций и ремонтных пред-
приятий.
Опьrа CepreeBHa r о п о Д н о в а
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СХЕМ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ И УПЛОТНЕНИЙ
ТУРБОrEНЕРАТОРОВ С ВОДОРОДНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Редактор издательства И. П. Березина
Обложка художника Н. Т. Ярешко
ТехничеокиЙ редактор Т. А. Маслова
Корректор А. 1(. У леi!ова
ИБ N2 384
Сдано в набор 23.09.77 Подписано к не'шт" 13.01.78 T-00'i14
Формат 84Х108 ' /" Бумаrа маШИНО"елонаннан [арн. шрифта лнтератур-
иая Печать высокая Уел. псч. д. 4,2 У I. изд. л. 4,5 Тираж 11 ОО() ЭК3.
Зак. 390 Цена 2З к.
Издательство «э Н ер r и Я», 113l14, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Московская типоrрафия К, 10 Союзпоюrrрафпрома при [осударствен-
НОМ комитете Совета Министров СССР по деЛ31\! издательств, поли
rрафии и книжноЙ торrовли. 113114, Москва. М-114, Шлюзовая наб., 10.
@ Издательство «Энерrия», 1978 r.
3
КНИI'а может быть использована при подrотовке
квалифицированноrо персонала ДЛЯ оБСЛV1кивания
и ремонта масляных уплотнений турбоrенераторов
11 их систем маслоснабжения.
Автор блаrодарит рецензента П. С. Кабанова,
давшеrо ряд ценных замечаниЙ по рукописи, а так.
же Я. И. Куфмана, А. М. Сидорова, совместно
с которым][ выполнены некоторые исследования pa
боты уплотнений.
Все замечан][я и по (елания автор с блаrодар.
ностью примет 11 просит направлять их в адрес из.
дательства: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая
наб., 1 О, изд-во «Энерrия».
1. НАЗНАЧЕНИЕ УПЛОТНЕНИЙ,
СХЕМ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ
И вс'Помо,r А ТЕльноrо ОБОРУ ДОВАН'ИЯ
Автор
ПРИНЦИП работы уплотнений, сходство И отличия от
работы ПОДШИПНИКОВ. Уплотнением турбоrенераторов
с водородным охлаждением называют узел, расположен
ныЙ с лвух сторон [енератора в местах выхода вращаю.
щеrося вала 113 торцевых щитов и предназначенныЙ ДЛЯ
запирания водорода. От исправности и качества работы
уплотнений зависит возможность поддержания в корпу
се [енератора заданноrо избыточноrо давления водоро-
да, номинальное значение KOToporo по условиям охла-
ждения для современных турбоrенераторов БQЛЬШОЙ
мощности достиrает 3 5 Krc(cM 2 .
Общий принцип работы уплотнений всех типов за.
ключается в том, что в узком зазоре между вращаю
щ][мся валом и неподвижным вкладышем уплотнения
создается непрерывныЙ поток масла, встречныЙ по отно,
шению к водороду. Давление масла превышает давле-
ние водорода, что и препятствует выходу водорода через
зазор между вкладышем и валом. Превышение давле-
ния масла над давлением водорода перепад давлений
масла и водорода находится в пределах 0,3
0,9 Krc (см 2 . Номинальное значение перепада зависит от
конструкции уплотнения, размеров узла и назначается
заводом-изrотов][тслем. Эта величина vточняется обычно
при наладке уплотнения в процессе" пуска турбоrене-
ратора после MOHTa (a или капитальноrо ремонта.
Поток масла, поступающиЙ из уплотнения в запол
ненныЙ водородом корпус [енератора, собственно и
является уплотняющим. Друrой поток масла обеспечи-
вает смазку и охлаждение узла. Он СЛIlвается в сторо-
нувоздуха, в сливную камеру уплотнения ,1]и60 в по.
лость слива масла из опорноrо подшипника турбоrене-
ратора.
5
Возоух
F
об/мин) и высоких давлениях со стороны вала на вкла-
дыш подшипника масляный клин в зазоре между вкла-
дышем и валом выполняет основное назначение подшип-
ника турбоаrреrата создать опору для вращающеrос
вала при минимальном износе н HarpeBe подвижнои
и неподвиJКНОЙ поверхностей.
Отличие уплотнений от подшипников, несмотря на
конструктивное сходство, состоит прежде Bcero в наз
начении уплотнений: предотвращение выхода водорода,
а не создание опоры для вала. Поэтому rлавное в уплот-
нении это запирающий масляный слой между непод-
вижным вкладышем и подвижным валом, давление ма-
сла в котором выше, чем давление водорода. Это ста-
тическое давление создается и поддерживается при по-
мощи насосов, инжекторов, реrулирующей аппаратуры
системы маслоснабжения уплотнений. Усилие от давле-
ния масла в масляном слое отжимает вкладыш от вала.
ОТJКимающее действие масла усиливается во мнorо
раз при вращении вала из-за создания масляноrо кли
на. Поэтому в уплотнениях TopueBoro типа, [де вкладыш
может отходить от упорнorо диска (rребня) вала рото-
ра, уплотняющий масляный слой поддерживается путем
искусственноrо создания усилия наrрузки Р, ypaBHOBe
шивающеrо vсилие, отжимающее вкладыш от вала. Оно
должно быт тем больше, чем выше окружная скорость
вала, т. е. чем выше частота вращения вала и чем боль.
ше средний диаметр вкладыша. Усилие F создается
обычно водородом и дополнительно пружинами и мас-
лом в специальных камерах.
В цилиндрическом уплотнении с вкладышем, плава-
ющим» на валу, усилие F создается лишь массои вкла-
дыша и никакой дополнительной наrрузки на вкладыш
не требуется, так как кольцо вкладыша охватывает вал
и не может отойти от вала в радиальном направлении
под действием отжимающеrо усилия в слое масла.
В простейшем цилиндрическом уплотнении с rладкой
баббитовой поверхностью уравновешивание массы вкла-
дыша радиальным усилием в масляном слое сопровож.
дается, как и в опорном подшипнике, некоторым эксцент-
рицитетом в расположении кольца относительно вала.
Однако масса вкладышей невелика, и этот эксцентрици.
тет ничтожен. Поэтому толщина масляноrо слоя в ци.
линдрическом уплотнении по окружности почти одина-
кова и определяется лишь разностью диаметров вкла-
7
Масло, примеНЯe'vIOе для УШIOтнениЙ турбоrенерато-
pOB, это то же :\1асло, которое НСПО,iьзуется для смаз-
ки основных подшипников турбоаrреrата. Система l\fa-
слоснабжения уплотнений связана с системой масло-
снабжения подшипников турбоаrреrата.
Конструкции масляных уплотнений турбоrенераторов
разнообразны, но '\lOжно выделить два основных типа:
торцевые (рис. 1, а), I1ЛИ аксиальные уплотнения; цилин-
дрические (рис. 1,6) (кольцевые), Н,lИ радиальные
F
а)
Рис. 1. Типы КОНСТРУКЦИЙ уплотнениЙ.
а торцевой тип уплотнения; 6 lIИЛИIIдрическн,'т тип УП,10тнения; 1 BK.1a
дыш уш'ютнения: 2 вал ротора; 3 ПОТОК MaC la; 4 баббитовая заливка
вкладыша; Р усилие, ПРИ}I\И:\1(lющсе п!":лаДЫlll к валу.
уплотнения r 1]. Оба ТJIпа УIIJIOТНС'llиii конструктивно
напоминают подшипники турбоаrреrата, соответственно
упорные и опорные, поскольку имеют вкладыши с баб
битовой заливкой, опирающиеся на вращающийся вал
через масляный слой. Образование '\lаС.iяноrо клина
при вращении BaJla делает маС.IЯНЫЙ слой неСУЩИ'\I,
СlIособным сохраняться даже при Becb:\la больших уси-
лиях, прижимаюших вкладыш к валу. Это свойство сма-
зочноrо слоя используется в подшипниках. Опорные
подшипники «несут» :\lИoroToHHbIe роторы турбоаrреrата,
упорные подшипники препятствуют сдвиrу этих рото-
ров в осевом направлении. Конструкuия цилиндрической
баббитовой поверхности вкладышей опорных подшипни-
ков и конструкция самоустанавливающихся относитель-
но вала cerMeHToB с баббитовой залlВКОЙ в упорных
подшипниках рассчитаны на усилия в десятки тонн, при
которых сохраняется жидкостное трение :\fежду вращаю
шимся валом и ero опорами. При высоких частотах
вращения (для ДВУХПО,lЮСНЫХ турбоrенераторов 3000
6
дыша и вала, составляя в среднем обычно 0,04 0,1 мм
(на радиус).
Вкладыши уплотнений торцевоrо типа обычно имеют
специальну , клиновидную разделку (рис.2) [2], блаrо-
Даря которои можно обеспечить достаточно Высокие от-
жимающие вкладыш усилия в слое масла. Зто особенно
важно для уплотнениЙ [енераторов, в которых велико
усилие со стороны водорода (турбоrенераторы 150 200
и зо МВт). Кроме Toro, клИновидная разделка на' TOp
цевои поверхности имеет ту особенность, что отжимаю
1 9
7
ствованные конструкции с клиновидной разделкой баб-
бита, которая позволяет значительно улучшить эксплуа-
тационные характеристики.
Оба потока масла в уплотнении в сторону воз
духа и в сторону водорода проходят в зазоре между
вкладышем и валом, в то время как в упорном подшип
нике лишь часть общеrо расхода масла проходит между
рабочей поверхностью cerMeHToB и валом, а остальная
часть является охлаждаюшим потоком.
Поток масла в сторону водорода составляет Bcero
лишь несколько процентов от общеrо расхода масла
в уплотнении. Поэтому внутренний кольцевой уплотняю-
щий поясок вкладыша, который омывается этим пото
КОМ для любоrо типа уплотнений является самой на.
rре;ой зоной. Для вкладышей торцевых уплотнений с баб-
битовой заливкой со средним диаметром около 500 мм
HarpeB пояска шириной 5 мм на сливе масла в сто-
рону водорода примерно на зо о с nревосходит на-
[рев поверхности, омываемой маслом, сливающимся
в сторону воздуха. Температура пояска была бы еще БЫ.
ше если бы отсутствовала теплоотдача от более Harpe-
тоЙ части вкладыша к менее наrретой. Для цилиндри-
ческоrо уплотнения разница в HarpeBe пояска и осталь-
ной части вкладыша может быть еще выше.
Улучшать охлаждение пояска за счет увеличения pac
хода масла в сторону водорода нецелесо06разно, так как
это приводит к ускоренному заrрязнению водорода в [e
нераторе воздухом, выделяющимся из масла, а иноrда
к попаданию масла в корпус reHepaTopa. Поэтому
охлаждение BHYTpeHHero пояска, как и остальной части
вкладыша уплотнения, обеспечивается основным потоко:v1
масла, сливающимся в сторону воздуха (путем теплоот.
дачи от пояска 'к остальной части вкладыша). Однако
чрезмерное увеличение OCHoBHoro потока масла в уплот-
нении также нежелательно, так как обычно приводит к
попаданию водорода в картеры подшипников турбоаrре-
[ата вследствие эжектирования. Это обстоятельство не
позволяет увеличивать толщину масляной пленки между
вкладышем и валом.
Следует отметить, что клиновые площадки вклады
ша торцевоrо уплотнения не MorYT самоустанавливаться
подобно cerMeHTaM упорноrо подшипника. Нклады п име
ет развитую плоскую поверхность. Незначителuьныи износ
баббита (1 2% общей ТОЛЩИНЫ баббитовои заливки)
б J
A A
1 1
8 1
rt)
$ lа; б
8 3
, . 10
. Z
1
9
б)
JJ.JJ
,1; 8 1 ..
1 1
В) е)
Рис. 2. Конструкции рабочих баббитовых поверхностей ВКЛадышей
торцевых уплотнеllllЙ.
а I<ОIlСТРУКЦIIЯ, применяемая ЛЭО «Электросила»; б конструкция, приме.
няемая заводом «Электротяжмаш» На турбоrенераторе trB-200; в то же На
турбоrенераторе trB-300; " конструкция, применяемая на уплотнениях ре-
KOII. TpYHpOBaHHЫX по проекту ЦКБэнерrо; 1 внутренннй кольцевой запи'раю-
ЩИН поясок; 2 кольцевая канавка; 3 радиальная канавка; 4 клиновая
несущая площадка; 5 раднальная площадка; 6 наружный кольцевой по-
ясок (сапожок); 7 отсек кольцевой канавкн: 8 отверстие для подвода
масла; 9 переrородка; 10 наклонное отверст не для подачн масла в коль-
цевую канавку: 11 внутренний сапожок.
щее усилие в масляном слое зависит от минимальной
толщины этоrо слоя резко увеличивается при умень-
шении толщины слоя масла и уменьшается при увеличе-
нии последнеrо.
Баббитовую поверхность с клИновой разделкой ино-
[да называют несущей или рабочей поверхностью вкла-
Дыша.
Уплотнения цилиндрическоrо типа обычно выполня-
лись с rладкой баббитовой поверхностью вкладышей.
Однако последнее время находят применение усовершен
18
2 399
э
пр водит К существенному изменению rеометрии клино-
вои разделки, та'к ,как rлубина скосов на клиновых пло-
щад'Ках соизмерима с )"казанным значением, и эта значи-
тельно уменьшает давление в масляном клине. Нараста.
ние HarpeBa баббита при уменьшении давления и pacxo
да масла в уплатнениях происходит быстрее, чем в упор-
ном 'подшипнике, поскольку ОДИIi и тот же поток масла
является и несущим (отжимающим вкладыш от вала) и
охлаждающим.
В авариЙных условиях, коrда нарушается подача Mac
ла от основною истачника и снижается давление масла
на уплотнениях, водород прорывает масляныЙ слоЙ и
способствует нарушению нармальноЙ смазки рабочей по.
верхности баббита.
Таким образом, УШIOтнения вращаюшихся валов TYP
боrенераторов работают в более тяжелых условиях, чем
подшипники турбоаrреrатов, хотя и «несут» меньшую
наrруЗiКу, та'К как необходимость обеспечения rазоплот-
ности накладывает жесткие оrраничения на давление и
расходы масла в уплатнении, на толщину масляноrо слоя
между вкладышем и валом и на ero непрерывность.
Это обстоятельство является причиноЙ Toro факта, что
надежность масляных уплатнений пока недостаточно BЫ
сока, Т. е. отказы и неисправности этоrо узла составля.
ют существенную долю i(20 30%) отказов и неисправ-
ностеЙ турбоrенератора в целом. Особенно это относит-
ся к торцевым уплотнениям, отказы которых, 'KaiK прави
ло, связаны с выплавлением баббита вкладышей и при
JЮД5IТ К вынужденным остановам и авариЙным рем он-
там турбоrснераторов.
Анализ данных о случаях авариЙ и брака в работе
турбоrенераторов мощностью от 25 до 300 МВт [3]
вследствие повреждений торцевых уплотнениЙ за семи-
летний период показал следующее:
1. Повреждаемость уплотнений всеЙ совокупности ма-
шин несколько снизил ась за последние [оды, в основ-
ном, за счет существенноrо снижения повреждаемости
уплотнений турбоrенераторов мощностью 100 МВт И BЫ
ше, которае явилосьследствием совершенствования. схем
маслоснабжения и реrулирующеЙ аппаратуры и повы
шения Iквалификации эксплуатацианноrо персонала.
2. Более высокиЙ уровень надежности УJIлотнений
турбо,rенераторов мощностью 100 МВт И выше по cpaBHe
нию с rенераторами меньшеЙ мощности объясняется БQ
1()
лее высокоЙ юзалификациеЙ ремонтпоrо и ЭКСПJ!уа'fацн
oHHoro персонала блочных электростанций и более ча.
стыми остановами блочноrо оборудования в текущие
ремонты, что позволяет ОрI'ЮIИзовать своевременные
профилактические осмотры с восстановлением рабато-
способности уплотнениЙ.
3. В rруп'пе турбоrенераторов мощностью 100 МВт
И выше наиболее надежны уплотнения турбоrенераторов
типа ТВФ-100 2, а наименее надежны у;плотнения турбо
[енераторов типа ТВВ-165-2.
4. Для всей совокупности турбоrенераторов 25
300 МВт повреждения уплотнениЙ вследствие перерывав
в подаче масла или понижения давления масла состав-
ляют примерно 50% повреждениЙ по всем ПРИЧИIIам, а
для турбоrенераторов мощностью 100 МВт 11 выше
rораздо меньше: от 3 до 20%. Для мощных I'eIH:paTopoB
решающими оказываются таlкие причины, как застрева-
ние вкладышей при аксиальном перемещении вала рото-
ра, износ баббитовой поверхности вкладышей.
Сопоставление повреждаемости торцевых и !цилинд"
рических уплотнений свидетельствует о высокойэксплу-
атационной надежности последних. За 20 лет эксплуатi'l
ции примерно у 30 турбоrенераторов мощностью 50
150 МВт с цилиндрическими уплотнениями не зареrист-
рированы случаи выплавления баббита. Имели место два
вынужденных останова турбоrенераторов типа TB2 100 2.
не связанных с повреждением баббита, и один случай
интенсивноrо износа баббита вкладышеЙ посторонними
механическими включениями (турбоrенератор типа
TB2 150-2).
В Э 2 будут рассмотрены I\ОlIструктивные особенно-
сти II эксплуатационные УСЛОВИЯ работы уплотнений раз
I1ЫХ ТИПОВ в раЗЛИЧIlЫХ режимах,. проанализированы
причины различной надежности и возможности обеспе-
чения достачноrо уровня надежности. Пока же можно
сказать, что решающую роль в обеспечении надежности
работы уплотнений Иl"рает система маслоснабжения.
Назначение систем маслоснабжения и уплотнений и
их основных элементов. Система маслоснабжения уплот-
нений турбоrенератора должна обеспечить бесперебой.
ную подачу масла при давлении, превышающем давле-
ние водорода на заданную величину, при температуре
40 450c. Опыт эксплуатации показал [4], что основ-
ное требование, предъявляемое к системам маслоснаб.
2* 11
I
J
10
t
J
(
'
I
I
I
I
I
1
1
I
I
1
117
1
\,.1........1 1)
.........t'--... I
,
б) I
L _
I
I
I
I
I
I
1
L _ .. 1
__ .J
l'i-
Рис. 3. Прииципиальные схемы масло
а схема для однопоточных уплотнений турбоrенераторов ЛЭО «Электросила»;
НИЙ турБОI'енераторов завода «Электротяжмаш»; 2 схема для rеиераторов
ников; 1 рабочий источник маслоснабжения: для турбоrенераторов мощностью
тока; 2 резервныЙ источник маслоснабжения Насос с электродвиrателем
носо тока; 4 маслоохладнтель; 5 фильтр; б реrулятор перепада давлений
ления прижимающеrо масла (для двухпоточных уплотнений); 8 демпферный
10 реле уровня масла; 11 rидрозатвор зr-зо; 12 rидрозатвор зr 500; 13
rэта r>.таслоснабжения уплотнений; 16 ПРОДУВОЧНЫЙ бачок; 17 линия для
проводы; -.. маслопроводы с водородом и rазопроводы; =======
линии от реrуляторов; I<J обратный клапан; нормально
IJЫХ вентилей и обратных
12
i L
: в- ]
1
I
I
i j t [ .
I 1 I
17 L
i iJ 5 Ш -: fI/
I I ( I '1- I
l. 11 I I
'" LJ ' 1 1 I ...,..... 13
" 1
+E 2 I
L: t! J J
10
о)
t t t t
j : :1
I
4 - , J
.. L ili J
1 [: ]
Lr
Jr
. 1
J I
: I
\..)
1'1-
13
-+---
ii)
снабжения торцевых уплотнений вала.
б схема для двухпоточиых уплотнений; в схема для однопоточных уплотне-
старых выпусков с раздельным сливом м асла из уплотнений и основных подшип
до 200 МВт инжектор, свыше 200 МВт насос с Э.,ектродвиrателем переменноrо
переменноrо тока; 3 аварийный источник Насос с электродвиrателем ПОСТОЯН
масла и водорода (реrулятор давления уплотняющеrо масла); 7 реrулятор дав-
бак; 9 специальный обратный клапан для предупреждения сифонноrо перелива;
И-образный rидрозатвор; 14 rлавный маслобак турбоrенератора; 15 бак асре-
предпусковоrо проrрева масла в демпферном баке. напорные масло.
СЛИВНЫе маслопроводы С воздухом (из подшипников); . . . импульсные
закрытый веНТИJIЬ. К:онтрольно-нзмерительные приборы и арматура, кроме байпас
клапанов, на схеме не показаны.
13
ЖениЯ, заключается в автомаТl:!заЦИI1 процессов: а) petY
лирования давления масла в зависимости от давления
водорода в корпусе reHepaTopa; б) резервирования пода.
чи масла при отказе или отключении OCHoBHoro источ
ника маслоснабжения; в) слива масла, соприкасающеrо-
ся с водородом, и предотвращения попадания BOДOpO
да под давлением в систему маслоснабжения основных
подшипников турбоаrреrата, с которой связана система
маслоснабжения уплотнений. Принципиальные схемы
маслоснабжения торцевых уплотнений показаны на
рис. 3. Системы маслоснабжения уплотнений тесно свя
заны с маслосистемой турбоаrреrата: используются один
и тот же rлавный маслобак и общая система слива.
Обычно устанавливается не менее трех источников
маслоснабжения уплотнений: для турбоrенераторов мощ-
ностью 200 МВТ И менее масляный инжектор, резерв-
ный маслонасос с электродвиrателем переменноrо тока;
аварийный с электродвиrателем постоянноrо тока;
для турбоrенераторов мощностью 300 МВт И более ра-
бочий и резервный маслонасосы с электродвиrателями
переменноrо тока, аварийный маслонасос с э.пектродви
rателем постоянноrо тока.
В современных схемах маслоснабжения масло к на-
сосам поступает из rлавноrо маслобака турбины,
а к инжектору из системы реrулирования турбины и
из системы смазки после маслоохладителей.
От источника маслоснабжения масло подается через
маслоохладитель и фильтр (рабочий или резервный)
в реrулятор давления масла, который обеспечивает
заданный перепад давлений уплотняющеrо масла и во-
дорода в корпусе [енератора. Автоматическое поддержа.
ние этоrо перепада во всех эксплуатационных режимах
достиrается при помощи широко применяемых в настоя-
щее время дифференциальных реrуляторов прямоrо
действия. Основные типы реrуляторов: РПД.l.4
(ДРДМ-5) и ДPДM 12M дЛЯ торцевых уплотнении,
ДР ДM 20 дЛЯ цилиндрических уплотнений. Д я двухпо
точных (двухкамерных) торцевых уплотнении в схеме
маслоснабжения уплотнений предусматривается реrул .
тор давления прижимающеrо масла также прямоrо деи-
ствия типа РПМ-l или РДМ-17.
Реrулятор давления уплотняющеrо масла r: MeeT об.
ратную связь по маслу при помощи импульснои трубки,
подведенной к нижней камере реrулятора от напорноrо
14
маслопровода. Присоединение импульсной трубки к на-
порному маслопроводу осуществляется вблизи уплотне
ния. Верхняя камера реrулятора соединена с rазовым
объемом reHepaTopa через систему сливных маслопрово-
дов. Реrулятор прижимающеrо масла имеет также об-
ратную связь по маслу, но с водородом не связан.
После реrулятора масло поступает полностью или
частично в демпферный бак, предназначенный для бы
стродействующеrо резервирования подачи масла при
переключениях маслонасосов, производимых автомати-
чески или вручную, а также при выбеrе турбоаrреrата
в случае отказа всех источников маслоснабжения уплот
нений. Высота установки демпферноrо бака соответст-
вует сумме минимально допустимоrо перепада давлений
масла и rаза и падения напора в трубопроводе от бака
к уплотнениям. Труба над баком, в которой при нор.
мальной работе находится уровень масла, соединяется
с rазовым объемом reHepaTopa (через полость rидро-
затвора, заполненную водородом). Сифонный перелив
масла предотвращается либо при помощи BToporo тру-
бопровода над баком (ЛЭО «Электросила»), либо при
помощи специальноrо противосифонноrо обратноrо кла.
пана (завод «Электротяжмаш»).
Для проrрева масла в демпферном баке все масло,
поступающее к уплотнениям, или часть этоrо масла про
пускается через бак, что соответствует последовательнои
или последовательно-параллельной схемам подключения
бака. Очень важно соrласовать внутренний диаметр
трубопроводов и арматуры от бака к уплотнениям с дли-
НОЙ трубопроводов и с расходом масла. В противном
случае потери напора на пути масла от бака к уплотне-
ниям при резервировании MorYT оказаться недопустимо
высоки. Например, диаметр Ду===50 мм совершенно не-
достаточен при длине трубопроводов 40 м и более и рас.
ходе масла 180 л/мин и более, так как потери напора
в этих условиях превысят перепад давлений масла и во.
дорода, т. е. при подаче масла от демпферноrо бака дав.
ление уплотняющеrо масла на входе в уплотнения сни.
зится до давления водорода.
Основные высотные отметки установки демпферных
баков даны на рис. 4 и в табл. 1. Диаметры трубопро-
водов и арматуры, приведенные в табл. 2, соrласованы
с длиной трубопроводов и с особенностями подключения
демпферных баков на различных типах [енераторов
l5
а:,
е
о
'"
/3
б
б
"'<
2
12
Рис. 4, Присоединение демпферно
то бака с постоянным протоком
масла через бак.
1 демпферный бак; 2 реrулятор
давления уплотняющеrо масла; 3. 4
реле уровня; 5 7, 9 11 запорные
вентили; 8 дроссельная шайба; 12
сливной маслопровод из иодшипников;
13 установка дроссельной шайбы при
последовательно-параллельной схеме
подключения бака. Высотные отметкн
А, Б, В, r, Д, диаметры трубопроводов
а, б, в, 2, д# е и вентилей указаны
в табл. 1 и 2.
t(}
д'еJtяет систему маслопроводов, находяtцуюся под дaВJtё-
нием водорода, от остальной системы маслоснабжения.
Клапан обеспечивает автоматический выпуск масла из
rидрозатвора и реrулирует уровень масла, предотвра.
Таблица 1
Высотные отметки установки демпферноrо бака (рис. 4) [16]
Тнп reHepaTopa I А. мм I Б, мм I В, мм
ТВ 60 2 ТВФ.60 2 ТВФ.63-2
ТВФ.IОО 2, ТВФ 120 2 '
TBB-165.2, TBB 200-2,
TBB 200 2A, TBB 320-2
П'В 200, П'В-200М, TCB 300
4000
6000
6000 7000
6000 2000
5000 6000 2000 4000
5000
При м е ч а Н и е" Для reHepaTopOB серий тв, ТВФ. твв верхнее реле уровня 3
(РИС. 4) располаrается выше верха бака, причем раССТШlНие Д=о400 мм. а для reHepa-
торов серии TrB Ha уf10rше и,пи ниже верха бака н Д==O 20 M.'\II. ДЛН всех I'еператоро'В
НИЖнее реле уровня расrlOлщ"аетс" ниже верха бака. r=o60+7U мм.
Таблица 2
Диаметры тру50ПР<'ВОДОВ и арматуры, соrласованные с длиною
трубопроводов и схемами подключения демпферных баков, мм
(условный проход) [16]
Тип
reHepaтopa
а
I б I в I d
TB 60.2,
ТВФ-60.2,
ТВФ.63.2,
ТВФ.I00.2,
ТВФ.120.2
TBB 165.2
TBB 200.2:
TBB 200-2A
TBB 320 2
TCB 200,
тсв...200М,
Tr8--300
Схема присоединения
I Компоновка I
машинноrо
зала
для электростанций с закрытыми и открытыми машин-
ными залами. Предусмотрено оптимальное соотношение
общеrо расхода масла и той ero части, которая пропу.
скается через бак (для последовательно.параллельной
схемы). В некоторых случаях оrраничение расхода мас-
ла, идущеrо помимо бака,
достиrается при помощи
дроссельной шайбы
(рис. 4).
Объем демпферноrо
бака оrраничен (1 ,5
2 м 3 ), поэтому, если нор.
мальное ма.слоснабжение
прекратилось и восстано-
вить ero не удае1'СЯ, рабо
та етсхем асиrн ализа ции
и защиты, которая обес
печиваRТ своевременное
отключение и останов
турбоаrреrата. В процес-
се TaKoro останова масло
к уплотнениям подается
от демпферноrо бака.
После демпферноrо ба-
ка масло поступает непо
средственно к уплотнени-
ям через трубопровод,
разветвляющиЙся на обе
стороны турбоrенератора.
Из уплотнений масло
сливается по двум путям:
1) в сторону воздуха в ка р-
тер опорноrо, подшипника
(TBB-165 2, TBB-200 2, TBB 320 2, ТВВ-500-2, trB-200,
trB-300) либо в воздушную камеру уплотнения, отде-
ленную от картера опорноrо подшипника маслоулови.
телем (ТВФ-60-2, ТВФ-IОО-2); 2) в сторону водорода
в камеру, отделенную от корпуса [енератора маслоуло
вителем. Масло, сливающееся в сторону воздуха, попа.
дает в общий сливной трубопровод подшипника турбо.
arperaTa и возвращается в rлавный маслобак. Масло,
соприкасающееся с водородом, проходит через смотро.
вые фланцы или маслоконтрольные патрубки и попада-
ет в rидрозатвор с поплавковым клапаном, который 01'-
Последовательная Закрытая
Последовательно па- То же
раллельная
Последовательно-па . .
раллельная, но при
наличии дроссель-
ной шайбы 8 диа-
метром 15 мм (рис. 4)
Последовательная Закрытая
Последовательно па- То же
раллельная
То же Открыт ая
Последовательная Закрытая
Последовательно-па То же
раллельная
Последовательная Закрытая
50
40
50
70
50
50
50
50
50
70
50
50
50 80 50 70
40 70 50 50
40 90 70 70
50 80 70 70
50 70 70 50
50 70 70 70
При м е q а н и е. Для всех reHepaTopoB 2=040, е=о25 мм (РИС. 4).
17
Щйя llереполнеiJ.ие ПlДрозатвора, слИ1ШЫХ маслопроводов
и слив масла в [енератор. Обычно применяются rидро-
затворы типов зr-зо и зr-500. На турбоrенераторах се-
рий ТВФ и ТВВ устанавливается один rидрозатвор (на
[енераторах последних выпусков зr.500); на турбоrе-
нераторах серии TrB два rидрозатвора типа зr-зо:
рабочий и резервный. Из rидрозатворов масло попадает
в сливной маслопровод подшипников и rлавный масло-
бак. Поскольку это масло насыщено водородом, то для
удаления водорода, выделяющеrося из масла, предусмо-
трены вытяжная труба в верхней точке сливноrо масло.
провода (со стороны возбудителя) и вытяжной венти.
лятор (ТВФ и ТВВ), а кроме Toro, вытяжной вентилятор
для отсоса rаза из rлавноrо маслобака (ТВФ, ТВВ и
TrB).
Схемы маслоснабжения уплотнений турбоrенерато-
ров совершенствовались в процессе эксплуатации, при-
чем устанавливались более надежные реrуляторы, rидро-
затворы, упрощались коммуникации, исключалось
лишнее оборудование (например, бак arperaTa масло-
снабжения, продувочные бачки, маслоочистительное обо-
рудование) .
Приведенные' выше схемы маслоснабжения уплотне-
ний соответствуют современным требованиям, чертежам
заводов-изrотовителей и не содержат некоторых элемен-
тов, которые еще имеются в схемах [енераторов старых
выпусков. Одна из таких схем показана на рис. 3, е.
Описанные схемы применимы и для однопоточных
цилиндрических уплотнений" которые при правильном
проектировании и высококачественном исполнении не
нуждаются в маслоочистительном оборудовании. Прин-
цип действия и присоединение маслоочистки показаны
в [4]. Схемы маслоснабжения двух. и трехпоточных
цилиндрических уплотнений, а также торцевых уплотне-
ний с отодвиrающимися вкладышами здесь не описаны,
поскольку reHepaTopoB с такими уплотнениями мало,
схемы маслоснабжения их весьма разнообразны, но
основные элементы и их назначение те же, что в выше-
приведенных схемах.
Компоновка и размещение систем маслоснабжения
в процессе эксплуатации также претерпели ряд измене.
ний. В настоящее время основное оборудование описан-
ных выше схем маслоснабжения располаrается в машин-
ном зале следующим образом, Маслонасосы, инжектор,
8
маслоохладитель, фильтры находятся обычно на нуле-
вой отметке. Реrуляторы давления масла с вентилями
на присоединенных к реrуляторам трубопроводах разме-
щаются на девятой отметке, т. е. на площадке обслужи.
вания [енератора. Расположение вентилей такое, чтобы
обеспечивал ась возможность удобноrо отключения и
включения реrуляторов в работу с одновременным на-
блюдением за показаниями манометров.
Поплавковый rидрозатвор зr.зо располаrается не-
сколько ниже отметки [енератора на специальной пло-
щадке. Там же, в старых схемах, выше rидрозатвора
размещался бачок продувки (позднее исключен из
схем). Маслоконтрольные патрубки (или бачок продув.
ки), используемые для контроля расхода масла, сливаю.
щеrося в сторону водорода, располаrаются и освещают.
ся так, чтобы слив масла с обеих сторон был отчетливо
виден с площадки [енератора, т. е. с девятой отметки.
Демпферный бак в виде трубы диаметром 0,5 0,8 м
и длиной 5 6 м устанавливается rроизонтально на сте.
не машинноrо зала между колоннами ряда А. Для
электростанций с открытой компоновкой демпферный
бак устанавливается в районе котла, что весьма удли-
няет трассу трубопроводов.
Для обеспечения надежноrо слива масла из уплотне-
ний, предотвращения переполнения системы и наруше-
ния связей трубопроводов сливной системы со стороны
водорода с rазовым объемом [енератора все трубопрово-
ды должны иметь уклон в сторону слива. Не допускают-
ся резкие изменения диаметра и петли, за исключением
тех мест, rде предусматриваются петлевые затворы. На-
пример, петлевой затвор делается на одном из сливных
трубопроводов, присоединенных к rидрозатвору, чтобы
не допустить циркуляции rаза через сливную систему,
которая мо)кет происходить вследствие различия стати-
ческих давлений rаза с двух сторон [енератора. Такая
циркуляция приводит к систематическому попаданию
масла внутрь reHepaTopa.
Присоединение демпферноrо бака к напорному мас-
лопроводу должно производиться не менее чем за 1
2 м до разветвления трубопровода к уплотнениям каж-
дой стороны [енератора, чтобы масло, несколько остыв-
шее в баке, успело смешаться с rорячим, подаваемым
помимо бака при последовательно-параллельной схеме.
Между баком 11 уплотнениями следует предусматривать
19
дренажную линию с вентилем Дуi=== 10..;-.15 мм для пред.
пусковоrо проrрева масла в баке, т. е. для прокачки
масла со сбросом ero в сливной маслопровод (рис. 3, a
в, 17). Этот вентиль открыт только на остановленном
[енераторе при необходимости проrрева.
ление. Давление уплотняющеrо масла равно давлению
rаза плюс заданный изrотовителем перепад давлений
масла и rаза. Усилие от уплотняющеrо MaC.ТIa может
быть как наrружающим, так и разrружающим вкладыш,
т. е. зависит от конструкции.
2. УСЛОIВИ'Я эксплу АТАЦИ'И УПЛО,ТНЕНИЙ,
СХЕМ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ И вспомоrАТЕльноrо
ОБ'ОРУДОIВАНИЯ
Основные эксплуатационные параметры уплотнений
турбоrенераторов
Эксплуатация уплотнений турбоrенераторов xapaK
теризуется рядом параметров, часть которых постоянно
или периодически контролируется (см. 3). Значения
параметров и характер их изменения при меняющихся
условиях эксплуатации зависят от конструкции уплотне-
ний, от схемы маслоснабжения, от основных размеров
узла, от давления rаза в корпусе [енератора, от качест-
ва изrотовления, сборки и наладки узла уплотнений.
Часть параметров явдяется независимой, часть зависит
от одноrо иди нескольких независимых параметров. Не-
зависимыми параметрами являются давдение rаза и
масда, диаметр упорноrо диска ротора и частота враще-
ния вала, rеометрия клиновой раздедки баббита вкдады-
ша, rабариты уплотнения и размеры площадей, на ко-
торые действуют давдения масла и rаза. От этих веди-
чин зависят описанные ниже пара метры, которые
непосредственно характеризуют режим работы уплотне-
ния.
Н аrрузка на вкладыш торцевоrо уплотнения, ИЛИ
усилие, прижимающее вкладыш к упорному диску рото-
ра (Р на рис. 1). Наrрузка на вкладыш скдадывается
из усилия, обусдовденноrо избыточным давдением rаза
в корпусе [енератора, усилия пружин, усилия, обусдов-
ленноrо давлением уплотняющеrо масла, а ддя двухпо-
точных уплотнений усиди я, обусдовленноrо давдением
прижимающеrо масла. Конструктивные особенности
уплотнений разных типов [енераторов показаны на
рис. 5. Естественно, что составляющие усилия «от rаза»
и «от масда» пропорциональны давлениям rаза и масда
И площадям торцевых поверхностей, параддельных упор-
ному диску ротора, на которые осуществдяется это дав.
20
а)
6)
2 3 12
о)
И}5
i-'l
/f
1/f
9
5
2
Рис. 5. Торцевые уплотнения турбоrенераторов.
а уплотнение турбоrенераторов TfB-200. trB-300; б то же ТВВ-165-2.
ТВВ-200-2; в то же ТВВ-320-2. ТВВ-200-2А; 2 то же ТВФ-1О0-2. ТВФ-60-2;
1 корпус (обойма) уплотнения; 2 вкладыш уплотнения; 3:-- уплотняющее
резиновое кольцо; 4 наружный щит reHepaTopa; 5 упорныи диск ротора;
6 пружина; 7 маслоуловитель rребенчатоrо типа; 8 пластикатовая днаф-
parMa; 9 крышка опорноrо подшипника; 10 упорное кольцо вкладыша; 11
уплотняющий щиток; 12 стопор от проворачивання вкладыша; 13 изоля-
ционная прокладка; 14 приставное кольцо.
Усидие пружин обычно неведико сравнительно с дру.
rими составдяющими наrрузками. Пружины предназна
чены ддя создания начадьноrо усидия в период монтажа
и при незначитедьном давдении rаза в корпусе в тех
случаях, коrда давдение масла не участвует в создании
наrрузки на вкдадыш.
21
о
r:05 ( 1/1 мм
Рис. 6. Расчетная зависимость от-
жимающеrо усилия Р от МИIIИ
малыIOЙ толщины масляной плен-
JШ 17 ми }! В торцевом уплотнении.
а для ВКJlадыша с КЛИНОВЫМИ ПЛО
IЦ<lдками на баббите при h MaHc ==<
I!мин+б; б для вкладыша с изно
IОС'НI-IОЙ баббИТОROI':'r поверхностью, т, с.
h M а Н:С ==h мин И 6==0, а также для вкла
дыша с конической поверхностью без
уклонов в сторону двнження; б rлу
бинз скоса клиновой площадки; v
нанравленне вращення упорноrо диска
ротора; F соответственно усилие, при
жимаЮll!;ее вкладыш к упорному диску
ротора; h Раб минимальная толщина
масляной пленки между вкладышем н
унорным диском при рабочем режиме
работы уплотнения; 1 контур поверх:
ности баббита вкладыша; 2 упорнын
диск вала ротора.
лия зависит только от даВJlения УПJ10тняющеrо маСла
на входе и на выходе из масляноrо слоя и от площади
поверхностей без уклона.
Толщина масляной пленки между вкладышем и ва-
лом, при которой уравновешиваются наrрузка на тор-
цевой вкладыш и отжимающее усилие в слое масла,
является одним из важнейших параметров, определяю-
щих работу уплотнения. Уравновешивание наступает
обычно при толщине масляноrо слоя 0,05 0,12 мм. За.
висимость усилия в масляном КJlине от толщины масля.
ной пленки в торцевом уплотнении обеспечивает способ-
ность вкладыша следовать за валом в аксиальном
направлении, т. е. способность вкладыша самоустанавли-
ваться.
При пусках и остановках турбоаrреrата, при наборе
и снижении электрической наrрузки турбоrенератора
происходят перемещения вала ротора в осевом направ-
лении вследствие температурноrо удлинения роторов
турбины и [енератора, меняется положение упорных
дисков вала относительно корпусов уплотнений. При от-
ходе упорноrо диска от баббитовой поверхности вкла-
дыша увеличивается минимальная толщина масляноrо
слоя и снижается усилие в масляном клине. Равновесие
усилий, действующих на вкладыш, нарушается, появля-
ется разность усилий, прижимающих вкладыш к упорно.
му диску, +АР (рис. 6). Коrда эта разность превзойдет
усилие трения вкладыша в корпусе, вкладыш сдвинется
и последует за валом.
Приближение упорноrо диска к валу при водит
к уменьшению толщины масляноrо слоя и к возраста-
нию усилия в масляном клине. Неуравновешенная
разность усилий AP (рис. 6) отжимает вкладыш от
вала, преОДQлевая усилие трения.
ПОСКОЛLКУ масляный клин имеется на каждой из
шлощадок с уклоном и усилие в клине зависит от мини.
мальноrо расстояния площадки от упорноrо диска, то
вкладыш с множеством площадок обладает своЙством
самореrулирования от перекосов. Очевидно, что эта
способность вкладыша может быть сведена «на нет»,
если велики силы трения вкладыша в корпусе. Способ-
ность вкладыша самоустанавливаться ухудшается, если
зависимость отжимающеrо усилия от толщины масляноЙ
пленки имеет ПОЛОl'ий характер и АР слишком мало,
например для вкладыша с конической разделкой, без
23
Таким образом, наrрузка на вкладыш уплотнения,
в общем случае, зависит от избыточноrо давления rаза
в корпусе [енератора, от перепада давлений уплотняю-
щеrо масла и rаза, от площадей торцевых поверхностеЙ
ВI\ла,n'ЫПIа, соприкасающихся с маслом и rазом, от уси-
лия пружин. При номинальных давлениях масла и rаза
наrрузка на вкладыш уплотнения достиrает 1200 Krc
для I'eHepaTopoB серии ТВФ, 3000 3500 Krc для [енера-
1
!(iiC и I Z
/I//;/;// / / / ,///A ,'/
3000
F .l.800 ,К8С
10ПО . .
20{Ю
ТОрОЕ серии ТВВ 'и 2300 2700 Krc для [енераторов се-
рии TrB [2]. Допустимые колебания давления водорода
0,l O,2 Krc/cM 2 незначительно влияют на указанные
зна чения наrрузки, изменяя ее на 5 8 %.
Наrрузка на вкладыш торцевorо УПJIотнения ypaBHO
вешпвается отжимающим усилием, возникающим в слое
масла между ВI(ладышем и упорным диском вала. Это
усилие обусловлено как I'идростатическим давлением
(в канавках и па плоских поверхностях, параллельных
упорному диску), так и rидродинамическим давлением
(на площадках с уклоном в направлении вращения,
т. е. 1\ масляном клине). rидродинамическая составляю-
ЩШI УС:fЛИЯ, отжимэющеrо вкладыш от упорноrо диска,
тем больше, чем больше окружная скорость диска
(т. е. чем больше диаметр и частота вращения) и чем
больше суммарная площадь площадок с уклоном. Уклон
также влияет на усилие. Кроме Toro, усилие в масляном
клине тем больше, чем меньше толщина масляной плен
ки h мин (рис. 6). rидростатическая составляющая уси-
22
уклонов 13 направлении вращения вала, а tакже ДЛ5.1
изношенноrо вкладыша (кривая б на рис. 6).
Поток масла в торцевом уплотнении наrревается и
уносит часть тепла,выделяемоrо за счет трения в слоях
масла между вращающимся валом и неподвижным
вкладышем. Друrая часть выделяемоrо в масле тепла
идет на HarpeB баббита вкладыша.
При постоянных частоте вращения вала, давлении
масла, наl'рузке на вкладыш толщина масляной пленки
между вкладышем и валом определяет расход масла,
а также HarpeB масла и баббита вкладыша. Приближен
но можно считать, что расход масла прямо пропорцио-
нален кубу' минимальной толщины масляноЙ пленки,
а потери мощности на трение в слоях масла обратно
пропорциональны той же толщине пленки. Поскольку
HarpeB масла в уплотнении прямо пропорционален по
терям мощности и обратно расходу масла, то очевид-
но, что HarpeB масла обратно пропорционален четвертоЙ
степени толщины масляноЙ пленки.
Общий расход масла (на два уплотнения) в Topцe
вых уплотнениях турбоrенераторов мощностью 100
300 МВт обычно находится при номинальном режиме
в пределах соответственно от 100 до 250 л/мин. В про-
цессе эксплуатации расход масла может меняться как
с изменениями толщины масляной пленки при переме-
щениях вала, связанных с изменениями электрической
наrрузки arperaTa, так и вследствие износа баббита
вкладыша. Износ баббита, выражающийся в уменьше-
нии толщины баббита, в увеличении площади баббитовой
поверхности, параллельной упорному диску, и в посте-
пешIOМ исчезновении площадок с уклоном, приводит
К значительному уменьшению общеrо расхода масла
в уплотнении. ЭТО объясняется уменьшением площадок
с «масляным клином», а следовательно, и отжимающеrо
усилия в слое масла, что ведет к уменьшению толщины
масляной пленки. Очевидно, что интенсивный износ баб-
бита приводит также и к значительному росту HarpeBa
масла и баббита.
При пусках и остановах турбоаrреrата расход масла
также значительно меняется, поскольку отжимающее
усилие в масляном клине, а следовательно, и толщина
масляной пленки зависят от частоты вращения вала
ротора (рис. 7). Изменение расхода масла оказывает
существенно влияние на работу реI'улирующей аппара-
24
туры и режим подачи масла.
Уменьшение расхода масла
при останове турботенерато-
ра сопровождается уменьше
нием ПОТерь напора, увели-
чивается давление масла
после маслонасоса перед
реrулятором давления мас- 200
сла. В этом переходном
режиме перепад давлений
масла и водорода, обеспе-
чиваемый реrулятором, не-
сколько завышается. Это
не представляет опасности
для уплотнений, напротив,
улучшает их работу, увели-
чивая усилие, отжимающее
вкладыш от вала в условиях
резко падаюш:еrо I'Iщродина-
мичеСКОl'О давления в слое
масла.
Температура баббита вкладышей является контроли-
руемым параметром для уплотнений торцевоrо типа.
Эт'от параметр характеризует состояние ВIсладышей,
поскольку зависит от всех остальных параметров Ha
rру.зки на ВКЛадыш, давления масла, расхода масла,
rеометрии и состояния клиновой разделки, толщины ма-
С.'lЯНОЙ пленки и т. д. Для уплотнениЙ цилиндрическоrо
типа обычно измеряется не температура баббита, а тем.
пература мас.па, слпвающеrося из уплотнений, которая
также характеризует лишь часть тепла, выделяющеrося
в масле вследствие вращення вала.
Температура баббита и масла, сливающеrося из
уплотнениЙ, повышается вместе с повышением темпера.
туры масла на входе :в уплотнения. Собственно тепловое
состояние вкладышеЙ характеризуется разностью темпе-
ратур баббита и входящеrо масла или температур сли-
вающеrося и входящеrо масла, но поскольку температу-
ра входящеrо масла нормируется (40 450C), то показа-
телем паrрева является температура баббита и масла.
Для цилиндрических уплотнениЙ (рис. 8) наrрузка
на вкладыш равна массе вкладыша, т. е. весьма неве.
лика. Уранповешивапие ее происходит за счет весьма
небольшоrо ЭI сцентрицитета кольца вкладыша относи-
:\ 3Щ) 25
об/МI1!! П
600 3000
л q
о
t
10
M/1H
Рис. 7. rрафик изменения об-
щеrо расхода масла Q в уплот-
нениях и частоты вращения
ротора п в процессе аварии-
lIoro выбеrа турбоrенератора
ТВФ-100-2 [18].
1........... суммарное количество масла,
поданное На уплотнения из де1\'IП
ферпоrо бака; 2 частота вращенпя
ротора.
тельно вала, причем в верхней зоне вкладыша создается
масляный клин, в котором развивается rидродинамиче-
ское усилие, уравновешивающее вкладыш. Толщина ма.
сляноrо слоя между ВКJIаДЫillСМ и валом обусловлена
разностыо их ДIlаметров и может существенно изменять-
ся только за счет износа баббита вкладыша. Сближение
вкладыша и вала может происходить лишь на неболь-
а)
)
работы [енераТора и условий работ УIlлотнений. Зна-
ние достоинств и недостатков каждои конструкции поз-
воляет обеспечить правильную эксплуатацию.
Нормальный режим работы при номинальном давле-
нии водорода в корпусе I'eHepaTopa, номинальной часто.
те вращения и подаче масла к уплотнениям при номи-
нальном давлении не должен существенно различаться
для уплотнений торцеВОIО и цилиндрическоrо типа. Од-
нако некоторые отличин М()['УТ бып>. При одинаковых
давлениях масла и водорода, при одинаковоЙ ширине
уплотняющеrо пояс!(а расход масла в сторону водорода
в уплотнеНIIИ цилиндричеСКОI'О типа может оказаться
I'ораздо больше, чем в торценых УШIOтнениях. Это
объясняется двумя причина ми. Первая причина заклю-
чается в том, что в торцевом уплотнении в слое масла
на пояске развивается цС'нтробежное противодавление,
которое тем больше, чем больше разность внешнеrо и
BHYTpeHHero диаметров пояска. Это противодавление
существенно уменьшает расход масла в сторону водоро-
да и может снести ero почти до нуля, если станет ра,вным
перепаду давлений масла и водорода.
Вторая причина заI(JIIOчается в том, что зазор между
вкладышем и. валом в uнлиндрических уплотнениях
часто бывает значительно больше, чем в торцевых, из-за
повышенной вибрации вала, которая расколачивающе
воздействует па баббитовую заливку вклаДыша.
Обе эти причины особенно ярко проявлялись в ци-
линдрических уплотнениях cTaporo типа, которые уста-
навливались отечественными заводами на турбоrенера-
торах серии ТВ и предназначались для номинальноrо
избыточноrо давления ВОДОрОДа O,03 O,5 Krc/cM 2 . Рас.
ход масла в этих уплотнениях был настолько велик, что
нельзя было обойтись без установки вакуумной очистки
масла.
Масло, соприкасающееся с водородом, распыляется
вращающимся валом, и при этом из масла выделяется
растворенныЙ в нем воздух (до 10 % объема масла,
см. [2] ). Это единственный источник попадания воздуха
в корпус [енератора, находящийся под избыточным дав-
лением водорода. Сливающееся масло уносит поrлощае-
мый им водород (до 7% объема [2]) в систему масло-
снабжения.
Воздух,
уплотнений,
3*
непрерывно поступающий с маслом из
накапливается в сливной камере уплотне-
27
r"
.
10
/!-
J
С/Т?Dр{}/(1]
3Сi!f:раП?r)jJl1
' 1
.
Рис. 8. ЦИЛИIIДРНЧССКИС УПЛОТIlсння турбоrснераторов.
а КОНСТРУКЦИЯ однопоточноrо цилиндрическоrо уплотнения [21]. разработан-
ная ЦI(Б rлаПЭllерrоремонта Nlинэнерrо СССР; б КОНСТРУКЦия трехпо-
точноrо уплотнения. разработанная предприятием «NlOC HepropeMOHT»; 1 вал
ротора; 2 вкладыш уплотнения; 3 промежуточныи ОРПУС уплотнения
(самоустаН<Jв.1ивающаяся обойма); 4 КОРПУС уплотнения, 5 УlIлотняющее
резиновое кольцо; б маслоуловитель; 7 камера для водородноrо потока
масла; 8 ka-r.Iера для воздушноrо потока масла; 9 камера для масла, ОТ:
жимающеrо вкладыш в сторону водород"а; 10 КОРПУС опорноrо подшипннка,
11 уплотняющий щиток; 12 наружныи щит reHepaTopa.
той площади при ОСТ.1IIоне турбоаrреrата, поскольку
rидродинамическое усилие в масляном клине зависит от
частоты вращения и снижается до нуля при останове.
Особенности работы уплотнеНIНН торцевоrо
и ц'ипиндрическоrо "ипов. Основные требоваН1ИЯ
Конструктивные отличия уплотнений торцевоruо и
цилиндрическоrо типов определяют ряд особенностеи ра-
боты тех и друrих. Эти особенности прежде Bcero прояв-
ляются в эксплуатациониой надежности уплотнений и
в том, как надежность зависит от изменений реЖI1М'!
26
!IИЙ, смешивается с IЗ0ДОрОДОМ, I3СJlсдствие че['о чистота
водорода постепенно снижается. Чистота водорода оце-
нивается процентным содержанием водорода в корпусе
reHepaTopa и должна поддерживаться на уровне [4, 8]:
а) не ниже 98 % в [енераторах снепосредственным
охлаждениеl\I обмоток;
б) не ниже 97% в I'CHepaTopax с I<ocBeHHbIM охлаж.
нием обмоток, раБОТ<JЮЩИХ с давлением водорода
0,5 Krc / см 2 и выше;
в) не ниже 95% в п:нер<Jторах с косвенным охлаж
дением, работающпх с даплеlIием водорода ниже
0,5 Кl'C/CM 2 .
Снижение чистоты водорода приводит к росту потерь
мощности в [енераторе (вентиляционных потерь).
Особенно интенсивно водород заrрязняетс'Я воздухом
в сливных камерах УIIлотнений. Поэтому 13 этоЙ зоне,
а также в трубопроводах II емкостях сливной системы
(продувочные бачки, rидрозатворы) нормируется пре-
дельное содержание Кlююрода не более 2 % [4].
Восстанавливается и поддерживается чистота водо-
рода путем продувки [енератора чнстым водородом. При
этом расход водорода будет тем больше, чем больше
расход масла в сторону водорода и чем выше требова-
ния к чистоте водорода. rазовая система [енератора
требует реrулярных подпиток водородом для восполне-
ния естественных утечек. Расход водорода на подпитку
и продувку нормируется: максимальный суточный рас-
ход водорода, необходимый для поддержания норматив-
ных значений да,вления и чистоты водорода в корпусе
и rазомасляной системе, не должен превышать 10%
общеrо количества водорода в корпусе [енератора, а су-
точная утечка водорода из [енератора не должна превы.
шать 5% общеrо объема водорода в корпусе reHepaTo.
ра [8, 9].
Наиболее экономичным режимом эксплуатации
является такой, при которой восполнение естественных
утечек, т. е. подпитка [енератора водородом, одновре-
менно поддерживает и чистоту водорода в [енераторе
на требуемом уровне, так что продувки не требуется.
Для этоrо должно \Выдерживаться определенное соотно-
шение между расходом водорода и расходом масла
в сторону водорода.
Приближенно это соотношение может быть выраже
но следующим образом: расход масла (л/мин) должен
28
Бы1ь примерно в 5 раз меньше СУТОЧIIOI'О расхода 130;Щ
рода (м 3 / сут) для п редельноii '!Истоты водорода 97 %
[1] и примерно в 7 раз меньше той же величины для
предельной чистоты водорода 98 %. Ниже представлены
рассчитанные по указанному выше соотношению данные
о допустимых расходах масла, л / мин, в сторону водоро-
да для различных турбоrенераторов:
ТВ2-30-2, твс зо. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,5
ТВ-50-2, ТВФ-60 2, ТВФ 6З,2, ТВФ-IШИ, ТВф J O,2 .1,0
ТВ-60,2, TBB 165,2, TBB,200 2, ТВВ-200,2А . . . . . . 1,5
TB2 100,2, TrB,200, тrв,зоо, TBB-320 2. . . . . . . . 2, О
TB2 150 2 .................... . 3 , О
Таким образом, экономичная ЭКСПJlуатацип с точки
зрения чистоты и расхода водорода обеспечивается при
расходах масла, соприкасаЮЩСI'ОСЯ с IЗ0;1,0рОДОМ, ]]ОРЯk
ка 1 2 л/мин. Эти величины МОI'ут быть вдвое больше,
если ориентироватьсн па общиЙ расход водорода 1 О %
rазовоrо объема.
LLилиндрические уплотнения старых типов не моrли
обеспечить столь малые расходы масла. Поэтому была
необходима маслоочистительная установка, в которой
имелся вакуумный отсек для удаления воздуха из мас,
ла перед подачей масла в уплотнения. Эта установка
на турбоrенераторах с рии ТВ не была рассчитана на
большие расходы масла и не обеспечивала вакуумиро
вание масла при повышенных давлениях водорода. He
достатки маслоочистительной установки, маслореrули-
рующей аппаратуры, а также недостатки самих уплот
нениЙ (большой паразитный поток масла между
вкладышем 11 корпусом, утечки водорода через уплот-
нение, жесткое закрепление вкладыша на турбоrенера-
торе типа ТВ,50-2 и т. п.) исключали возможность по.
вышения давления водорода в корпусе reHepaTopa.
Разработка и внедрение уплотнений TopIIeBoro типа,
позволявших обеспечить весьма малый расход мас,Т]а
в сторону водорода, а следовательно, и высокую чистоту
водорода без маслоочистительноЙ установки, примене-
ние в схеме маслоснабжения реrулятора давления Mac
ла прямоrо действия и инжектора в качестве OCHoBHoro
источника маслоснабжения [2] создали условия для пе-
рехода к эксплуатации турбоrенераторов при повышен-
ном давлении водорода. Реконструкции уплотнений
и систем маслоснабжения, выполненные на турбоrене-
раторах старых типов мощностью 25 100 МВт, позво
29
ЛИ/IИ повысить избыточное дзвлеIlие водорода IЗ KoprlY-
сзх этих машин до 1 2 ю'Сjсм 2 . На новых типах
reHepaTopoB, в том числе и на [енераторах с непосред-
ственным охлаждением обмоток мощностью от 60 до
300 МВт С избыточным давлением водорода 2 4 KrcjcM 2 ,
заводы-изrотовители применяли только торцевые уплот
нения и усовершенствованные схемы маслоснабжения.
Хорошо зарекомендовали себя двухкамерные (двух-
поточные) УПЛОТlIеш/Н торцевоrо типа [2], в которых
возможна некотора н реl'УJIИlJOВI\3 усилия, п рижимз юще-
[о вкладыш к в3.лу.
Наряду с этим унлотненин цшн/НдричеСКОI'О тина
и их схема маслоснабжения на ряде турбоrеператоров
ТВ2-100-2, TB2 150 2 были усовершенствованы [6], что
обеспечило эксплуатацию этих турбоrенераторов прн
избыточном давлении водорода 1 1,5 Krc j см 2 и сделало
очевидной принципиальную возможность применения
уплотнений цилиндрическоrо типа на турбоrенераторах
с более высоким номинальным давлением водорода.
Усовершенствованная конструкция УШIOтнений цилинд-
рическоrо типа была внедрена и на некоторых турбоrе-
нераторах типов ТВФ-I00-2, TBB 165-2. Специалыше
конструктивные меры обеспечили приемлемый расход
масла в сторону водорода и поддержание требуемой чи-
стоты водорода без маслоочистки.
В настоящее время уплотнения цилиндрическоrо ти-
па применены ЛЭО «Электросила» для турбоrенерато
ра мощностью 800 МВт.
ll\,,10ЖНО сказать, основываясь на отечественном и за-
рубежном опыте, что торцевые и цилиндрические уплот
нения в современном исполнении в равной степени MorYT
обеспечить rазоплотность турбоrенераторов при высоком
давлении водорода с заданным расходом масла, сливаю-
щеrося в сторону водорода. Но оба типа уплотнений
неравнозначны по надежности и требуют различных мер
для обеспечения надежности. Надежность уплотнений
проявляется прежде Bcero в сохранении работоспособно
сти при ряде изменений режима, неизбежных в процес-
се эксплуатации:
1) кратковременном или длительном перерыве Mac
лоснабжения уплотнений;
2) перемещении вала ротора;
3) изменении частоты вращения . пуске, останове.
режиме валоповорота.
30
Случайное нарушение маслоснабжения уплотнений
торцевоrо типа представляет опасность потому, что при
этом уменьшается и практически исчезает масляный
клин между баббитовой поверхностью вкладыша и вра.
щающимся упорным диском вала ротора, резко снижа.
ется усилие, отжимающее ВКладыш от упорноrо диска,
т. е. нарушается равновесие усилий. И если сохраняют-
ся частота вращения вала и усилие, прижимающее вкла-
дыш к упорному диску (давление водорода, прижимаю-
щеrо масла, пружины), то возникает полусухое трение
баббита о вал вследствие отсутствия или недостаточно-
сти охлаждающеrо потока масла. Тоrда неизбежны пе-
perpeB и выплавление баббита, а также повреждение
трущейся поверхности упорноrо диска. Процесс переrре.
ва баббита усуrубляется тем, что размяrчение ero и «за-
тяrивание» в направлении вращения вала приводят
к перекрытию маслораздаточных отверстий. Восстанов-
ление нормальноrо маслоснабжения после подплавле-
ния баббита не позволит возобновить нормальную ра.
боту уплотнений при номинальном давлении водорода,
т. е. придется остановить турбоrенератор для ремонта
упл отнений.
При нарушении маслоснабжения и повреждении
торцевых уплотнений rазошIOТНОСТЬ узла нарушается,
водород проходит в картеры основных подшипников.
Однако, поскольку вкладыши прижаты к упорным ди-
скам, зазор между вкладышем и валом снижается до
ничтожной величины, давление выходящеrо rаза значи.
телыю уменьшается, выход rаза из корпуса весьма за-
медляется. Это несколько снижает опасность аварийноrо
режима с точки зрения возможности по.жара и взрыва
ВОДорода.
Цилиндрические уплотнения, как правило, не по
вреждаются при нарушениях маслоснабжения. ЭТО MO
жет объясняться тем, что Вкладыш, оседающий на вра-
щающийся вал при нарушении масляноrо клина в верх-
ней зоне, может соприкасаться с валом лишь на
незначительной нлощади и баббит не так быстро пере
rревается. Этоrо касания может и не быть в ТО:\1
случае, если не произойдет оседания вкладыша на вал,
т. е. если усилие трения вкладыша в корпусе окажется
больше массы вкладыша. Возобновление .. нормальноrо
маслоснабжения восстанавливает работоспособность
цилиндрических уштотrrениЙ. Однако выход водорол:а
31
в картер подшипника при нарушении маслоснабжения
может быть весьма интенсивным, так как зазор между
вкладышем и валом не меняется.
Перемещения вала ротора MorYT быть двух типов:
а) вибрация вала; б) осевые перемещения вала относи.
тельно корпуса [енератора вследствие тепловоrо расши
рения, возникающие при пусках, остановах, изменениях
наrрузки.
Вибрация вала не опасна для уплотнений, если ам.
плитуда вибрации не превышает толщины масляноrо
слоя междv вкладышем и валом.
Значительная радиальная вибрация вала может YCKO
рить износ баббита вкладыша цилиндрическоrо уплот-
нения, если масса вкладыша велика, велико трение
вкладыша в корпусе уплотнения и вкладыш не может
точно следовать за валом, на котором он «плавает». Для
вкладыша торцевorо уплотнения радиальная вибрация
вала почти безопасна, но значительная вибрация вала
в осевом направлении представляет такую же опас-
ность, как радиальная вибрация для цилиндрическоrо
уплотнения. В то же время осевая вибрация вала безо
пасна для цилиндрическоrо уплотнения.
Размах осевых перемещений вала вследствие тепло-
Boro расширения тем больше, чем длиннее вал, т. е. чеи
больше мощность турбоrенератора; он составляет
2 5 мм для турбоrенераторов мощностью 25 30 МВт
и 8 19 мм для турбоrенераторов мощностью 200
300 МВт [5]. Осевые перемещения вала никак не влия-
ют на работу цилиндрических уплотнений, а от торце-
вых уплотнениЙ требуются безукоризненная подвюк.
ность вкладыша, точное следование вклаДЬШID. за упор.
ным диском ротора. Конструкция торцевоrо уплотнепия
такова, что неизбежны некоторые усилия трения (вкла
дыша и уплотняющих колец о корпус), которые пре
пятствуют скольжению вкладыша в корпусе при движе-
нии вала. Усилия трения при поминальных условиях co
ставят 30 60 Krc и MorYT значительно увеличиться
при неправильной сборке и эксплуатации. Увеличенные
усилия вызывают как чрезмерный перекос вкладыша
при ero перемещении за валом, так и застревание вкла
дыша.
Застревание (заклинивание) вкладышей опасно как
в случае, коrда упорныЙ диск ротора приближается
к баббитовой поверхности вкладыша, так и в случае,
32
j{ot'Aa он оТХодит от последнеЙ. В перпом СJlучае ВЫIIла с
ляется баббит застрявшеI'О вкладыша, а при нерекосе
поеледнеrо наблюдается также выход водорода. Во вто-
ром случае происходит прорыв (хлопок) водорода, а кро-
ме Toro, резко увеличивается расход масла на заСТРЯЕ
ший вкладыш. Увеличение расхода масла приводит
к понижению давления масла в напорной маrистрали,
к нарушенню маслоснабжения вкладыша с друrой сто-
роны корпуса I'еператора и зачастую к попреждениIO
этоrо вкладыша. Застрявший вкладыш остается непо-
врежденным.
Влияние на работу уплотнения режимов со снижен
ной частотой вращения вала (выбеr и останов турбоаr-
peraTa, длительное вращение вала механизмом валопо-
ворота) проявляется в том, что давление в масляном
клине на баббитовой поверхности вкладыша значительно
снижается, падает усилие, отжимающее вкладыш тор-
цевоrо уплотнения от упорноrо диска, уменьшается
толщина масляной пленки между вкладышем и валом
и резко снижается расход масла. Однако некоторая
смазка сохраняется и такой режим работы близок к ре-
жиму полусухоrо трения. Режим полусухоrо трения
ускоряет износ баббита вкладыша торцевоrо уплотне-
ния, причем износ накапливается при повторении подоб-
ных режимов. Износ постепенно ликвидирует КЛИНOlвые
пл щад и на баббите, вследствие чеrо равновесие уси-
лии, деиствующих на вкладыш,. достиrается при все
меньшей толщине масляной пленки. Поэтому ухудшается
режим работы вкладыша при номинальной частоте воа-
щения и номинальном давлении rаза, растет темпера-
тура баббита, снижается способность вкладыша само-
устанавливаться относительно вала, баббит выплавля-
ется при небольших нарушениях маслоснабжения и при
аксиальных перемещениях вала ротора.
Заrрязнение масла весьма ускоряет износ, особенно
в режимах с пониженной частотой вращения.
Для цилиндрическоrо уплотнения режим с понижен-
ной частотой вращения не rрозит износом, так как вкла-
дыш не прижат к валу, зазор сохраняется и, хотя рас-
ход масла уменьшен, трение жидкостное, а не полусу-
хое. Износ u баббита в цилиндрическом уплотнении,
возникающии, в основном, под действием заrрязнения
масла и вибрации, приводит не к повышению, а к пони-
жению температуры баббита из-за у!величения расхода
33
Масла через увеличиваЮЩИI1СЯ зазор. Увеличение расхо"
да масла в сторону водорода приводит к увеличению
расхода последнеrо на продувки и к попаданию масла
в [енератор.
Значительный износ баббита в цилиндрических
уплотнениях, увеличение зазора между вкладышем и на.
лом, неравномерность этоrо зазора, увеличенный расход
масла 13 С'[1Орону воздуха MorYT явиться причиной про-
пуско13 водорода через уплотнения.
Описанные особенности торцевых и цилиндрических
уплотнений объясняют более высокую эксплуатацион-
ную надежность цилиндрических уплотнений, которая
подтверждена статистическими данными. Однако учет
этих особенностей при проектировании, изrотовлении,
сборке и эксплуатации торцевых уплотнений позволяет
предотвратить ряд повреждений и обеспечить достаточ-
ную надежность этоrо типа уплотнений.
Анализ и обобщение опыта эксплуатации торцевых
и цилиндрических уплотнений позволяют сформулиро-
вать ряд общих технических требований к работе уплот-
нений и схем маслоснабжения:l) отсутствие пропусков
водорода через уплотнения; 2) обеспечение заданной
чистоты водорода при заданном ero расходе; 3) сохран-
ность деталей уплотнений и вала при нарушениях мас-
лоснабжения и возврат к нормальному режиму после
восстановления маслоснабжепия; 4) предотвращение
прорыва водорода вдоль вала при нарушении масло-
снабжения; 5) обеспечение температуры баббита вкла-
дышей торцевых уплотнений, не превышающей 75 0 С
в течение длительноrо срока эксплуатации, а цилиндри-
ческих не более 90 0 С; 6) обеспечение срока служ-
бы (ресурса) вкладыша не менее периода между капи-
тальными или расширенными текущими ремонтами;
7) предотвращение попадания масла в корпус [ене-
ра тора.
Далее даны пояснения к этим требованиям и основ-
ные условия их выполнения.
Отсутствие пропусков водорода через уплотнения.
Это требование выполняется путем соблюдения правиль-
ной технолоrии сборки и наладки уплотнений, основные
принципы которой заключаются в следующем:
а. Разъемы корпусов и вкладышей правильно собра.
ны, т. е. обеспечивается правильное соотношение разме-
ров канавок па разъемах и резиновоrо шнура, исключа-
34
ющее «закусывание» резины; выполнена масляная ка-
навка на разъемах вкладышей и т. п. [2, 5].
б. Биение и конусность упорноrо диска ротора (для
торцевых уплотнений) или цилиндрической поверхности
вала (для цилиндрических уплотнений) находятся в пре.
делах допусков, указанных в чертежах.
в. Шабровка уклонов на баббитовой поверхности
вкладыша торцевоrо уплотнения выполнена в соответст.
вии с чертежом, отсутствуют перекосы вкладыша в кор-
пусе, расходы масла в сторону воздуха не превыша-
ют заданных (это исключает возможность пропуска
водорода через маСJIЯIIЫЙ слой между вкладышем
и валом).
[. Заданный перепад давлений масла и водорода
поддерживается автоматически во всех эксплуатацион.
ных режимах, что обеспечивается прн праВ!IЛЬНОЙ на-
стройке и исправной работе применяемых в настоящее
время дифференциальных реI'УЛЯТОРОВ прямоrо дейст-
вия РПД-14 (ДРДМ-5) и ДРДМ-12М для торцевых
уплотнений, ДР ДM-20 для цилиндрических уплот-
нений.
д. iВкладыш торцевorо уплотнения леrко перемеща-
ется в корпусе, т. е. обеспечены минимальные силы тре-
ния на сопряженных поверхностях вкладыша и корпуса.
Это условие выполняется при правильном выполнении
канавки под резиновые уплотняющие кольца, коrда ис-
ключены выдавливание и защемление резиновоrо шнура.
Центровка вкладыша на сухарях, позволяющая сни-
зить неравномерность сжатия резиновоrо шнура, высо-
кое качество обработки скользящих поверхностей, дос-
таточная жесткость корпусов уплотнеНИ:"j и прочность
их крепления к наружиым щитам reHepaTopa, достаточ-
ная прочность II твердость стопоров от проворота вкла-
дышеЙ все это также необходимо для беспрепятст-
BeHHoro аксиальноrо перемещения вкладышеЙ внутри
корпусов. Недопустима коррозия деталеЙ уплотнениЙ,
возникающая при обводненном масле.
е. Обеспечивается rерметичность мест соединения
наружноrо щита [енератора и корпуса уплотнения. Это
особенно относится к [енераторам серии TrB, [де HarpeB
резиновоЙ прокладки, перекрывающеЙ зазор между щи-
том и промежуточноЙ втулкой, к которой крепится кор-
пус уплотнения, приводит к нарушению эластичности
резины и пропускам водорода в этой зоне.
35
ж. В I'идрозатворе на сливе масла из уплотнениЙ
в сторону водорода исключены заедания клапана
(РУЗ-50 в rидрозатворе ЗI' 30), которые MorYT приво-
дить к переполнению сливноЙ системы маслом либо
к прорыву водорода в сливные маслопроводы турбоаr-
peraTa.
Обеспечение заданной чистоты водорода при задан.
ном ero расходе. Это требование, определяющее эконо-
мичность эксплуатации rазомаеляноЙ системы [енерато-
ра, выполняется для всех типов уплотнений, если расхо-
ды маслuа в сторону водорода не превышают предельных
значении, соответствующих пормам па расход и чисто-
ту водорода (с. 29).
Сохранность деталей уплотнений и вала при наруше
ЮlЯх маслоснабжения и возврат к нормальному режиму
ПОС.'Iе восстановления маслоснабжения. Хотя в системах
маслоснабжения уплотнениЙ предусматривается обычно
не менее трех источников маслоснабжения, неизбежны
как кратковременные нарушения подачи масла, напри-
мер, при автоматическом включении маслонасосов (АВР
маслонасосов) , так и более длительные, например при
отказе АВР, ошибочных деЙствиях персонала, отказе
всех источников маслоснабжения с последующим отклю-
чением и выбеrом турбоrенератора. Для деталеЙ ЦИ-
линдрических уплотнениЙ нарушения маслоснабжения
не представляют опасности, опасен лишь выход BOДOpO
да вдоль вала при длительном нарушении подачи масла.
Весьма чувствительны к нарушениям подачи масла тор-
цевые уплотнения. Для преДУ1преждения их повреждений
возможны разлпчные конструктивные меры, но наибо-
лее целесообразно ДОПОЛIrителыIOС быстродеЙствующее
резервироваIПIе подачи масла в УПJIотнеIШЯ, которое
достш'ается в настоящее Время при помощи демпферных
баков в системе маслоснабжения.
При этом, учитывая оrраниченность объема демпфер-
H ro бака, выполняют схему сиrнализации и защиты,
ооеспечивающую своевременныЙ останов [енератора.
Опыт эксплуа ации показал, что демпферные баки, снаб
женные устроиствами еиrнализации и защиты, деЙстви-
тельно позволяют сохранить уплотнения и rазоплотность
reHepaTopa при аварийных нарушениях подачи масла,
при без:,rасосном останове и обеспечивают возврат к нор-
М:lJrЫ,G:r работоспособности уплотнениЙ после восстанов-
ления нормальноЙ работы системы маслоснабжения.
36
Для уплотнениЙ ЦИЛИIщрическоrо типа установка
демпферных баков также целесообразна, поскольку
предотвращает выход водорода вдоль вала reHepaTopa,
попадание ero на контактные кольца, возrорание
и взрыв.
Обеспечение допустимой температуры баббита вкла-
дышей уплотнений. Допустимая температура вкладыша
торцевоrо уплотнения ниже той, которая допустима ДЛЯ
упорноrо подшипника турбины (90 950C). Это объясня.
ется более тяжелыми условиями работы торцевоrо уплот.
нсния по сравнению с упорными подшипниками,
а также тем, что нзмерение температуры баббита торце-
Boro уплотнения производится не в самоЙ rорячеЙ зоне,
так как HarpeB запирающеrо пояска вкладыша превы-
шает HarpeB зоны «сапожков», [де контролируется тем.
пература, на 20 300c. Выплавление баббита cerMeHToB
упорных подшипников происходит при температуре ко.
лодок 130°С, следовательно, температурный запас по
предельноЙ температуре составляет для подшипника
130 95===3БОС. Исходя из изложенноrо выше способа
контроля HarpeBa в уплотнениях этот запас для торце.
вых уплотнениЙ должен быть значительно больше (не
менее чем на 20°С), что и достиrается нормированием
допустимоЙ температуры 75°С, которая проверена опы
TO:VI эксплуатации.
Температура баббита вкладышеЙ уплотнениЙ являет
ся показателем сначала качества изrотовления и сборки
уплотнениЙ, а затем степени износа уплотнениЙ. Опти-
мальная температура вкладышеЙ торцевых уплотнениЙ
находится в пределах 55 650C при температуре входя
щеrо масла 40 0 С. Такая температура обеспечив<!ется
при высоком качсстве IIЗI'отовления II сборки уплотне.
ниЙ, при неПРОДОЛЖlпелыroй эксплуатации, Iюrда сте-
пень износа баббита еще непелика.
Цилиндрические уплотнения не требуют таких боль-
ших запасов по температуре баббита с точки зрения их
надежности.
Износ баббита и приработка вклаДЫIпеЙ при отсут-
ствии Iперекосов ведут здесь к увеличению расхода Mac
.тта и снижению температуры. Поэтому предельная TeM
лература здесь может быть принята анаЛОI'ИЧНО ОСНОJЗ-
пым ПОДШiIПIшкам, т. е. 90 0 С.
Обеспечение ресурса вкладыша. Ресурс вкладыша
должен быть таким, чтобы обеспечивалась безавариЙная
37
работа уплотнений в межремонтный период, т. е. чтобы
восстановление работоспособности вкладышей моrло
ПРОИЗВОДИТЬС5I при плановых ремонтах. Постепенное сни.
жение работоспособности торцевых вкладышей в процес
се эксплуатации обусловлено износом баббита вклады-
шей, выдавливанием и деформацией резиновых уплот-
няющих колец, повреждениями шпоночноrо узла [3].
Износ баббита объясняется, в основном, наличием меха-
нических включений в масле, подаваемом в уплотнения,
и высокими удельными наrрузками на поверхности баб.
бита при пуске и останове турбоrенераторов, Коrда
ххудшаются условия смазки и охлаждения вкладышей.
1 Lца ТС'.;]ЫIа я очисТ!(а масла, исключение возможности по-
падания в уплотнения продуктов коррозии металла,
повышение перепада давлениЙ масла и водорода в ре-
жиме валоповорота позволяют уменьшить скорость из-
носа. ВыдаВ,'Iивание резины предотвращается при неболь-
шом начальном сжатии резиновоrо шнура (0,3 O,5 мм),
при центровке вкладыша в Корпусе, обеспечивающей
paBHOM pHOCTЬ уплотняеМОI'О зазора по окружности, при
высокои точности обработки поверхностеЙ вкладыша
и корпуса.
Однако все эти мероприятия пока не ПОЗВОЛЯЮТ точ-
но нормировать ресурс вкладыша. Можно считать ocy
ществимым и достаточным ресурс, равный 1 [оду экс-
плуатации или не менее чем 7000 ч работы, и планиро.
вать текущие ремонты уплотнениЙ с восстановлением
работоспособности или заменоЙ вкладышеЙ не реже
1 раза В !'ОД. ДЛЯ вкладышей цилиндрических уплотне.
ний ресурс может быть выше примерно ВДвое.
Предотвращение попадания масла И3 уплотнении
BHYTP reHepaTopa. Это требование вытекает из сообра-
жении надежности изоляции обмоток reHepaTopa и ро-
торных бандажей. Для обеспечения этоrо требования
конструкция турбоrенераторов предусматривает установ.
ку маслоуловителей между сливной камерой уплотнений
и корпусом [енератора. Однако во мноrих машинах
систематически наблюдается замасливание обмоток
в процессе эксплуатации. Масло попадает в [енератор
как при переходных режимах (переход с ВОДорода на
воздух и обратно, пуск и останов), так и при стационар-
ных режимах. Причинами являются колебания давления
масла и rаза, заПОJ1нение сливной системы маслом при
низком ЛJlВлеlfI1!I ВОДорода, низкое качество маслоулови.
38
телей, высокий расход Масла, проникновение в [енера.
тор водорода, содержащеI'О распыленное rорячее масло
(масляный туман), и конденсация этоrо масла на хоро-
шо охлаждаемых деталях [енератора. Определенную
роль иrрает объем сливноЙ камеры уплотнений, умень.
шение этой камеры приводит к более интенсивному про-
никновению масла внутрь [енератора. Однако исчерпы.
вающие объяснения причин попадания масла внутрь
[енератора и rарантированные рекомендации пока не
выработаны.
3. ПРИБОРЫ эксплу А ТАционноrо контроля,
сиrНАЛ'ИЗАЦИЯ, АВТОМАТИКА И ЗАЩИТ А
Для надежной эксплуатации уплотнений и их систе-
мы маслоснабжения необходим контроль ряда парамет-
ров. ВсоответiCТВИИ с «Правилами техническоЙ эксплу-
атации» и деЙствующими инструкциями по экоплуата-
ции и ремонту турбоrенераторов [4, 8 15] при пуске
и во время эксплуатации rазомасляных систем турбо-
reHepaTopoB контролируются: чистота и да'вление ВОДО-
рода в [енераторе, перепад давлений между УПJIOтняю-
щим маслом и водородом, давление уплотняющеrо,
а для двухпоточных уплотнений и прижимающеrо мас-
ла со стороны турбины и контактных колец, даВ,l]elIИС
и температура масла па выходе из источника масло-
снабжения уплотнений, температура масла на сливе из
уплотнений в сторону водорода, температура вкладышей
торцевых уплотнений. Для этоrо на местных щитах уста-
на'вливаются показЫ'вающие 'приборы манометры, из-
меряющие давления: rаза в [енераторе (в двух незави-
симых точках), масла во всасывающих трубопроводах
насосов уплотнений, масла в системе смазки и в системе
реrулирования перед инжектором (для [енераторов,
имеющих в качестве источника маслоснабжения инжек-
тор), масла после источников маслоснабжения уплотне-
ний перед обратными клапанами и перед реrулятором
давления масла, уплотняющеrо масла после реrулятора
давления и прижимающеrо масла (для двухпоточных
торцевых уплотнений) в уплотнениях вала на стороне
турбины и на стороне контактных колец. Устанавливает-
ся также дифференциальный манометр, измеряющиЙ раз-
ность давлений между уплотняющим маслом и водородом.
39
Величина перепада (раЗIIОСТИ) дз:вмииii Между
уплотняющим маслом и водородом является основным
показателем испра'вности системы маслоснабжения
уплотнений. Паэтому предусматривается реrистрация
этой величины наряду с 'Основным показателем исправ-
IЮСТИ I'азовоЙ системы [еlIсратора .. давлением водоро-
да в корпусе I'eHepaTopa. Кроме ТOI'О, дЛЯ турБОI'енера-
торов с непосредствснным охлаждением обмоток серий
TrB и ТВВ предписывается реrистрировап) в процессс
эксплуатации также температуры вк,'!адышей УIIJIOтне
ний и масла на входе в уплотнення, т. е. параметры,
характеризующие эксплуатационное состояние собствен
но узла уплотнений. При отсутствии РС'f'истрирующе
rо(самопишущеrо) прибара величины перепада давле-
ний масло водород, давления I'аза в корпусе I'eHepaTo
ра, температур 'ВlкладышеЙ и масла записываются пери-
одически оперативным персоналом электростанции. Пе-
риодичность за,писи зависит от типа [енератора, от про
должительности эксплуатации и указана в инструкциях
по эксплуатации. Например, для [енерат'Оров серии
ТВВи TrB мощностыо 150 300 МВт указанные вели
чины записываются каждые 2 ч. Реrистрация основных
параметров работы rазомасляной системы и уплотнениЙ
или запись их через короткие ЛРОl\Iежутки времени по-
зволяет своевременно обнаружить неисправность уплот
нениЙ и оборудспания rаЗ0масюIНОЙ системы (масло-
реrулирующей аппаратуры, насосов, ТСIIJIOобмеIIlIИКОП
и т. д.), зафиксировать динамику изменения ЭI\сплуата-
циошIOЮ состояния уплотнениЙ.
На 'Основные щиты управления (блочный щит, rлап-
ный щит) выводится предупредительная технолоrиче-
екая сиrнализация неисправности системы водородноrо
охлаждения общиЙ сиrнал, на которыЙ действуют
увеличение или уменьшение разности да:влений уплотня
ющеrо масла и водарода, понижение уровня масла
в демпферном баке, повышение или понижение давле,
ния rаза в [енераторе ро]. На месТIIЫЙ щит rазомас-
ляной системы водородноrо охлаждения выводится сиr-
нализация ПОIвышения или понижения давления прIfЖИ
мающеrо маc.rlа(для двуХ'поточных торцевых уплотне-
ний), понижения давления уплотняющеrо масла, повы
шения или понижения уровня масла в rидравлическом
;затворе, понижения чистоты водорода в [енераторе, ава-
рийноrо отключения ЭКСI'аустера на масляном баке, ав-
40
ТОМатическоrо 13 КJIIОЧетIЯ резерJ3I!оrо. MaCJIOllaCOca
уплотнениЙ, исчезновения постоянноrо тока питания
электр'Одвиrателя аварийноrо маслонасоса.
В пр'Оцессе эксплуатации [енераторов 'с водородным
'Охлаждением С'ОI'ласно r8] 'Обеспечивается автоматиче-
ское управлсние I'азома'сляноi'I системоЙ. Под этим под-
разумевается непрерывная подача масла IB упл'Отнения,
не:зависимо от ТOJ'О, вращается или неподвнжеII ротор
['енера'l'ора, с аIЗтоматическим реrулировалием во всех
режимах перепада давлений уплотняющеrо масла и !BO
дорода (а для двухпоточных торцевых уплотнений до-
9,9
J
" I 5 1F I .
ТL! I
J 1:!J
О," 0,8 1,2 с
Рис. 9. Осциллоrрамма включе-
ния резервноrо маслонасоса
уплотнений турбоrенератора ти-
па TBB-165 2. 5,"
1 давление масла перед реrуля
тором давления УПЛQтняющеI"Q Mac
ла; 2 то же после демпферноrо
бака; 3 включение электродвиrа-
тсля резерВНOl'Q маСЛQнасоса; 4
отключение рабочеrо иСТочника Ma
слоснабжения; 5 сиrнал ОТ элек.
Tj)OKOHTaKTHoro манометра.
J,f
3,!;б
о
полнительно давления прижимающето масла) и с а'вто-
матическим ,включением в работу резер!вн'Оrо и аварий-
ноro источников масласнабжения уплотнений при OT
ключении рабочеrо источника и при снижении давления
масла.
Резервный маслонасос, прнводимыЙ электродвиrате
лем переменноrо тока. включается а'втоматически при
снижении да,вления масла и замыкании кантактов
электроконтактн'Оrо манометра, установленноrо непос-
редственно перед реrулятором давления уплотняющеrо
масла. Уставка на замыкание этих 'контактов выполня
ется так, чтобы резерlВНЫЙ маслонасос включался при
снижении давления масла перед реrулятором на 1
1,5 Krc/cM 2 'ОТ рабочеrо давления. Рабочим давлением
считается та, которое 'Обеспечивается рабочим ('Основ-
4 399 41
1IЫМ) источником МаСЛОСlIаожеНШI llрИ НОМИI1аJtьнои
частоте вращения ротора I'eHepaTopa.
Такая уставка выбрана с целью как можно раньше
подать импульс на включение резерВНоrо насоса, так
ка'К при атключении рабочеr'о насоса давление падает
наст'Олько быстро, что резервный насос включится, Kor
да давление упадет на 3 5 Krc!cM 2 перед реrулятором
(рис. 9). В то же Iвремя целесообразно отстроиться 'От
снижения давления, вызванноrо, например, засорением
фильтра (до 1 KrcJCM 2 ). Электрическая блокировка обес"
печивает включение электр'Одвиrателя резервнаrо масло-
насоса при отключении электродвиrателя рабочеrо мае.
лонасоса.
Аварийный маслонасос, ПрИБОДИМЫЙ электрод:виrате-
лем постоянноr'О тока, включается автоматически от то-
[о же импульса по давлению, что и резервный маслона-
сос, но с выдержкой времени 3 с, которая не'Обходима,
чтобы предотвратить одновременное включение :двух мас-
лонасосов. Электрическая блокировка обеспечивает
включение электродвиrателя авариЙн'Оrо маслонасоса
при атключении электродвиrателей рабачсrо и резерв.
Hora маслонасосов.
Реrуляторы давления масла и демпферный бак для
резервирования подачи масла постоянно Iвключены в ра.
боту. ОТlключение этих элементов схемы маслоснабже-
ния допускается лишь 'кратковременно, на время устра-
нения неполадок.
Демпферный бак имеет оrраниченный 'Объем (1,5
2 м 3 ), котарый при прекращении подачи масла от ,источ
ников маслоснабжения ра,сходуется в течение несколь-
ких минут IПрИ номинальной частоте вращения ротора
[енератора. Поэтому, чтобы предотвратить опорожне.
ние баiка и повреждение уплотнений, предусматривает-
ся сиrналнзация уровня масла в демпферном баке. Сиr.
нализация выполняется при помощи двух реле уровня,
обычно индуктивных указателей типа УЖИ. Реле уров-
ня устанавливаются на специальной абводной трубе, KO
тарая присоединяется к переливной Tpy e над баком
и к трубе, подающей масло в демпферныи бак, вблизи
от входа последнеЙ в бак. Верхнее реле уровня должно
срабатывать при снижении уровня масла да 'верха бака
или ниже верха бака не более чем на 20 мм, Для турбо.
[енераторов ЛЭО «Электросила» выпуоков последних
лет (с 1972 [.) верхнее реле уровня должно срабаты.
42
вать при снижении масла в трубе над баком до уровня
lIe менее 400 мм выше бака. Такое различие отметок
установки BepxHero реле уровня (400 мм) не имеет прин
ципиаЛЬНОI'О значения, так как падение уровня в трубе
над баком на 400 мм происхадит за доли секунды. Ниж-
нее реле уровня срабатывает при ,снижении уровня мас-
ла 'в ба'ке на 70 мм ниже верха бака. От МОмента cpa
батывания BepxHero реле уровня проходит несколько
десятк'Ов секунд.
присрабаты'аниии верхнеro реле уровня подается
сиrнал «Уровень масла в демпферной системе низкий»
и п'ОдrотО'вляется цепь включения реле времени. Если
уровень масла в баке продолжает падать, то срабаты-
вает нижнее реле уровня, контакт KOToporo включен по-
следовательно с конта'ктом BepxHero. При замыкании
к'Онтакто:в и BepxHero и нижнеrо реле уровня замыкает-
ся цепь обмотки реле времени, которое воздействует
с выдержкай времени 20 с на технолоrичсскую защиту
турбоаrреrата. Указанная схема исключает ложную рабо-
ту защиты, поскольку общее время срабатывания пре-
вышает обычную продалжительностькраткО'временных
колебаний и понижений давления. Технолоrическая за-
щита обеспечивает автоматическое отключение турбо-
[енератора и останов турб'Оаrреrата, при этом на щите
заrораются табло «Защита» и «Нет масла на уплотне
ниях [енератора».
Для [енераторов, не имеющих инжектора в системе
маслоснабжения уплотнений, срабатывание указанноrо
выше реле времени и автоматическое отключение турбо-
arperaTa технолоrической защитой обеспечиваются так-
же и при отключении :всех маслонасосов уплотнений
(рабочеrо, резервноrо и авариЙноrо). Для этоrо блок-
контакты ЭJIектромаI'ННТI!ЫХ :пускателеЙ ЭJIеКТрОДВИI'ате
.тlеЙ насосов включаются последовательно с цепью реле
времени.
Останов турбоrенератора при снижении уровня мас-
ла в демпферном баке следует лроизводить со срывом
ва'куума турбины, чтобы уокорить лропесс выбеrа. Это
нужно не только потому, что объем бака отраничен, но
и потому, что трудно предвидеть изменения расхода
масла, неизбежные при понижении да'вления масла
в связи С'оснижением уровня ero в демпфер нам баке.
Для [енераторов серий ТВ В !I ТВФ понижение давле-
ния ведет ]( УВсличс>юrro ТОJIЩIНIЫ маСJIШЮЙ пленки
4*
43
и к значительному увеличению расхода масла в уплот-
нениях. Для всех турбоrенераторов возможно увеличе.
ние расхода масла в связи с запаздыванием вкладышей
торцевых уплотнений при аксиальном перемещении ва-
лаво время останова.
Различное и в большой мере случайное проявление
указанных факторов на разных [енераторах :приводит
К тому, что результаты
испытаний с безнасосным
остановом оказываются
различными для различ-
ных [енераторов даже од-
IIoro и Toro же типа, т. е.
в одних случаях емкость
бака достаточна для выбе-
[а, в друrих нет. Поэтому,
с одной стороны, необхо.
димо 06еспечить мини-
мальную продолжитель-
'ность 'выбеrа, а с друrой
стороны, принять меры
к оrраничению расхода
масла (см. 4). На
t рис. 10 показаны измене
б мин
ния перепада давлений
масла и rаза, частоты
вращения ротора, уровня
масла в баке в процессе
выбеrас ОТ'ключенными
источниками маслоснаб-
жения для турбоrенерато-
ра типа ТВВ-165-2. Ем-
кость бака составляла
лишь 0,85 м 3 , и масла
хватило до 1000 об/мин.
Применяемые в настоящее время баки емкостыо
1 ,5 '2 м 3 обеспечивают более продолжительную подачу
масла к уплотнениям. Следует отметить, что общая про-
должительность резервирования при выбеrе, полученная
при испытаниях, составляет от 6 мин для [енератора
ТВВ-165-2 II до 15 мин для турбоrенератора ТВФ.'10()-2
р, 18]. По-видимому, этоrо времени достаточно для то-
[о, чтобы ПСрСОIl3Л Mor припяп, меры к 'восстаповлению
нормаЛЬНОI'О маслосrrабжепия уплотпениЙ. Однако, учи-
тывая, что ,в торцевых уплотнениях при останове турбо-
[енератора возможно увеличение расхода масла, персо-
нал должен приступать к вытеснению водорода в корпу-
се [енератора, не дожидаясь полноro останова [енерато-
ра. Если есть уверенность в достаточности объема
демпферноrо бака для полноrо выбеrа турбоаrреrата (со
срывом вакуума) и возможности восстановления HOp
мальноrо маслоснабжения уплотнений, то iвытеснять во-
дород сразу, не дожидаясь. останова турбоаrреrата, нет
необходимости. Для цилиндрических уплотнениЙ рас-
ход масла может только снижаться в процессе выбеrа
с подачей масла от демпферIIоrо бака, поэтому продол-
жительность резервирования скажется больше.
При увеличении перепада давлений масла и rаза
на 0,15 0,2 Krc/cM 2 подается сиrнал «Уровень масла
в демпферной системе высокий», после чеrо припимаются
меры к предотвращению перелива масла из бака в слив-
ную систему (rидрозатвор).
Температура вкладышей уплотнений измеряется при
помощи малоrабаритных термометров сопротивления,
например, типа ТСМ.148 (rOCT 6651-59). Наиболее
полная оценка тепловоrо состояния вкладышеЙ уплот-
нений возможна при установке четырех термометров
сопротивления в вертикальной и rоризонтальноЙ плос-
костях. Необходима установка не менее, чем двух тер-
мометров, желательно в верхней и НIIжней половинах
вкладыша диаметрально противоположно. Термометры
сопротивления устанавливаются в баббитовой заливке
так, что измеряется средняя температура по длине тер-
мометра, соприкасающеЙся с Hal'peTbIM вкладышем (око-
ло 2() мм), по радиальной ДЛI!Il рабочеii rIOI)('РХI!ОСТИ
баббита. Проводка от термометра сопротивления выво-
дится через переключатсль на показываlOЩИЙ Лоrометр.
Общий расход масла в уплотнениях не контролирует-
ся. Для TaKoro контроля необходима была бы установка
измерительной шайбы с дифференциальным манометром
на напорном маслопроводе уплотнениЙ после реrулятора
давления масла. Устройство контроля общеl'О расхода
масла позволило бы лучше оценить состояние вклады-
шей [22].
Проверяется только расход масла в сторону BOДOpO
да, который оказывает значительное влияние на чистоту
водорода в корпусе [енератора. Проверl\а производится
при помощи маСЛОКОIIТРОЛЬНЫХ патрубков типа МП-3,
45
:: ' l
\
\
хвс/см 2
0,5
"-
,
r o,'f
оо/мин п
2000 0,2170
olOI о
2
'r
Рис. 10. Процесс выбеrа турбоrе-
нератора типа ТВВ-165-2 с пода-
чеЙ масла к уплотнениям от демп
ферноrо бака.
1 перепад ДElвленш':'r уплотняющеrо
l\fзсла и rаза PM PI'; 2 частота Bpa
lЦСI!ИЯ ротора п; 3 Р"ССТОЯlIIrе уровня
масла от дна бакз [" ЕJ\fКОСТЬ бака
0.85 1\13, MO!\ICHTЬY срабатывания реле
уровня масла У)I(И ОТ начала опыта
СОСТ3DИЛИ IO 1I с (псрхнее реле). 22
23 с (нижнее реле).
44
установленных на сливных маслопроводах уплотнений,
либо путем измерения повышения уровня масла в по-
плавковом I'идрозатворе в единицу времени при закры-
том выходном вентиле затвора. Такая проверка необхо.
дима для оценки качества работы уплотнений, для
предваритсльноrо определения необходимости специаль-
ных продувок, восстанавли-
вающих чистоту водорода,
а также для диаrнOiСТИКИ со-
стояния уплотнений. При-
близительная оценка расхо-
да мarcла в сторону BOДOpO
да на [енераторах, имеющих
бачки продувки и смотровые
окна па сливе масла, воз
можна по диаметру струи, но
такая оценка весьма субъек-
тивна и приrодна лишь для
оценки изменений расхода.
Наиболее целесообразно
использование для контроля
расхода масла в сторону BO
Д9рода маслоконтрольпых
патрубков МП 3, устанавли-
ваемых на обоих сливных
ма,слопроводах. Патрубки
та рируют'Ся перед уста нов-
](О'Й, и на смотровом стекле
наносится ш](ала, позволяю-
щая измерить расход масла
(рис. 11). Тарировка прово
ДI!ТСЯ перед установкоЙ па-
трубков, причем масло ДОЛ-
жно быть подоrретым до БООС, чтобы избежать ПОI'реш-
насти измерениЙ в сторону занижения.
j
5
f{,
Л/МИН
'"
-"
2
'"
0,25
Рис. 11. Схема маслоконтрош,
Horo патрубка для IIЗмерениii
расхода масла в сторону подо-
рода.
Q -. расход 1\fасла; ff (J.2 раз
Насть уровнсй ПО обе СТОРОНЫ nere.
rородки; 1 ВХОД масла; 2 ВЫХОД
масла; 3 переrородка: 4 дpoc
селнрующее отверстие; 5 CA'[OTpO
Вое стекло 11 lIIK3JI3.
б) дефектов сборки узла уtIлотнеlшtI и схемы MiiCJIU-
снабжения;
в) неправилыюй эксплуатации, коrда Не учитываются
особенности конструкции уплотнений и требования к иk
маслоснабжению, и ошибок оперативноrо персонала;
r) случайных отказов оборудования схем маслоснаб.
жения, аппаратуры схем контроля и СИI'нализации;
д) старения и износа деталей (рабочая поверхность
баббита, уплотняющая резина, прокладки, устройства,
стопорящие вкладыши от проворачивания и пр.).
Некоторые нарушения работы уплотнений не приво-
Дяr к серьезным повреждениям и вынужденным OCTa
новам турбоrенераторов, если своевременно обнаружить
эти нарушения, предотвратить их развитие и при первой
возможности устранить. Поэтому больш'ое значение име.
ет техническая диаrностика, т. е. правильная оценка
состояния узла масляных уплотнений в процессе эксплуа-
тации, знание признаков, позволяющих «поставить
Диаrноз».
Ряд нарушений неизбежно приводит к вынужденным
остановам турбоrенератора, к повреждениям деталей
уплотнений. Задачей технической диаrностики в данном
случае является установление причин повреждений, что
позволяет принять меры к предотвращению подобных
повреждений в будущем, а также сокращение объема
повреждений.
Рассмотрнм прежде Bcero причины и внешние при.
знаки тех неполадок, которые MorYT не сопровождаться
сразу ВЫнужденными остановами турбоrенератора, но
во избежание таких остановов должны быть своевремен.
но обнаружены и устранены.
Отклонения от нормы перепада давлении масла и
rаза (понижение или повышение давления масла на
уплотнениях). rорит световое табло «Давление масла
низкое», «Уровень масла в демпферной системе низкий»
или «Уровень масла в демпферной системе высо.
кий»; манометры на уплотнениях и после реrулятора
показывают давление уплотняющеrо масла ниже или
выше заданных предельных значений. Дифференциаль-
ный манометр и реrистрирующий при бор фиксируют
поннженныйили повышенный перепады давлений мас-
ла и rаза. Понижение перепада давлений до 0,1
0,3 Krc/cM 2 может сопровождаться уменьшением почти
до нуля расхода масла в сторону ВОДОрОДа и пропуска-
47
4. ХАРАКТЕРНЫЕ НЕПОЛАДКИ В РАБОТЕ УПЛОТНЕНИй
И СХЕМ МАСЛОСНАБЖЕНИЯ
Торцевые уплотнення
Нарушения нормаJIьноrо режима работы уплотнений
и систем маСJIоснабжения имеют место в результате:
а) дефектов изrотовления деталей уплотнсний, обо-
рудования схемы маС.JIоснабжсния;
46
рассматривать лишь как признаки неисправности по
следнеrо.
Изменение давления масла на входе в реrулятор
(отключение и включение маслонасосов, повышение co
противления фильтра) также может приводить к OT
клонениям от нормы перепада давлении масла и rаза.
Снижение давления масла на входе в реI'УЛЯТОр в пре-
делах, допускаемых устав ка ми АВР, в случае заедания
золотника реrулятора приводит к соответствующему
снижению давления масла на выходе реrулятора.
0,8 7, Z С
а)
Рис. 12. Изменения давления масла перед реrулятором перепада дав-
ления масла и rаза (1) и давления масла на уплотнениях (11) при
отключении электродвиrателя маслопасоса переменноrо тока и вклю'
. чешш электродвиrателя маслопасоса ПОСТОЯIIпоrо тока [18].
а тур6оrеператор остановлен; б при номинальноЙ частотс ,_,пратДСIIИЯ pOTO
ра с НУ<ЛЮЧefII-IЫМ демпфеРНЬJ!l.I uaKor..I. Л,емпферньш бак ВТ\ЛЮЧl'l1;
демпферный бак отключеп.
Ми водорода из Kuphyca [снераТора В kapTepbI основнЫХ
подшипников, поскольн:у эта величина оказывается менее
цеитробежноrо противодавления масла на запирающих
поясках вкладышей. При этом может несколько вырасти
температура баббита в связи с ухудшением охлаждения
запирающеrо пояска.
КратковременныЙ перерыв в подаче масла, КOI'да
давление уплотняющеI'О масла СНllжается до давления
водорода, может привести к подилавлению баббита.
Длительный перерыв неизбежно приводит к выплавле-
нию баббита. Повышение перепада давлений масла и
rаза более чем на O,2 O,3 KrcjcM 2 приводит к увеличе-
нию расхода масла, а часто и к переливам масла из
демпферноrо бака. Увеличенный расход масла в сторону
воздуха может сопровождаться пропусками водорода
эжектированием ero в картеры подшипников.
Причины отклонений от нормы перепада давлений
масла и rаза в ряде случаев заключаются в неисправ.
ностях реrулятора давления уплотняющеrо масла. По.
ложение золотника реrулятора по вертикальной оси
всеrда соответствует определенному расходу масла и
давлению масла на входе в реrулятор, а также давле.
нию rаза в [енераторе.
Заедание золотника при увеличении расхода масла
D уплотнениях (например, при пуске турбоrенератора
или при запаздывании аксиальноrо перемещения одноrо
из вкладышей уплотнения) приводит к понижению дав.
ления масла на уплотнениях, а также к тому, что не
обеспечивается необходимый по условиям охлаждения
вкладышей расход масла. В этом случае при понижении
давления возможен не только пропуск водорода через
УШIOтнения, но и переrрев баббита.
Заедание золотника реr'улятора при уменьшении
расхода масла в уплотнениях (например, при останове
турбоrенератора или при запаздывании вкладыша) при.
водит к повышению перепада давлений масла и rаза.
В период останова турбоrенератора некоторое повыше-
ние давления масла оказывается даже полезным с точ-
IШ зрения уменьшения износа баббита в том случае, если
оно не приводит к сифонным переливам масла из демп-
ферноrо бака и к пропусканию водорода через уплот.
нения. Однако случайное заедание золотника не всеrда
может оказаться столь удачным, поэтому случайные по.
вышеНIIЯ давления масла после реrулятора следует
48
/(JC/CM Z
9 Д м
В
7
б
5
'1-
J
2
7
О 0,'1-
1 T
K?C/C"'Z
9 ,'
flм
в
7
ь
ь
'/
J
Если давление масла на входе в реrулятор понижа
стся до величины менее рабочеrо давления уплотияющс-
[о масла, то в течение времени, необходимоrо для вклю-
чения резервноrо или аварийноrо маслонасоса, перепад
давлений масла и rаза снижается даже при исправном
перемещении золотника реrулятора. Золотник в этом
случае переходит в СБое крайнее положение, обеспечи-
вающее максимальное пропускание масла через реrуля.
тор. Восстановление нормальноrо давления масла на
!3ходе в реrулятор в этом случае приведет к повышеиию
4()
и колебаниям перепада давлений масла и rаза вследст.
вие некоторой инерционности реrулирования, прежде
чем восстановится нормальный перепад (рис. 12). Вели-
чины перереrулирования и запаздывания реrулятора
обычно невелики, поэтому процесс восстановления дав.
ления масла безопасен для уплотнений.
Повышение давления масла на входе в реrулятор,
например, вследствпе одновременноrо включения двух
маслонасосов при исправном реrуляторе приведет лишь
к незначительному и кратковременному повышению дав-
ления уплотняющеrо масла, что не опасно; заедание
золотников в этом случае приводит к нежелательному
увеличению перепада давлеНИ5\ масла и водорода.
Изменение давления rаза при заедании золотника
реrулятора также изменит перепад давлений масла и
rаза увеличит при снижении давления rаза и YMeHЬ
шит при повышении. Описанные явления, связанные
с заеданием золотника реrулятора и изменением давле-
ния масла на входе в реrулятор, наблюдаются при от-
ключенном демпферном баке. Если демпферный бак
включен, то изменения перепада давлений масла и rаза
будут замедляться и сrлаживаться, а в ряде случаев
и совсем отсутствовать.
Заедание золотника реrулятора при изменении рас-
хода масла в уплотнениях или изменении давления rаза
в [енераторе приведет к изменению уровня масла в тру.
бопроводе над демпферным баком: снижению уровня и
расходованию части масла при увеличении расхода (ли.
бо при увеличении давления rаза) и повышению уровня
при уменьшении расхода (либо при уменьшении давле-
ния rаза). Подача дополнительноrо масла из демпфер-
Horo бака оБЛСI'чает переходный режим для уплотнений,
поддсрживая необходимые условия охлаждения баббита
вкладышей. Изменение перепада давлений масла и rаза
вследствие неисправности реrулятора может быть от-
мечено тОлько после установления HOBoro уровня масла
в демпферном баке (возможно после некоторых коле.
баний уровня), а если этот уровень продолжает сни-
жаться и становится ниже уставок реле сиrнализации
и защиты, то это приведет к появлению сиrналов от реле
уровня масла в демпферном баке (см. 3) и, возмож-
но, к останову турбоrенератора.
Изменение давления масла на входе в реrулятор при
заедании 30ЛОТНIIК(\ также демпфпруется изменением
50
Таблица 3
Признаки ТИПИ4НЫХ дефектов реrулятороВ перепада давления
масла и rаза
Признаки неисправнсстеti реrуЛJlтора
;:,., 6 '" rog
=
'-' ::r: :» 0",,-, J!"", 8'
Q) '-'",Р. '" "
Р. ,Q f-< u »'" P.f-<"i
a t::{ ""'",
'" g : a.P:::
'" "'f-< c....:s8
,. :Е »'" ЕЗ
;: :S::t:':'ro gз
о и r.)Q)P"\O
с; Q) "'Р.
О " О :::
м o}g ",o"i
E---t::: О g a.>8
s :Q со
:I:C'j ga
o.
11:0 со ,Q
O)f-< o..;;.-.i:;:: ;Зro
" r; t: } ::4 Sr:'
(у)
»
foo
О
прекращение В РaIдения з о;ю : ика J:I I
rУЛЯ1'ора (тип ДРДМ.12М) " ,
Понижение перепада давлении масл,] I
и rаза, понижение уровня масла в демн-
ферном баке и появлени . СИ1'наJlа "Уро-
вень масла в демпфернои системе низ-
кий" при нормальном давлении масла на
входе в реrулятор в процессе пуска re.
нератора ,.
Повышение перепада давлении масла
и rаза до перелива масла ,1З бака или
до появления сиrнала "Уровень маС,lа в
демпферной системе высокий" при нор-
мальном давлении масла на входе в ре-
rулятор в процессе останова турбоrене-
ратора "1
Повышение перепада давлении масла I
и rаза при нормальном давлении масла
на входе в рerулятор в стационарном
режиме при номинальной частоте вра-
щения
Понижение перепада давлений масла и
rаза при нормальном давлении масла на
входе в реrулятор в стационарном ре-
жиме при номинальной частоте вращения
Повышение (устойчивое) перепада
давлений прн одновременном включении
двух источников
Понижение или повышение перепада
давлений при соответствующем искусст-
венном плавном изменении в допустимых
пределах давления масла на входе в ре- \
rуляТор .
Заполнение маслом верхнеи камеры
реrулятора
Увеличение утечки водорода из ['е-
нератора
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
51
. . " u 6
'" О'" :
"\О ro",,,,
<., C'V>. ::Е 8'»
о.> 0"'0. U 1s.
о. "'",'" 0...."1
@ 6 '" '"
'" "'''1'''
S ?> "о" C S
i3 5"C';I' g. ЕЗ 2i
Призааки иеисправностей реrУЛilтора о "ro" 8.
с; "о.>Р'
о <l) ::Q ,,"'о о q o:u\O
о" :=:o ::;O =
<J f-t:::o gj:Q 8
" :а '"
"'''' 0..= ;::j fZ t2 SS
"'о. 1б
"10 E
'" ... Р.:>-. :r:
'" '" t: c..;o. tJ::
(у) -: r::... ;.-,с, :r-: 2
Отсутствие изменении или незна чи +
теЛьное изменение частоты вращешш
золотника при изменении давления маС.1а
на входс в реrУJJИТОР
УвеЛIIчеШlе и умепьшение перепада + +
'(аВJIСШIЙ масла II ['аза соотвеТСТВСIIIIО
ри СНIIжеlll1Н II п()вышенип даВJlСIIИН
rаза I
'"
ных испытании. Сопоставление удобно вести при помощИ
табл. 3. Таблица наборов признаков, соответствующих
той или иной неисправности, дана для турбоrенераторов
с демпферными баками, но может быть использована
и для турбоrенераторов без демпферных баков, если
учесть фактическую сиrнализацию. Знак ,,+» означает
наличие признака или возможность eI'o появления, знак
« » , , отсутствие.
Причины заедания золотника реrулятора перепада
давлении масла и rаза MorYT быть различны: дефекты
изrотовленин и монтажа реrулятора; недостаточная
фильтрация масла, наличие в нем механических частиц,
соизмеримых по размерам с зазорами между золотником
и буксой.
Вращение золотника в реrуляторах типа ДР ДM 12M
в значительной степени предотвращает заедание золот-
ника из-за засорения зазора между золотником и бук.
сой и повышает иадежность этоrо ТIша реrулятора по
сравнению с реrуляторами типов РПД 14 и ДР ДМ-5.
Кроме Toro, вращение золотника является одним из Ha
дежных признаков исправности ЭТОI'О узла реrулятора,
позволяющим оценить как качество изrотовления и мон-
тажа, так и состояние в процессе эксплуатации.
Если золотник перестал вращаться вследствие заеда
ния и режим работы уплотнений неизменен, то перепад
давлений масла и водорода, как правило, сохраняется
некоторое время, в течение KOToporo MorYT быть приняты
меры к устранению неисправности [17]. Леrкие удары
по корпусу реrулятора MorYT возобновить вращение
золотника. В противном случае реrулятор должен быть
отключен и отревизован. Ревизия реrулятора необходима
и в случае нарушения автономности камер реrулятора.
Прекращение вращения золотника еще не означает,
что возникло заедание золотника, которое сопровожда.
ется, как видно из табл. 3, и ДРУПIМИ признаками. Золот
ник перестает вращаться, коrда давление масла перед
реrулятором снижается До величины, менее чем на
1 KrcjcM 2 превышающей рабочее давление масла после
реrулятора. В этом случае прекращение вращения зо-
лотника является одним из признаков неполадок в рабо.
те маслонCiСОСОВ и оборудования схемы маслоснабжения
на пути от маслонасосов до реrулятора. Друrими при.
знаками являются включение резервноrо или (и) ава-
рийноrо насосов от АВР, снижение перепада давлений
53
1!роfJо.lжеНlUI табл. ,'j
п
уровня масла в баке. Чем меньше расход масла в
уплотнениях, тем лучше демпфирование, т. е. тем меньше
меняется перепад давлений масла и rаза (рис. 12,а и б).
Наличие переливной трубы оrраничивает повышение
перепада давлений, кроме Toro, поцается СИI'нал (с м
3). r.
Аналоrично проявляются друrие возможные неис-
правности реrулятора перекрытие импульсной трубки
по в?дороду, приводящее к понижению перепада дaB
леI ИИ масла и rаза; перекрытие или засорение импульс
нои трубоки по маслу, приводящее к повышению перепада
давлении; большие утечки масла между золотником и
буксой, т. е. недостаточная автономность на входе и вы-
ходе реrулятора.
Таким образом, при включенном демпферном баке
в сис:;еме маслоснабжения уплотнений, оборудованной
устроиствами сиrнализации и защиты, неисправность
еrулятора и изменение давления масла на входе в ре-
1 улятор не должны приводить к повреждениям торцевых
уплотнений, но MorYT привести к вынужденному OCTa
нову турбоаrреrата, что хотя и связано с меньшим
ущербом, но также нежелательно. Для cBoeBpeMeHHoro
вы вления неисправностей реrулятора перепада давле-
нии масла необходимо сопоставить ряд признаков, часть
Которых проявляется в процессе эксплуатации, часть
может быть получена путем простейших эксплуатацион.
52
масла и rаза и работа защиты от ПОl!ижения УРО13ня
масла в демпферном баке при серьезных неполадках,
вызывающих rлубокое Понижение давления или перерыв
в подаче масла.
Чтобы найти и устранить их, необходимо прежде
Bcero проверить открытие вентилей, которые по схеме
должны быть постоянно открыты, и закрытие постоянно
закрытых вентилей, убедиться, что масло после масло
насосов пе сбрасывается через предохранительный кла-
пан и чт пет утечек масла по трассе, проверить и срав.
нить показания манометров после маслонасосов и перед
реrулятором, выяснить, работала ли схема АВР п какой
пасос в работе.
Нскоторе поншксние давления па входе в реrулятор
может пр изойти в связи С засорением фи,1]ьтра, тоrда
надо переити на ДРУI'ОЙ фильтр, а этот отключить для
ревизии.
Друrая возможная причина понижения давления
масла на входе в реrулятор резкое увеличение расхода
масла в уплотнениях или значительная утечка масла
помимо уплотнений, в частности СЛИшком большой слив
масла через сопла в реrуляторе с вращающимся золот.
ником.
Реrуляторы типа РПД-14 (ДPДM 5), в конструкции
которых не предусмотрено вращение золотника, более
подвержены заеданию золотника, но их надежность мож
но повысить путем обеспечения острых кромок (ликви
дации фасок, если они имеются) на портнях золотни
ка. Это предотвратит затяrивание механических частиц
в зазор между буксой и золотником и застревание зо-
лотника.
Для устранения засорения отверстия 'В шайбе на им-
пульсной трубке к реryлятору 'От маСЛопровода Уlплотне'
пий (обратная связь) также требуется кратковременное
отключение реrулятора. Перекрытие импульсной трубки
по водороду не всеrда требует отключения реrулятора.
Если трубка заполнил ась маслом, что видно по наличию
масла в верхней камере реrулятора, то этот недостаток
иноrда удается устранить путем проверки и восстановле
ния непрерывноrо уклона трубки в сторону слива,
ликвидации подъема провисшей трубки [17]. В случае,
коrда такие меры не помоrают и проверка показывает,
что вентиль на импульсной трубке полностью открыт,
необходимо отключить реrулятор и произвести ревизию
54
трубки и вентиля, в котором, ВОЗМОЖНО, разбухла или
выступила резиновая уплотняющая прокладка.
Неавтономнасть масляных камер реrулятора это
серьезныЙ дефект ero изroтовления, 'Обычно обнаружива-
емыЙ в процессе проверки впервые установленноrо pery.
лятора. Устранение этоrо дефекта, как правило, требует
замены реrулятора или, по краЙпеЙмере, замены золот-
ника.
Отклонения от нормы перепада давлениЙ масла и [а-
за 'возникают та!кже при некоторых неполадках в работе
системы резер'вирования подачи масла от демпфеРНОI'О
бака. Неполад:ки заключаются в чрезмерных потерях
напора в маслопроводах, присоединяющих бак, и в чрез-
мерном охлаждении масла, заполняющеrо бак и масло-
проводы. Большие потери напора, обусловленные боль-
шим расходом масла при малом диаметре трубопровода
от бака к уплотнениям, приводят к тому, что подача
масла от бака к уrnлотпениям сопровождается падением
перепада давлениЙ масла и rаза на входе в уплотнения
до нуля. Это установлено 'KaIK стендовыми испытаниями
уплотнений с демпферным баком в системе маслоснаб-
жения, так и испытаниями систем маслоснабжения дей-
ствующих турбоrенераторов.
Для оценки потерь можно пользоваться следующими
данными, определенными экспериментально [7]: потери
напора в запорном вентиле ду== 5.0 мм при расходе
ма,сла 15.0 л/мин соста'вляют 0,15 0,2 Krc/cM 2 , а потери
напора на трение в маслопроводах Toro же диаметра
при том же расхаде масла составляют 0,28, 0,15 и
0,1 Krc/cM 2 на 110 м длинысоот:ветственно при т мперату-
ре масла 12, 40 п БООС. Пересчет па друrои диаметр
условноrо прохода и на друrоЙ расход масла может быть
сделан ориентировочно, исходя из Toro, что потери па-
пара в вентиле прямо пропорциональны квадра!у рас.
хода масла и обратно пропорциопалыты четвертои степе
ни BHYTpeHHero диаметра, а потери на линеЙных участ.
ках маслопроводов прямо 'Пропорциональны первои
степени расхода масла и обратно пропорциональны чет
вер тоЙ степени 'BHYTpeHHero диаметра. Изrибы (поворо-
ты) трубопроводов дают дополнительные потери 2Iапора,
которые достиrают 10 2(}% потерь в остальнои части
тракта.
Низкая температура масла в баке неизбежна, если
отсутствует прокач'ка масла через бак. Этот недостаток
fiБ
своЙствен параллельноЙ схеме подключения масла
в демпферном баке, коrда бак подключен к напарному
маслопроводу одной трубой. Такая схема применялась
pa ee ЛЭО «Электросила» И привлекала своей просто.
тои. Однако резервирование rподачи масла при та,коЙ
схеме моrло обеспечиваться только при достаточно вы-
с'ОкоЙ наружной те 1iПературе и давало существенное по-
нижение перепада давлениЙ масла и rаза.
В настоящее время применяются схемы только
с протоком масла через бак, частичным или полным. Ре-
камендуемые в табл. 1 диаметры трубопроводов и BeH
тилей для различных типов турбоrенераторов ЛЭО
«Электросила», а также схемы подключения бака учи-
тывают вышеуказанные экспериментальные данные
и обеспечивают (при полном 'Открытии вентилей) прока-
чку примерно 25 % Bcero маела для проrрева масла
в баке и допустимые величины потерь напора.
Здесь следует учесть то 'Обстоятельство, что подача
масла из демпферноrо бака неизбежна сопривождастся
некоторым понижением перепада давлениЙ масла и [а-
за (на О, 1 0,2 KrC/CM 2 ), rпоакольку уровень масла сни-
жается за несколько секунд да верха бака. После cpa
батывания масла из трубы над баком перепад давлениЙ
ма,сла и rаза поддерживается примерно пастоянным
блаrодаря особенностям компоновки демпферноrо бака
(бак труба, расположенная rоризонтально), пока не
израсходуется весь объем масла в бакс.
Для предотвращения повреждениЙ уплотнениЙ при
наличии J\емпферноrо бака необходима проnерка рабо-
тоспособностисистсмы рсзеРПИРОПiJНШТ. Оснопным приз-
паком пеудовлетворительноЙ работы ОICтемы резерви-
ропанпя являет'ся снижение перепада давлениЙ масла
и rаза на уплотнениях более чем на 0,2 KrcjcM 2 при по-
даче масла от демпферноrо бака при номинальноЙ ча-
стоте вращения вала reHepaTopa. Не следует ожидать
случаЙноrо нарушения маслоснабжения уплотнениЙ
в процессе экеплуатации, чтобы оценить работоспособ-
ностьсистемы резервирования подачи масла к уплотне-
ниям. Проверка этоЙ системы должна ПРОизв'Одиться
абязательно в процессе предпусковых испытаниЙ турбо-
[енератора после капитальноrо ремонта или монта-
жа, а также после текущих ремонтов, если что-то меня-
лось в схеме маслоспабжеНIIЯ нли в самих уплот
I1ениях.
l10сле Монтажа (или переде
лок) системы резервирования
с демпферным баком прежде все-
[о должно быть проверено соот-
ветствие чертежам и друrой тех-
нической документации фактиче
ских диаметров трубопроводов,
вентилей, высотных отметок pac
положения бака, трубоправодов,
арматуры, реле уровня масла.
Далее после включения маслана.
сосов производится предпуско-
вой проrр,ев масла в демпферном
баке.
Достаточно проrрет должен
быть и сталб масла в трубе над
баком. Высокий уровень масла
над демпферным баком нежела-
телен из-за опасности сифанноrо
перелива масла. Но если даже
перелива не происходит, нецеле-
сообразно повышать уровень Mac
ла над баком, так как это масло
не проrревается (рис. 13), стано-
вится более вязким, что дополни-
тельноснижает давление ма'сла,
поступающеrо к уплотнениям при
резерiвировании. Наиболее высо-
кий уровень масла в демпферной
системе получается при последо-
вательной схеме подключения демпферноrо бака, коrда
все масло прокачивае'J1СЯ через бак и патер и напора
в трубопроводе от бака к уплотнениям максимальны.
Следует считать нормальным, если уровень масла в ба-
ке располаrается на высоте 1 ,5 2,5 м над баком. Этот
уровень обеспечивается при последовательной и после-
довательно-параллельной схемах, если выдержаны за.
данные диаметры трубопроводов и вентилей и расход
масла не слишком велик.
При проверке АВР и схемы сю'нализации на холо.
стом ходу [енератора: а) 'Оценивают ,ПРОдолжительность
пр'Омежутка времени с момента переrкрытия вентиля
перед реrулятором и до появления сиrнала от первоrо
реле уровня. Эта величина должна быть не более 10 'с
5П
5 399
"
'f 55
, , ,
, , I
7 ,2 \' J
1
м
5
'!
J
2
о JO 20 30 мОе
Рис. 13. Распределение
температур r(} по высоте
трубопровода над демп-
ферным баком в устано-
вившемся режиме [7].
1, 2. 8 температура по-
верхности трубопровода
Дy 50 мм при температуре
масла в баке 37. 40.7 и 49 0 С;
4. 5, б температура масла
в центре трубопровода прн
температуре масла в баке
:37. 40,7 н 49 0 С; 7 темпера-
тура паружноrо воздуха в
районе трубопровода.
57
для турбоrенераторов завода «Электротяжмаili» И не бо-
лее 2 с для reHepaTopOB ЛЭО «Электросила»; б) фик.
сируют давление масла по манометрам после демпфер.
ноro бака и на уплотнениях.
Слишком большая продолжительность указанноrо
промежутка 'времени по сра,внению с данными выше при-
мерными величинами I'ОВОрИТ о возможных неполадках
в схеме сиrнализации, в установке реле уровня, о не-
достаточном проrреве ма,сла, о слишком больших Потt>
рях напора, о весьма пониженном расходе масла; слиш-
ком малая продолжительность о чрезмерно большом
расходе масла в уплотнениях.
Давление масла в уплотнениях при подаче ero от
демпферноrо бака несколько понизится по 'сравнению
с давлением в нормальном режиме. Бсли перепад дав-
лений масла и rаза снизится более чем на 0,2 KrcjcM 2 , то
это свидетельствует о наличии каких-то дополнительных
rидравлических сопротивлений (например, неполное от.
крытие вентиля) либо о недостаточном проrреве масла,
либо о чрезмерно большом расходе масла в уплотнени-
ях. Увеличенный расход MaCJIa приведет к слишком бы-
строму опорожнению демпферноrо бака и к снижению
давления масла на уплонениях.
Слишком большой общий расход масла может быть
вызван перекосом или застреванием вкладышей, непра-
вильной разделкой баббита, а также дополнительным
расходом для заполнения камеры прижимающеrо масла
в двухпоточных уплотнениях и недостаточным усилием,
прижимающим вкладыши к валу.
Расход прижимающеI'О масла обусловлен диаметром
отверстий 'в камере прижимающеI'О масла между вкла-
дышем и корпусом уплотнений, через которые этот по-
то,к ма,сласливается в картеры основных подшипников.
Установлено, что для турбоrенераторов типа ТВВ-320-2
диаметр указанных отверстий 'в уплотнениях должен
быть не более 2 мм. В противном случае расход масла
будет слишком велик. Так, при диаметре 4 мм общий
расход масла возрастает примерно на 15 20:%, и это
может стать причиной нехватки 'масла при аварийном
безнасосном выбеrе турбоаrреI'ата. На одном из турбо-
reHepaTopoB опорожнение бака при выбеrе произошло
уже при 1000 об/мин. Поэтому следует обратить внима.
ние на диаметр фактически выполненных отверстий
и при необходимости заrлушить их резьбовыми пробка-
58
ми с новыми отверстиями диаметром 2 мм. Слишком
большой расход прижимающеrо масла возможен при не-
плотной установке резиновых колец между камерой при-
жима и воздухом.
Н:едостаточное усилие, прижимающее вкладыш к ва-
лу в однопоточных торцевых уплотнениях, объясняется
неправильным (недостаточным) натяrом пружин или
применением !Пружин с характеристикой, отличающейся
от той, которая соответствует расчетному натяrу, указан-
ному в инструкции завода-изrотовителя. Например, для
турбоrенераторов типов trB-200 и trB-300 расчетная
характеристика пружин в уплотнениях линейна и соот-
ветствует сжатию пружин на 40 мм при усилии 30 Kr
(длина пружины в свободном состоянии 132:t2 мм). На-
тяr, указываемый в инструкции (величина сжатия при
установке), рассчитан заводом-изrотовителем исходя из
указанной характеристики и обеспечивает заданное
усилие, прижимающее вкладыш к валу. Не рекомендует-
ся использовать для работы те пружины, у которых ре-
альная характеристика отличается от расчетной более
чем на 10%. Чтобы новые пружины не меня,тIИ своих
свойств в процессе эксплуатации, целесообразно стаби-
лизировать их, например, путем выдерживания в сжатом
состоянии в течение 12 ч [5]. Натяr пружин указывается
в инструкциях или формулярах заводов-изrотовителей
обязательно с учетом максимально возможноrо акси-
альноrо смещения ротора в направлении от турбины
к контактным кольцам. Поэтому натяr пружин, выпол-
няемый во время сборки уплотнений, должен быть на
стороне контактных колец больше, чем на стороне тур-
бины, на 5 мм для турбоrенераторов ТВ-60-2,
ТВФ-60-2, ТВФ-100-2, на 6 мм для турбоrенераторов
trB-200 и на 7 мм для турбоrенераторов trB-300.
в процессе эксплуатации вследствие тепловоrо удлине-
ния ротора эти различия сrлаживаются на стороне
турбины натяr увеличивается, на стороне контактных
колец уменьшается. Завышение усилий пружин против
расчетных приводит к увеличению усилия, прижимаю-
щеrо вкладыш, и если оно составляет значительную до-
лю общеrо усилия, то это может способствовать застре-
ванию владыша или повышению HarpeBa баббита. Не-
равномерность усилий пружин по окружности сверх per-
ламентированных допусков может приводить к переко-
сам вкладыша и также к застреваниям и повышенным
5*
59
HarpeBaM вкладыша. Занижение усилий пружин по cpaB
нению с расчетным приводит к увеличению расхода мас-
ла 'в уплотнениях вследствие снижения наrруз:ки на
вкладыш и увеличения толщины масляной пленки
(см. рис. 6), при э'l'Qм снижается температура баббита.
В двухпоточных уплотнениях недостаточное усилие,
прижимающее 'вкладыш к валу, может быть вызвано ли-
бо неправильной настройкой реrулятора прижимающеrо
масла, либо дефеI<тами сборки или изrотовления этоrо
реrулятара (заедание золотника, нарушение обратной
связи и др.), аналоrично вышеуказанным дефектам pery-
ляторов перепада да'влений УПЛОТНЯlOщеrо масла и водо-
рода. Следует отметить, что заедание золотника pcry-
лятора, прижимающеrо масла может возникнуть при по-
даче масла ат демпферноrо бака по трубопроводу с об
ратным клапаном, в котором при обычнам эксплуатацион-
ном режиме масло не прокачивается и остывает. Послед
ствия остывания масла описаны выше. Подача холодна
ro масла в реrулятор может приводить к заеданию зо
лотника, а TaiK ка'к давление на входе 'в реrулятор при
подаче масла от демпферноrо бака ниже, чем при нар.
мальнай падаче ма,сла 'От маслонасоса, заедание золот
ника прижимающеrо масла 'Обязательно сопровождается
снижением давления прижимающеrомасла, т. е. сниже
нием усилия, прижимающеrо вкладыш, и увеличением
расхода масла в уплотнениях (аналоrично занижению
усилия пружин В одно поточных уплотнениях). Для пред.
отвращения заедания золотника реrулятора прижимаю-
щеrо масла в режиме подачи резервноrа масла от демп.
ферноrо бака целесоабразна в обратном 'Клапане на ли.
нии от бака к этому реrулятору выполнить небольшое
(2 мм) отверстие для ПОС'J10янноrо пратока и проrрева
масла этой линии Рз.
Недоста'I'очное iприжимающее усилие привадит к уве-
личению толщины маслянай пленки при рабочей наrруз
ке на вкладыш и к соответственному увеличению pac
хода масла. Вкладыш при этам значительно охлаждает.
ся. Напратив, завышение усилия, прижимающеrо вкла-
дыш к 'валу, очевидна, приведет к снижению расхода
масла и повышению температуры баббита.
Клинавая разделка баббита 'вкладышей торцевых
уплотнений выполняется после разметки рабочей поверх.
ности по шаблону в соответствии с чертежом. Усилие
в масляном клине в значительнай степени зависит от yr.
60
ла с'Коса 'клиновой площадки по отношению к плоской
баббитовой поверхности, параллельной упорному диску
ротора. При заданных диаметрах и заданном количеС'l1ве
клиновых площадок уrол окоса однозначно определяется
максимальной rлубиной скаса. Чем больше rлубина ско-
са, тем бальше (в 'Определенных пределах) усилие в мас.
ляном клине на каждой отдельной площадке, а следо-
вательно, тем больше усилие, отжимающее вкладыш от
вала, а при неизменнай наrрузке на вкладыш больше
талщина маслян'Ой пленки, больше 'Общий расход масла
в сторону водарода. Имеют место случаи, коrда в ре-
зультате недастаточноrо контраля в процессе изrотовле.
ниявкладышей завышается rлубинаскоса с'верх YCTa
новленных допусков либо на всех «са'п'Ож'ках», либо на
части их. Иноrда такое завышение делается преднаме-
ренновследствие заблуждения, будто увеличение несу.
щей способности вкладыша повысит надежность работы.
Однако увеличение несущей способности 'вкладышей
пратив расчетной при водит лишь К неабходимости V!Be
личить наrрузку на В'кладыш, что возмажно на работа-
ющем reHepaTope только для двухпоточных уплотнений
(путем увеличения давления прижимающеrо масла), да
н то не всеrда. В случае же неизменной наrрузки по-
следствия указаны на стр. 60. Большая разница в rлv
бине скосов на клиновых 'площадках по окружнос и
вклаДЫШа может стать причиной перекосов вкладыша,
если суммарная величина усилий на паловинках вкла-
дыша (верхней и нижней, правой и левой) различна.
Особенно важна равновесие суммарных усилий для Bepx
ней и нижней паловин вкладыша. Аксиальному переме-
щению нижней половины преПЯl'ствует увеличенная си
ла трения в корпусе вследствие массы Вкладыша. Раз-
ность сил трения может достиrать неско,т,:ько десятков
килоrрамl'vIОВ. При вращении вала ротора такая разнасть
не вызовет за,метноrо перекаса вкладыша, если скосы
на клинавых площадках выполнены пра!вильна. Если же
на нижней половине значительное количество клиновых
площадок 'с rлубиной скаса менее, чем rлубина окоса на
плащадках верхней паловины, та увеличится перекос
вкладыша при аксиальном перемещении ротора (анало-
rично для разных натяrов или характеристик пружин
по окружности вкладыша). К чрезмерному расходу мас-
ла приводит также слишком большая длина уrлублений
на наружной кромке баббита для выхада масла.
61
значительная дефармация корпусов уплатнениЙ. Па-
вреждения стапорных узлов объясняются тем, что шпан-
ка, стоriарящая 'ВКJlадыш ОТ поворота, и контактирую.
щая с нею деталь изrотовляются из сравнительно мяr.
кой стали без термообработки, что приводит К омятию
материала в месте контакта из за длительноrо воздей.
ствия больших удельных давлениЙ. Чистота поверхно
стей указанных деталей обычно не выше 5 ro класса,
что недостаточно. Кроме тото, в последние [оды обнару.
Правильное проектирование скосов и выемок на баб-
битовай поверхности вкладыша и выполнение их в преде-
лах установленных допусков предотвратят завышение
или неравномерность отжимающеrо усилия, т. е. завы.
шенИе расхода масла и перекосы вкладыша.
Следует отметить, что перекос вкладыша сам по се-
бе может быть причиной 'Повышенноrо общею расхода
масла в торцевых уплотнениях. К этому может при:во-
дить также застревание вкладышеЙ при аксиальном пе-
ремещении ротора. К увеличению расхода масла приво-
дят также неплотности резиновых колец, вызванные их
деформацией. При этом 'повышается температура баб-
бита и MorYT быть прапуски водорода через уплотнения,
пос;кольку часть масла уходит памимо баббита.
В 19б1- 1964 П. в период освоения и доводки торце-
вых уплотнениЙ турбоrенераторов основнаЙ причинаЙ их
повреждениЙ было нарушение подачи масла. Совершен
ствование схем маслоснабжения и реrулирующей аппа.
ратуры привела к значительному снижению повреждае
масти уплотнениЙ, особенно на блочных турбоrенерато-
рах, и к изменению причин атказов. Для крупных турбо
[енераторов в настоящее время основными причинами
повреждениЙ УПJIоТ!!с!шiI я!3ляются снижение подвижно-
сти (застревание) вкладышеЙ и износ баббитовоЙ по-
верхности.
Под недостаточноЙ подвижностью вкладыша торце-
Boro уплотнения в корпусе падразумевается, как []ра.
вило, увеличение усилиЙ трения вкладыша о корпус,
которое вызывается следующими причина ми: неправиль-
ноЙ центравкоЙ вкладышеЙ в корпусах у,плотнениЙ, не-
правильноЙ установкоЙ резиновых уплотняющих колец,
малоЙ жесткостью корпуса, повреждением сопряженных
поверхнастей стопорноrо узла. Эти причины обусловле-
ны как дефектами конструкции, так инесовершенством
теХI!олаrии.
Основные требования к центровке вкладыша в кор-
пусе и к устаиовке рсзиновых уплотняющих колец за-
ключаются в предотвращении выдавливания резины
в уплотняемыЙ зазор. Слишком большоЙ уплотняемыЙ
зазор, большое пер во начальное сжатие резины приводят
к тому, ЧТО' в процессе эксплуатации при высоких дав-
лениях rаза в корпусе резина деформируется, частично
выдавливаясь в зазор (рис. 14). На турбоrенераторах
ТВФ-I00 2 и TBB 165-2 старых выпусков наблюдал ась
62
Рис. 14. Деформация резиновых уплотняющих колец.
а на турбоrенераторе ТВФ-IOО-2 при радиа,1ЬНОМ зазоре между корпусом и
вкладышем O,7 O.8 мм; б На турБОI'енераторе 1"ВВ-165-2 при радиальном за-
зоре l,2 l,3 мм [3].
жились на ряде [енераторов электроэрозионные павреж.
дения шпонки стапора, конта'К'rирующеЙ с неЙ поверхно-
сти вкладыша и паверхностеЙ контакта вкладыша с кор-
пусом (рис. 15). При этом наблюдаются ожоrи, перенос
металла с адной поверхности на друrую, что увеличива.
ет силу трения вкладыша в карпусе. Причины таких па.
вреждений пока до канца не изучены, но устанавлена"
Рис. 15. Повреждение контактных поверхностей шпоночноrо узла
уплотнений.
а оплавление шпонки-стопора турбоrенератора TBB.165-2; б поверхностныll
ожоr шпонкн из закаленной стали турбоrенератора типа ТВФ.lОО-2.
63
Что наиболее часто электроэрозионныс повреждения
поверхностей трения наблюдаются на турбоrенераторах
с пониженной изоляцией корпуса уплотнения, которая
в процессе эксплуатации не :контролируется.
Анализ причин снижения подвижности 'Вкладышей
торцевых уплотнений rЗ] позволил разработать и внед.
рить конструктивные и технолоrические мероприятия по
предотвращению этоrо дефекта, которые в эксплуатаЦ I
дали положительный результат: центровку вкладыша на
сухарях, обеспечивающую равномерность зазора и уси.
{j )
.J
Поскольку снижение подвижности вкладыша прою>
ходит вследствие увеличения силы трения не только по
окружности резиновых колец, но и локально либо
в месте соприкосновения вкладыша с корпусом, либо
в стопорном (шпоночном) узле, то обязательно появля-
ется момент сил трения, вызывающий перекос вкла-
дыша.
Как указывалось выше, при незначительных усили
ях трения (30 50 Kr) и нормальной разделке баббита
этот момент компенсируется моментом разности усилий
в масляном клине при весьма не:щачительном переко.
се. Если же сосредоточенные силы трения велики, а раз
делка баббита выполнена весьма неравномерно по
окружности либо изношена, то это обязательно должно
сопровождаться перекосом вкладыша, поскольку способ
ность ero к самоустанавливанню снижается.
Застревание и перекосы вкладыша проявляют себя
прежде BceI'o в том, что нарушается стабильность
режима масляноrо уплотнения. При аксиальном пере.
мещении не восстанавливается первоначальная толщи.
на масляной пленки. При резких изменениях наrрузки
турбоrенератора наблюдаются изменения температуры
баббита вкладыша, изменения расхода масла в сторо-
ну водорода [2, 3, 5]. Меняется, конечно, и расход Mac
ла в сторону воздуха, но он не контролируется и ero
изменения про являются косвенно, усуrубляя изменения
температуры баббита.
Замечено, что плохая подвижность вкладышей при
снижении наrрузки reHepaTopa ведет для уплотнения
со стороны контактных колец к заметному увеличению
температуры вкладыша и уменьшению слива масла
в сторону водорода. В уплотнении со стороны турбины
при тех же условиях снижается температура вкладыша,
увеличивается слив масла в сторону водорода, а при
значительном запаздывании вкладыша появляется во-
дород в картерах основных подшипникав, вплоть до
«хлопков» небольших взрывов смеси водорода с воз-
духом. При повышении наrрузки 'Описанные признаки
меняются места ми для уплотнений с двух сторон.
Чем бы ни были вызваны увеличение толщины мас.
ляноrо слоя и увеличение 'Общеrо расхода масла
в уплотнениях недостаточным усилием, прижимающим
вкладыш к валу, разделкой баббита со слишком боль-
ЩfiМИ уклонами или слишком большими выемками для
65
Рис. 16. Рекомендуемое расположение сухарей, центрирующих вкла-
дыш в корпусе уплотнения, при различном расположении стопора-
шпонки [19].
а стопор расположен в верхней Части вкладыша (наиболее распространен-
ное расположение); б, в стопор расположен по rОрИЗ0нтали. соответственно
справа и слева; 2 стопор расположен в нижней части вкладыша; 1 стопор
(шпонка) от проворачивания вкладыша в корпусе; 2 расточка корпуса уплот
нения; :3 вкладыш; 4 сухарь; Р ш усилие, приложенное к вкладышу со
стороны стопора (шпонки); Р. - усилне от Массы вкладыша; МИР крутящнй
момент, передаваемый На вкладыш от вала через масляную пленку; Р м уси-
лие, приложенное к вкладышу, ОТ крутящеrо момеНТа.
лий от трения по окружности вкладыша (рис. 16)
[19], применение небольшоrо начальноrо сжатия рези-
HOBoro шнура (0,3 0,5 мм); изrотовление деталей
шпоночноrо соединения из сталей 10, 15 или 20 с цемен-
тацией и последующей закалкой до твердости HRC ==
==50755, с чистотой контактных поверхностей не ниж
еедьмоrо класса.
64
выхода масла, недостаточной подвижностью вклады
ша это увеличение, как правило, нарушает rазоплот-
ность узла уплотнений, приводя к появлению водорода
в картерах подшипников.
Если уплотнение длительно работает с увеличенной
толщиной масляной пленки и с увеличенным расходом
масла в сторону воздуха, то водород в картеры под-
шипников и сливные маслопроводы попадает непрерыв-
но, и если вентиляция недостаточна, то содержание ero
может возрастать. Это явление называют эжектирова.
нием водорода, и оно наблюдается даже при нали'ilИИ
слива масла в сторону водорода. Но в случае эжеК',и.
рования слив масла в сторону водорода может быть
очень мал, а температура баббита значительно сниже.
на. Кроме Toro, если имеет место эжектирование ВОДО.
рода, то количество водорода, определяемое в карте-
рах, увеличивается при снижении давления водорода
в корпусе reHepaTopa (поскольку снижается наrрузка
на вкладыши), а также весьма существенно зависит от
частоты вращения ротора, снижаясь по мере ее умень-
шения. Повышение давления прижимающеrо масла MO
жет существенно снизить, а то и прекратить попадание
водорода в картеры.
Несколько улучшает дело также снижение давления
уплотняющеrо масла, но только в тех случаях, коrда
при этом либо не меняется, либо увеличивается на-
rрузка на вкладыш.
Этот комплекс признаков позволяет отличить эжек-
тирование водорода от проникновения водорода в кар.
теры подшипников через неплотности разъемов вклады-
шей и корпусов уплотнений, через неплотности сцепле-
ния баббитовой заливки с вкладышем. В случае
неплотностей содержание водорода в картерах умень.
шается при снижении давления водорода в корпусе
reHepaTopa, а также не зависит от частоты вращения
и от давлений уплотняющеrо и прижимающеrо масла;
слив масла в сторону водорода и температура баббита
MorYT быть достаточно высоки.
Если не удается устранить попадание водорода
в картеры основных подшипников путем подбора дав-
лений прижимающеrо и уплотняющеrо масла и пере-
настройки реrуляторов, ТО остается одно останов
reHepaTopa, разборка и ревизия узла с YCTpaHeHfIeM
причин дефекта. .
t?q
Запаздывания вКладыша при аксиаJiЫ!ЫХ nеремеще-
Ниях l3ала ротора имеют случайный характер. Следова-
тельно, случайно вызванное запаздыванием появление
водорода .в картерах подшипников может самоустра-
няться при изменениях ню'рузки [енератора. Но и вел -
чина содержания водорода в картерах является случаи.
ной, она может быть в безопасных пределах (до 1 2%),
может приводить к «хлопкам», а также к опасным
взрывам и пожарам. При этом быстро падает давление
водорода в корпусе [енератора. Поэтому нарушения
подвижности вкладышей весьма нежелательны, особен
но при работе rCHepaTopa с частыми изменениями на-
rрузки.
Если вкладыш застревает при ходе ротора, YMeHЬ
шающем толщинv масляной пленки, то это сопровож-
дается случай ыми повышениями температуры,
а в крайнем случае подплавлением баббита вклады
шей. Если баббит при этом не выплавился совсем, со-
хранился расход масла, то проявляется это в том, что
температура баббита устойчиво держится на высоком
уровне (75 800C; возможно повреждение термометров
сопротивления), несмотря на то что слив масла в сто-
рону водорода увеличивается. Температура сливающе-
rося масла весьма возрастает, что видно по наличию
пара в продувочном бачке, маслоконтрольном патрубке
или смотровых стеклах в сливных маслопроводах.
В момент подплавления появляется дымок из подшип.
ников. Иноrда нарушается rазоплотность и водород
попадает в картеры. Слеrка подплавленный вкладыш
может некоторое время работать при сниженном дав-
лении водорода.
Выплавление баббита, как правило, сопровождает-
ся выбросом дыма и масла из подшипников, выходом во.
дорода; в зоне подшипников появляется как бы мас.
ляный туман взвесь капелек масла в воздухе. Иноr-
да повышается вибрация подшипников [17]. В таком
случае необходим немедленный останов [енератора
с вытеснением водорода из корпуса reHepaTopa инерт.
ным rазом. значителыlеe выплавление баббита сопро-
вождается повреждением упорноrо диска ротора, что
требует более длительноrо времени для восстановления
работоспособности узла.
Если вкладыш двиrается с перекосом, то возможно
сочетание таких признаков, как большие расходы масла
67
(в сторону водорода и общий), высокая температура
баббита и пропуски водорода через уплотнение. При пе-
рекосе также отмечается существенное различие темпе-
ратур на 4 50C и больше по термометрам сопротивле-
ния на одном и том же вкладыше.
Здесь следует отметить, что повышение температуры
баббита может оказаться следствием не какоrо либо
нарушения работы уплотнения, а ПОВрlшения температу-
ры масла на входе в уплотнения. Последнее бывает
в случае засорения или отключения маслоохладителя.
Износ баббита несущей поверхности вкладышей уплот-
нений неизбежен в процессе длительной эксплуата-
ции турбоrенераторов, несмотря на то, что поверхности
вкладыша и вращающеrося ротора разделены масляной
пленкой. Под износом в данном случае подразумевается
изменение формы рабочей поверхности уменьшение
клиновых площадок с одновременным увеличением по.
верхности, параJlлельной упорному диску ротора, исчез-
новение «сапожков». Скорость износа баббита вклады-
ша зависит от ряда факторов, характер и степень
влияния которых еще недостаточно изучены. Однако
есть основания предполаrать, что основным фактором
является наличие механических включений в масле по-
даваемом в уплотнения. В эксплуатации отмечено,' что
увеличение числа остановов reHepaTopa в сочетании
с увеличением общей продолжительности работы в ре.
жиме валоповорота ускоряет износ баббита. Стендовые
испытания [20] показали, что сама по себе работа при
малой частоте вращения безопасна для баббита вклады-
шей уплотнений. Так, 500 ч работы в этом режиме не
привели к заметному изменению формы разделки вкла-
дышей, выполненных в I'абаритах уплотнений [енерато-
ра тrв.зоо. Однако отмечено, что наличие механических
включений в масле опасно именно в таком режиме,
коrда плоские поверхности вклаДыша, параллельные
упорному диску, практически без зазора прижаты
к упорному диску.
Износу способствуют высокие удельные наrрузки на
трущихся поверхностях, поскольку чем больше наrрузка
на вкладыш, тем меньше рабочая толщина масляной
пленки, тем выше частота вращения ротора, при которой
в процессе разворота образуется масляная пленка до-
статочной толщины. Особенно большое значение имеет
удельная наrрузка на плоских площадках вкладыша,
68
tipl1жатых к упорному диску в режиме валоповорота
и работающих при полусухом трении. Опыт эксплуата.
ции показывает, что вкладыши уплотнений reHepaTopoB
TBB-165.2, TrB.200, 1ТВ-ЗОО, имеющие примерно вдвое
большее удельнре давление на площадках полусухоrо
трения в указанном режиме, чем вкладыши уплотнений
reHepaTopa ТВВ.З20.2, изнашиваются быстрее, чем по.
следние [2]. На [енераторах TBB-165-2 и Тl'В-200, рабо-
тающих с частыми пусками остановами, износ бабби-
та приводит к повышению температуры дО 75°С через
6 8 мес эксплуатации. Износу баббита способствует
низкая подвижность вкладыша при развороте и остано-
ве турбоrенератора, при изменениях наrрузки.
еханические включения попадают в маслопроводы
уплотнений либо в результате плохой очистки системы
маслоснабжения при ремонтах (стружка, [рат и т. п.),
либо в результате коррозии металла, которая особенно
интенсивна при обводненном масле.
Уменьшение и исчезновение клиновых площадок на
баббите в результате износа приводят к снижению рабо.
тоспособности вкладыша, что проявляется в уменьшении
толщины масляной пленки, уменьшении расхода масла
и росте температуры баббита в рабочем режиме. Сни-
жается также способность вкладыша к самоустанавли-
ванию (см. рис. 6), что ведет к случайным изменениям
толщины масляной пленки при изменениях наrрузки
турбоrенератора, т. е. износ как бы снижает подвиж-
ность вкладышей и проявляется аналоrично.
Штатный метод контроля баббита вкладышей по тер.
мометрам сопротивления плохо отражает степень износа
вкладыша, которая во MHoroM опредеJlяется состоянием
запирающеrо пояска (в сторону водорода). Температура
пояска не контролируется; в то же время она превышает
на 20 ЗООС температуру контролируемой зоны, а для
изношенноrо вкладыша поднимается выше 1000C [22].
По данным ВТИ повышение температуры баббита ПОk
шипников сверх 100°С недопустимо, так как приближа.
ется к температуре плавления баббита (l30 0 C). ожно
преДПОЛaJ'ать, что повреждения баббита изношенных
вкладышей начинаются с подплавления запирающеrо
пояска. Это подтверждается и тем, что при ревизиях
масляных уплотнений на запирающих поясках вкла
дышей часто обнаруживаются следы повышенноrо на-
[рева.
69
Стендовые исследования (22], целью которых было
выяснение внешних проявлений износа баббита, показа.
ли, что износ баббита наиболее четко проявляется не
в показаниях термометров сопротивления, которые MorYT
не превышать предельных, а в величине общеrо расхода
масла в уплотнениях. Зависимость расхода от износа,
измеряемоrо долей от номинальной rлубины скоса на
баббите, практически линейна (рис.l?). Испытывались
вкладыши, соответствующие по rабаритам [енератору
тrв зоо. Отсюда следует, что орrанизация контроля pac
хода масла в уплотнениях позволила бы в процессе
эксплуатации контролировать степень износа баббитовой
поверхности вкладыша. На reHepaTopax серии TrB, на
которых все масло прокачивается через демпферный
%
Рис. 17. Зависимость общеrо расхода
масла в уплотнениях от износа баббита
вкладыша (в rабарнтах уплотнения reHe-
ратора тrs-зоо) [22].
Q расход масла, % иомииальиоrо для иеиз-
ношеННоrо вкладыша; 11.<\ rлубииа изиоса
баббита, % rлубины скоса неизиошеииой кли-
ново!! площадки (размер <\ см. рис. 6).
50
м
о
50
О/О
бак, возможен rрубый контроль расхода масла, напри
мер, при помощи дифференциальноrо манометра, реrи-
стрирующеrо разность давлений масла на входе и BЫXO
де демпфеРНОI'О бака.
Следует отметить, что вкладыш с высокой степенью
износа баббита и даже с полным износом еще сохраняет
работоспособность, но ему противопоказаны резкие из-
менения наrрузки, пуски и остановы, коrда он должен
следовать за ротором. Такой вкладыш при первой воз
можности следует заменить.
Для снижения скорости износа баббита вкладышей
уплотнений рекомендуется пре)Кде Bcero обеспечить
высокую чистоту масла. При ремонтах трубопроводы
и арматура тщательно очищаются и промываются. Сет-
ки фильтров должны систематически проверяться и очи-
щаться. Из фильтров заводской поставки наиболее эф-
фективны фильтры ЛЭО «Электросила» типа ФМ.lО
с весьма мелкими металлическими сетками саржевоrо
переплетения. Для предупреждения обводнения масла
целесообразна реконструкция лабиринтовых уплотнений
70
o:t'
nаItOЯ Хl'lеои + I I I
-ИGаd И ;)QНJ.OIJ"Ц;'Н
elJ" e'"
IШD' иweD'ОXl'lIl
нии иwе:>ояз иwиm I + I I
..qlJ"og wояmиlJ';) O
-= еШ99еg юшаD'БПd
!1i
!\! l!аml'lD'eIJ"ЯII
!3 и еоолоdоя eowa I I I I
а -q,Беd И ОНJ.ОIJ"О;'Н
»
'"
:!I
..
Q) eml'lD'elJ')'"
::r + I + I
'" еШ99еg ОИБИ
о
,...
Q)
,...
о
'"
'"
еmIЧl1еlJ"яg :юяаd u + I + +
:!I
.&
Q)
t:::{ ВffiIЧ'l1В!f}lЦ ЧJ.::ЮН I I + +
-жиаD'оо неЯБй!-j
.'"
( » онd;''''Бddь + I I I
" "'"
'"'"
Q)Q'"
"'''' dOHbOJ. I + I I
5 "e.L O)1dH
>..,...
'"
::r
:s:
to;
\О
'"
.....
.=
:::
=
....
=
1-<
Q
1=:
С
>.
:а
I:Q
....
::r
C:I.
I:Q
Q
f-o
;.:
....
.g.
....
"'1:
:а
=
:r
=
С
:::
""
:::
;.:
са
=
1'\
S.
[:::
t;;"
'"
'"
Q)
"
'"
8 '"
'" :<s
"
Q)
с>
:::!
Q) :::!"
'" <:J
.е. !::
'" g,
о
,... <о;
'" t:
Q)
-& "
'"
tO: с1)
!i! -о::
ffi
s.
t::
."......... О" ===I.=s:: C'\jl
:':tJ"'u "' ,...0
\00"'_ a c. ", :.:\0
t:: ......... Е--о .. t!:
I tJ u
;.a-=::r::Оt>:°::r:r:: !-о:.:;з ..
Ф
,... ro :a:.: I
",Q :r:: '" f--oo:t'
о..C'\:I оF--otI:h:'о... C'ij:r=0:S: c'ij
f--o :r:: О cl) d О !;:: cl) 0.\0 С.
3 a6 '" :2'" ' ::; !
I:( ",>' "' ",:a",!-o
!-o&:a \оь :аз
Dts= J:::: :1:: '" \O::I:: 8
5i g';);2' ",1;;8. t>::<!
;.а:':", о :аз >. o:a
to;U Cl)""",:r::!-о'" :':to;
o tJ
::;::I'--:r:: "' to;"' ':': О", '"
",:r::", tJ "" M
",3 ",,,, to; ,,, OO '"
5 g",:r:: c. S :a
tJo "' c.5'" :a\O o
@ Ф 5 :
Cl)з с. tJ",,,,:r:: 0c.:r::f--o
Cl)", Q :r:: I :a
>,U
.э '" :r:: g: ;,т.Q >. >':S; а О ;;; u >. t1
юо 1;;1;; :a:a tJ >,
I:: . ""0..0.. ::s::щCl.tcuС- о..С)
C'\I(\)o..<l) о..ФCJ o..o:>-.::s:::t\S CI)
f--o"'f--o tJ f--o:r:::r:: to;
п
....
<::!
Е:
.'»
i:j
:z:
'»
iI;
<о:
а
't::>
2,
t:::
72
П IJ'O)/ XlЧ90Н
и€аd И.L:JОНJ.ОIruан
Шl':JВW
И!r\! И"R\!ОХlЧlI
иrrи иwе::ЮЯ:J Иl'lиm
qItOO WО}IШИJr.> О:>
R.LИ\IOR9 R)/l1'd\!SP.d
,'"
5j
'"
и IIO I :\!
"
.q,8Rd И.L:JОЧ,LоItlЫН
"
:о
"'
'"
::r
с.
о
ь
'"
ь
о
\о
'"
с.
'"
вmlЧ'J1RЮIЯ
R.LиggR9 ОНSИ
RШlЧ\!RI1')/!\ O)/ddd]j
:о
!;;
'"
-&
еmJ<l'Itr;Ш}lfI Q1:JOH
.ЖИ8'п'Оll I:ППIЕИН
, ,"
3 аоиdаw€аdь
:O>-
Ф СС
;:ЮНhОL
.t;п:Ю'п'ан
t<
S
о;
"
'"
'"
о
с.
"
!!!
-'з.
'"
'"
-&
'"
"1:
I
t:
+
+
+
+
><.ь
о ro r.:
:ос '"
ОИ:Е
:>'0..
t:: о
::r:
о
:ос
.Q '"
><
о '" "'
f-< :>,:>::
0..0:)
ro '-' О
8 '"
j3 ...... u
"i >< :>.
gJ о:)
::I::
r:Q Q) (I:j са
",::I::o.. ro
f--<ClJ2 e
::s:: :?J ro \0 2
:g gJ 3- \0:>.
,2 ::I:: ii?t
:s:: '"
@"\8 ..Q:S: '
::I:: o.. t;:;: ::I::
:EO iIJ
5
t::f-<"'<:i><t::roС)
U беЗ :E
ro =
:::::= t--o::S: ::s::::r
о u о 0...('1;;1
;!:O::I:: >::"1:
+
,=
<l> О
8:::
:<1 "'
"1:=
ro::I::
(])
о..
'" '"
=::I::
g
о :т
::I:::>'
"1:
о u
+
+1
1 +
+1 +
+ 1
I 1 I
I I
+
1+ I
I 1
+1 I
I I
+
+1 1
1 +
1+ I
+ I
+1 +
'"
"i
о
о..
О
"i
О
'"
I I >< I,:s:
8.. ::I:: \8 :>. 2.. g
0 0 "1: ", :s::;g
"'ro o..roro
'" '"':>:: ::I:: :!!roo..::r:
:>. O:) и:з
=: «' bt rд2..
8. tтro
О i<!ro :::"1:"'''1:(])0..
t = 82. t:=
ro о:) i;; \O
'" ro:Е roo..<!)og;
(I:3..........CO с::: l:::o::1f--t
::I:: и,,,, f-<
i;; u ro:!!и!;;<!)
"" :E::I::::I:: f--< 0.'
:Е O) >< "1: ::I:: Q '" 8..:>::
'" "' о (]) '" о ::I::
:s:: "':s:: ><"'::I::o..o:)
5(]) iIJ !'ij ",
,,,, iIJ о..u оо..б
:а Ф..е,:;Е :::: n Q... tJ :s: t::
5.5",", :i3=z:ИФD..
'" ::I::.Q О ",::: о
O E., coa;
ro::I::(])o..P' :то
O:E.::I::::I:::::ro",!:;:><:s:: (])
::I::.Q:S rog- !'ijg(])
iclf-<ni f-<"'::I::::I::ro:::о:)f-<
оса ::;: g-2..>'('f') » о
t; ::: f-< (])t;
g 2 @g.
:>.
::I::
О
о..
О
f--<
Q
'"
ro
U
ro
:Е
о:)
'"
U
..
ro
О
о..
о
"1:
О
о:)
"'
'"
::r:
(])
<:Q
ro
"1:
f-<
О
О
:Е
:s::
Q
:s::
'"
ro
'"
<!)
::r:
"'
:s::
::r:
(])
Ef
ro
о..
о:)
....
'ndI. O){ хr' н:юн I
И8d(i Hl:)Q T.LOt '[JЭН
<::!
Е:
'"
::!
:t:
'"
't::>
со
""-
t:::
ВL';:)Ю\:
НеП' ШШJ:10юq!{
ИU'И Ш\1В;)ШI.J Щ\iИПI
qlт9 И:ШШIИL';) О:)
R иg9Еg P. L'Ot'8Ed
,"
2s
;;:;
i':
о
"
"
>-
ИdmIqrЕL' Ш
и QО::>.{lldоч НО!\: d
q,€Ed И,L;ЮН,LОL'I.1dН
"
:о
"'
1}
с.
о
ь
'"
ь
о
\о
'"
С.
ВП11qr/ВL':-!EI JО)!,)(iаи
вmlqrв!;'ча
R.LНggP.g J'SJ1
:о
...
'"
'"
-&
'"
1::[
еШIqи[н:чg Q,L:)OH
ЖИ8}:ОlJ u:[:;.н:;и Н
, ,"
",'"
;Е а ;:JO}X!Ji\fJlfll
5. »
t::ro
::!::
t:Q ::.:: I dOHhOl.
-В.LJО't';:ш
L?
s:
"
!1;
g.
'"
"
f:
'"
"-
.;о.
;::
"
'"
"
'"
а.
t:
+
+
+
+
+
+
+
+
:<:С :х: с:::.
...ct
а; с,) c\j ::: Е?--
6.8. Ь..зs '
g g-S
",gEfC1"1: ;:O
с\;1 о о .r>
C': c..C'C;O E-
SCQ
:S S=5.:-:
::nb Q)2
g gёab..::;
'-J c\j t'C ;::;
t::::::::
::: :; ::о х
; а; о :::..... .е::
'" v CJ -с
o.. ""[:E
Q)a;z E5o...:::
H .50иO""
c,.i ::;::и 2:
=: с:::
E d.J
ё:)CO a;::oac..
ё.
а .
» а '" i5..» "' а '
Q) ::Т'Q.i
hi :::: :::t >':::
;:: 9J 5
111+
I I I I
I I I I
1+1 I
+
+1++
+
11++
+
I I I I
+
I I I 1
,....
;:;
:t:
'"
:t:
Е:
а
"';
<::
""
::!
:.е
""-
со
'с
'"
<::!
""-
"'
=
::1::1
CJ '"
С: :;:
00..
О О
",.-в.. ::;
Q) """' Q)
Q)o;...Qt::t: о..
f-.< =z: о
Р.", '" 5
\O g;t; f-<
ro oaJo c..i
\O::r:o..::r: ro
'" о:) '" о:)
[ > t--<
i
f--o no О
gjз ;:;
@"1:", t:: ;в
..Q U tJ:: со а
:s.. :s.iiJgj :!!
с3 c\j ь
0::r:(])0:.:"'lC::::
'::a
a. c
J5xg880
g; gi
(]) о
о.. ::r:
,
g
Е-
'"
f-<
'"
\О
\О
ro
\О
'"
"';
'"
со
t:::
lQ
73
тvрбины. В качестве временных мер проТ!!в коррозии ме:
талла применяется хромирование корпусов упuлотнении
или частичная модернизация корпусов с вваркои вставок
из нержавеющей стали. Чтобы СНИЗИТЬ IIЗнос баббита
уплотнений [енераторов trB-200, TrB 3 O, при враще.
нии [енератора от валоповоротноrо устроиства . повыша-
ется перепад давлений между маслом I! в.oдop ДOM ДО
2 KrcjcM 2 , что позволяет создать масляныi! слои между
вкладышем и упорным диском ротора при отсутствии
rидродинамическо!'о усилия.
В табл. 4 систематизированы основные признаки не-
поладок в торцевых уплотнениях и даны их основные
сочетания, соответствующие тому или иному дефекту.
Знак «+» означает наличие признака, « » отсутст.
вие. Наборы признаков мо!'ут способст овать своевре-
менному установлению нарушения раоотоспособности
уплотнений и более четкому анализу причин поврежде-
ния их.
Цилиндрические уплотнеН1ИЯ
Нарушения нормальной работы Ш!.1индрических
vплотнений хотя и не приводят, как у торцевых уплотне-
ний, к выплавлениям баббита и повреждениям узла, но
тоже влияют на работу турбоrенератора в целом, по-
скольку некоторые неполадки приводят к пропускам
водорода через уплотнения, к необходи !Ости снижения
давления водорода в [енераторе, к необходимости вклю-
чения в работу маслоочистительноrо оборудования и к
попаданию значительноrо количества масла в корпус
reHepaTopa. Как и у торцевых уплuотненпй, нормальная
работа цилиндрических уплотнени нарушается u в резу-
льтате дефектов изrотовления и соорки зеталеи уплот-
нений и оборудования схемы маслоснаожения, .,непра-
вильной эксплуатации, старения и износа дет а леи.
Понижение перепада давлений IaC.1a п rаза возмож-
но в цилиндрических уплотнениях по тем же причинам,
что и в торцевых, т. е. вследствие дефектов реrулятора
перепада давлений, а при подаче резсрвноrо масла от
демпферноrо бака вследствие больших потерь напора
в маслопроводах.
Понижение давления уплотняющеrо IaC.1a до давле-
ния rаза и нарушение подачи масла не ПРИВОД!lТ к вы-
плавлению баббита цилиндрических уплотнении, но яв-
ляются причинами попадания водорода в больших
74
количествах в картеры основных подшипников турбоаr.
peraTa. Поэтому необходимо находить и устранять при.
чины снижения давления масла. Все, что сказано выше
об обнаружении и устранении неполадок в системе мас-
лоснабжения, включая реrулятор, применимо и к ци.
линдрическим уплотнениям.
Повышенный общий расход масла в цилиндрических
уплотнениях, который может явиться причиной сниже.
ния перепада давления масла и rаза, как правило, полу-
чается при увеличении радиальных зазоров между вкла-
дышем и валом. Чрезмерные зазоры обусловлены ошиб-
ками проектирования, изrотовления либо возникают
в процессе эксплуатации под воздействием вибрации
вала.
Чем меньше аксиальная длина цилиндрическоrо вкла-
дыша, тем меньше должен быть радиальный зазор. Ми-
нимально возможная ero величина по условиям техно.
лоrии изrотовления 0,04 O,05 мм (на радиус) при
внутреннем диаметре баббитовой поверхности вкладыша
порядка 500 мм. Максимальная величина назначается
при проектировании, исходя ИЗ формы разделки бабби.
товой поверхности и из принимаемых конструктивных
мер по снижению расхода масла в сторону водорода,
обычно 0,1 мм.
СлабоинерционныЙ вкладыш должен двиrаться
вместе с валом при радиальных перемещениях послед-
Hero, и тоrда в идеале баббитовая поверхность не долж-
на разбиваться. Однако реальный вкладыш инерционен
и вдобавок тормозится при радиальном перемещении
силами трения. Сила трения пропорциональна усилию,
с которым вкладыш прижат к корпусу уплотнения,
вследствие давления водорода. Чем выше давление во.
дорода, тем больше усилия, требующиеся для перемеще-
ния вкладыша в корпусе уплотнения.
В обычном цилиндрическом масляном слое с малым
эксцентрицитетом вала относительно вкладыша при пе
ремещении вала MorYT развиваться усилия недостаточ-
ной величины, т. е. неизбежно значительное сближение
вала и вкладыша (почти до соударения), прежде чем
вкладыш сдвинется, а вследствие этоrо отставание по
фазе движения вкладыша от движения вала. ЭТО явля-
ется причиной Toro, что баббитовая поверхность вклады.
ша может разбиваться при вибрации вала, вследствие
чеrо в 'Процессе эксплуатации увеличится зазор между
75
вкладышем и валом и соответственно возрастут расходы
масла в сторону водорода и в сторону воздуха.
Разработанная и внедренная на ряде [енераторов Ta
называемая rидродинамическая разделка баббитово,!!
поверхности вкладышей цилиндрических уплот ении,
аналоrичная по форме разделке баббита вкладышеи тор.
цевых уплотнениЙ, позволяет устранить этот недоста-
ток [21]. Такая разделка значительно у еличивает уси-
лия, возникающие в масляном слое при солижении вкла:
дыша и вала, делает их зависимыми от минимальнои
толщины масляноrо слоя и значительно повышает ста-
бильность баббптовой поверхности и расхода масла
в процессе эксплуатации. Положите.1ЬНЫМ свойством
разделки является и то, что на.lичие клиновых площа
док все время центрирует вкладыш относительно вала.
Друrой способ предотвращения расколачивания баб-
бита заключается в компенсации усилия со стороны во-
дорода созданием противоположно направленноrо уси.
лия при помощи дополните.1JЬноrо потока масла [1, 2].
Оба эти способа MorYT пр и меняться одновременно. Та-
ким образом, износ баббита проявляется в увеличении
радиальноrо зазора.
При выполнении rидродинамической разделки баб-
бита в цилиндрическом уплотнении следует придержи:
ваться тех же оrраничений по rлубине скоса клиновои
площадки и по размерам выходов для масла в сторону
воздуха, как п для торцевых уплотнениuй, так как завы-
шение размеров скоса и выходных ще.lеи приведет к уве-
личению расхода масла в сторону воздуха, снижению
перепада давленпЙ масла и rаза, нарушению rазошю'f-
ности узла. Расход масла в сторону водорода при этом
уменьшится.
Если вкладыш уплотнения прпжат к жестко закреп-
ленному корпусу уплотнения, то возможен перекос
вкладыша относительно вала, так как весьма затрудни:
тельно и маловероятно обеспечение при сборке строrои
перпендикулярности к валу торцевоЙ поверхн сти вы-
точки в корпусе. Это усуrубляется деформациеи корпу-
сов и наружноrо щита [енератора при повышении дав-
ления водорода. ,в этом смысле конструкция уплотнения,
[де вкладыш сочленяется с корпусом через самоустанав-
ливающуюся в корпусе промежуточную обойму, более
перспективна, так как вместе с обоймоЙ самоустанавли.
вается относительно вала и вкладыш (см. рис. 8, а).
76
Перекос сопровождается обычно не только увеличе-
нием расходов маС.lа как в сторону водорода, так и
в сторону воздуха, но и повышением температуры сли-
вающеrося масла и баббита.
Выше БЫ.l0 показано, что повышенный расход масла
в сторону водорода приводит к увеличению расхода
водорода и снижает экономичность эксплуатации [ене.
ратора. Перекос вкладыша относительно вала и увели-
ченные радиальные зазоры между вкладышем и валом
вот основные причины повышенноrо расхода масла в
сторону водорода. Кроме Toro, такой расход может быть
следствием недостаточноЙ плотности резиновых колец,
перекрывающих зазор между вкладышем и корпусом
и между промежуточной обоймой и корпусом, а также
неплотностей разъемов. В этом случае повышенный рас-
ход масла в сторону водорода может сопровождаТЬСll
повышенны'l1 HarpeBoM баббита вкладыша на запираю-
щем пояске.
Значительный HarpeB баббита вкладыша обычно
вызван недостаточным охлаждающим расходом масла
(в сторону воздуха) либо повышенноЙ температурой
масла на входе в уплотнения. C.тIeдyeT отметить, что
rидродинамическая разделка значительно увеличивает
потери мощности в уплотнении, и ес.тIИ расход масла
недостаточен для отвода тепла, то это приведет к по.
вышению температуры. Как и в торцевых УП.тIотнениях,
в цилиндрических больше Bcero HarpeT запирающиЙ
поясок в сторону водорода; ero температура тем выше,
чем меньше зазор и чем БО.тIьше аксиальная длина. Зна.
чительная часть тепла с пояска отводится через вкладыш
к основному охлаждающему потоку MaC.тIa.
В двух. и трехпоточных цилиндрических уплотнениях
в радиальном зазоре имеется зона, [де соприкасаются
два потока MaC.тIa с одинаковыми давлениями. В этоЙ
зоне возможен повышенный HarpeB MaC.тIa, однако. ес.тIИ
аксиальная Д.тIина этой зоны ,невелика, то лишнее тепло
будет отведено маслом, сливающимся в сторону воздуха
без чрезмерноrо переrрева. Опыт эксплуатации таких
уплотнений еще недостаточен.
В табл. 5 приведены основные признаки возможных
дефектов цилиндрических уплотнений. Как и в табл. 4,
знак «+» означает на.тIичие признака, знак « » отсут.
ствие. Сочетания признаков, соответствующие тому или
иному дефекту, позволяют БО.тIее четко анализировать
77
Таблица 5
Признаки типичных дефектов цилиндрических уплотнений
ПРI!з,\акп
Повышенная температура баб
бита вкладыша II мае.та, с:шваю
щеrося в стор:ту водорида, при
нормальн . ой температур . е входящ e- I
ro масла
Пониженная температура баб-
бнта вкладыша и масла, СlИваю-
щеrося в .сторону водорода
Повышенный расход ма С.та в
сторону водорода
БJльшая разница температур
по диаметрально расположенным
термодетекторам
Пропуск водорода через УП,10Т
нения. Содержание водорода В
картерах возрастает при Iювьnпе-
нии давления ВОДJрода н не завп-
сит от давления маС:lа
Содержание водорода в Kap I +
терах [Jозрастает при увеличенин I
давления масла 11 не зависит от
даВ.тения водорода I
Дефекты ЦИ.ll-шдрпческоrо уплотнеаия
"
:д
'"
о
"
"
'"
'"
р,
"
...
"
о
'С
...
С,,"
5",
<из
:r;",
,"
5
""
;р:
00(
5
'" "
о ,
...
S2
S'
сс"
:1:;'}
времени. Если это масло и повторное открытие дренаж.
Horo вентиля показывает, что попадание ero в корпус
[енератора продолжается, то причиной TaKoro попадания,
как правило, является нарушение нормалъноrо слива
масла, соприкасающеrося с водородом.
Нарушение сл.ива обычно бывает вызвано заеданием
в закрытом ПОJlоженииклапана поплавковоrо rидрозат.
вора или попаданием масла в поплавок [17]. Поэтому
прежде Bcero надо проверить уровень масла в затворе.
Обнаружению этоrо дефекта способствует сиrнализа-
ция. Заедание Е.1апана устраняют леrкими ударами по
затвору, а изБЫТОЕ масла сливают из заТВора, открыв
вентиль помимо К.lапана. Если не удается восстановить
работоспособность rидрозатвора, то приходится перио-
дически выпускать масло вентилем помимо клапана. На
ряде [енераторов старых выпусков, имеющих кроме по.
плавковоrо пщрозатвора еще и петлевой, следует пони-
зить давление водорода в [енераторе до 0,5 Krcj см 2 и
вывести из работы поплавковый rидрозатвор, перейдя на
петлевой.
Заедание клапана rидрозатвора может произойти и
в открытом ПО,10жении, что может приводить к прорыву
водорода в С,lI!ВНУЮ систему ПОДШИlпников турбоаrреrа-
та. Такое нарушение сначала проявляется в понижении
уровня MacJla в заТВоре и ПОЯВ,l]ении сиrнала. В этом
случае закрывают вентиль на сливе масла из клапана
и пытаются устранить заедание промывкой клапана
маслом из затвора, накапливая масло и открывая вен-
тиль. Можно попробовать устранить заедание клапана
JIСI'КИМИ ударами по корпусу затвора. Если это НС помо-
I'аст, то закрывают вентиль на сливе из затвора и перио-
jtИ'IССЮI выпускают масло.
При исправном rидрозатворе нарушение слива масла
может быть вызвано неправильным монтажом масло-
проводов на сливе, а также уменьшением размеров
камеры между уплотнением и маслоуловителем, которое
иноrда получается в результате некоторых реконструк-
ций.
Большое значение для предотвращения попадания
масла в корпус [енератора имеет правилъная сборка
маслоуловите.'IЯ [4, 5], т. е. правильная установка ero
относительно маслосбрасывающих канавок на валу
с учетом возможноrо тепловоrо перемещения вала, пра-
вильная центровка, минимальные зазоры между уплот.
79
:>,
"
;!:;;С
11)
" "
"'
, СО
'"
'-'3',
" "
g.
р,,,,
1':"
""
gs
Б
с:"
"с:
;t$3
+
..
+
"
i:is
:3
O(
""
с: с:
'"
:О"
о
\1..iз
5
a
;:;:0
о. '
о'"
I '" со
'" '-'
0")=
+ I I
+ + + L
I
+
+
+
+
+
причины отклонений от нормальной работы цилиндри-
ческих уплотнений.
Весьма распространенным недостатком в работе
уплотнений вала как цилиндрическоrо, так и торцевоrо
типов является попадание масла в [енератор. Интенсив-
ное попадание масла в корпус [енератора, как и попа.
дание воды, сиrнализируется при помощи индуктивноrо
указателя УЖИ, установленноrо на дренажном трубо.
проводе в нижней точке корпуса [енератора. ЗаrОI:ается
табло «Вода, масло в [енераторе». Получив такои сиr-
вал, персонал должен слить жидкость, открыв вентиль
на дренажном трубопроводе, установить, что за жид-
кость, и проверить, как быстро она в капливается,
открыв вентил снова через определенныи промежуток
78
нительными кольцами (<<ножа!lШ») :\IаС.lоуловителя и
валом, плотность разъемов маС.l0У.l0вителя и стыков.
Весьма незначительное, но постоянное проникновение
масла в [енератор может происходить в виде масляноrо
тумана, который осаждается на ХО,10ДНЫХ деталях, на
обмотке. Капельки Mac.rIa с холодных деталей MorYT сте.
I{aTb вниз, в дренаж, [де обнаруживается попадание
масла до lOO 200 см 3 в СПI\И II :\IC'Hee. Такое про-
никновсние масла может 11 'вообще не обнаруживать-
ся, если оно недостаточно интенсивно, чтобы масю)!' на-
каПЛlIвалось в дренажном трубопроводе. Но при ре.
монте таких [енераторов находят замаС.lенные лобовые
части обмоток статора, ротора, активную сталь.
Известно также, что различие даВ.lениЙ rаза с обеих
сторон [енератора обусловливает llирку.1ЯllИЮ rаза вдоль
[енератора по сливным маслопроводам. Поэтому в схе-
мах маслоснабжения сливные :v!ас.lОПрОВОДЫ с двух
сторон [енератора обычно разде,lены пеТ.lевым rидроза.
твором, а бачок продувки разделен переrородкой. Не.
плотности в переrородке И.1И недостаточная высота
петлевorо затвора MorYT быть причиноЙ заноса масла
в [енератор циркулирующим ПОТОI,О!l1 rаза.
с п И' с о к ЛИ т Е Р А Т У Р Ы
10, Руководящие УI(i1\iШII7Т IЮ ()()'[,('\IY ОС1I,III1l]ШИ П'il,lоВЫ\: Э,I(':,"
тр 1I'II'l' 1([1 \: ст ШЩII ii I(()IIТP( ,,'ILH()'II 3ЧСРliП',IЫI 1,,'.\1 1] 1I j1 1I ()()ра \1 11. ('P(',lCT'JJ'
\111 авторсrУ,ТlР()Вi1НllЯ. ТСХНО,'I()П]ЧССI,оii .1аlllllТЫ, U,ЮI(IIj1"IJi(li I! CIIl'.
ШI,'IШiЩIIII, ,\0\,. СЦНП [ ЭНСРI'ОНОТ. 1%9, (j(i с, (M'130911('PI'CTII)(!1
Н э.l('I(ТРIlФI!I,аllllll СССР, r,liШ, Н'ХН, Y'IP, IIОj[(С'П,IУiiТillllll[j]j('РI'ij.
('I]('H'\[, ОРI'РЭС),
11, Инструкция 11"
ров ТIШ.1 65.2. . М. СШ IТlI
Т!])(II 119,II'I(ТРIII!Jl!)(iIШIII СССР,
9нсрr'()('IIС'ТСЧ) ,
12, Инструкция ilo 'jl(C'li,l\'aTilllllll 1I 11,'IIЫT,lllllH\1
ров Т1313.200.2, М" С[LНП 1 ")HcjJI'oIIOT. 196С) 2;) СjllСРП"
TIII,ll 11 j,']I'i(TPIII!JIl I;;ЩII II СССР, [',lalJ, Н'ХН, УЛР, по ji(CII,I\'ilТal[;IH
энсрrОСIIСП'Ч) ,
1;), Инструк ия 11" j)(СII,I\'аПlllIIII I1 il('iIЫПIIlIIЯЧ
jJ()IJ Т1313':320.2. ,\0\" СШIТII :-)ll('рI'оIIOТ, [969 27 с. ,jH"pl'C'
ТlII\lI 1I '9,'11'I,ТРllФIIl(а]jII]] СССР, I',lall, Н'ХН, \lljJ. 110 '''I\l'il,l ilТШIIlll
911I'РI'Щ'll('Н'\[) ,
14, Инструкция 110 ЭI,СII,IУi1Тi1111111 1I IIL'IIЫТ<lIII[Я\[ TYP()()f'CII('PilTiJ'
p011 T13B 200, М,. С1111Т! [ :C)HCPI'()[ ЮТ. 1 Ч6CJ, :24 с. 1\о\ ВliШСрi""
TIII,;I ,l '9,1('I(ТРllФIII(аlll!11 СССР, r,1aB, ]ТЛ[, YIljJ, ПО Ж' 'II,lуаТЭlllill
'9IlСРI'liСI[L'П'\l) ,
15, Инструкция IlО Э:,,'jl,'lуатаllИll 1I ]]r'ПЫТ,l1НIЯ\l Typ(jOI'cНl'paT('
рОIJ ТП3.300, ;\0\" С!JflТ! 1 :')ll('[)I'o11OT. 19БCJ. 2() (', (\o\'!1"jHl'jJIYlill\il
[! Э,ll'I(ТРllфJ!l\аllllll СССР, [',lilH, Н'ХН, YIIP, 111I,1(С'II:IУilТЭ1l:IIlcJlll'1J"О'
СI1СП'\I) ,
1(;, nрОТИRоавариЙиый IIIIРI(\',IЯjJ .\" Э.8/7-! от 10,10,74, «О i[,'[lЫ,
IПСНI!JI Ha,'tl'/KHO'-..'ТI! l'IIСТL'\lЫ \rаL','I()l'JlЭ{Jjl";С'НlIrJ Т()РIIСНЫХ ул.-Н!ТJll'JI!lii
ВЭ,'lа Т\'Р()()j'СНСРЭТIlРОВ с IШ,lОjJО,ll1Ы\1 ()Х,IЭil(ll'iII[С'УI 60. 30 \\13т»,
2\1" ClIIIПI Энср['оНОТ, 1974, 8 (', (о\'\'13" 91l('Pi'CТlli(l] Н 'j,ll'I(ТjJ[lфll
l"lIfllll СССР, r.la1J, Н'\: 11 , УIlР. 110 '''1('']]:1 \';11' а 1[11[1 ЭiIL'Рl'''l:[[С'Н'\l!
17, МatЩрЫкин С. А. O()C,'IYil\I[Ballill' f'l'HCjJilTOp01J с !1".llljJО.lIJЫ\l
li,\,I:IiJ( 1('1111('\], М" «ЭIlI']Уi'II7Т». ' )71, 96 с,
18, Куфман 51. И., Виноrрадов r. Б. IJroрс\п;ты<с I]Р"lll'С".'Ы
[1 ('\('\1:1\ \1:IC,I((CII:I( 'il(('IIII\1 \'11,'IIITIII'lIllii TYPUOI'l'iIL'pi1TopOB. .. «Э,']('I('
IpII'I('CI,II,' ('[':111111111>. I )71, ,",, '(i. с, 28.. ;12,
1'1, КуФмаl1 Я. И. CII'H'''I,I,I lll'IlTj)()I{I(J! ВI(,'iiI,IЫШСЙ TII[JIlCBblX
\'II.'III]'II('lIlli'l T\'P( HIITlr(,p:IT()])()H l' IHJ,-l(J]1(),-lllhl\1 {)х:r.:1Ж,1<.:'НИL'\Т. ' (: ),ll']\
IPII'II'('I,III' ,'Ilfllllllll,'). 1111,8, .""" '). l' ;14 :Ш,
)O, CltJlOpOIl Л. М., ДЫIКOIIOII Л. r. Ilmo,' ВI',lil;IЫlIIСЙ Tllplll'I\bI.\
1ll,'llillll'lllli'l 1111,1:1 ЛРIНiI'('IIСР:[Л'j1:1 TI'lj.:J(1O, . «:-),'lСКТ]J'IIЧ(,С)(lll' стан,
11[111'), 1 <)7 , ,",,1. I О, с 81 8:;
21, KOJIbI(t'lIloIl' II,I:II:;II()IIIII(' III,IIIIII('IIIIЯ ЛР()Ш'('][('Рi1ТОРОG l' l'ill'
pO.IIII!iH]ll'll','I,oi'l [1('IIТIJiII!I,lIi'l BI"I:[II,I I[cii, «ЭIIl']JI'СТllЮ>. 196CJ. ,\ 8.
" 17 19. .Авт КУф\I J1I <,1 11., ,'l\1JIТjJIICB В. 51., 3a,,'Il'('L'l\:lIii В. Е.,
PiJCТiII( [', В,. U]!(i)'j[,!I!J[( [), М,
22, repIIblK И. Р., rолоднова О. с.. Сидоров А. М. M"l"l "НС!!'
1('1 1[1[[iJC'i! ua()()HTil HI(,IillLlil]('11 T"pIIL'lJbJ\: YI],liJTHCHlli'1 TY[JI)(ll'l'lIL'pa-
TOPiJI], «:C),ll'i(TjJIl'll'C;\ill' ('ТiIHIlIIII». 197fi, ,\ [, с', 2(j .29,
!lJlII J! IIСiJЫТ,JIIНН\1 T)'p(}I)rl'J!l'paTIJ
IOT, j Hi9, 2+ с, I,V\'IЮjll('1Ji'l"
IЭВ. IТ.\II. Yllj). !f() '"1J\l Jl.-!У(lТ;:Jlll!il
1. Эксплуатация турбоrснераторов с непосре;1Ственным охлажде-
нием. По;, общей ред. Л. С. .lИН,10РФi1 JI ,1, [. )\амиконянца. 2\1.,
«Энерr'llЯ», 1972. 352 с. Авт.: [о.l0днова О. с., ..:lиндорФ Л. с.,
2\1амиконянц Л. [., Маринов р, А., 2\1ышенкова Н. к., Орлов Ю. Н.,
РяБО1J Е, В., Чистиков А. П.. Ш\IаЙн Ю. А.
2. Куфман Я. И., Аврух В. Ю., Ростик r. В. УП.l0тнения турбо.
]-енераторов с водородным ОХ. аждеНИб]. _\\.. «Энерrия». 1968. 141 с.
3. Куфман Я. И., rолоднова о. С. Ана.1ИЗ надежности уплот-
нениЙ турбоrенераторов с водородным ОХ.1ЮIцением. «Электриче-
ские станцни», 1972, .N'2 5, с. 49 52.
4. Инструкция по ЭКСП,lуатаЦIШ rазомаС.1ЯНОЙ системы водород-
Horo охлаждения reHepaTopoB. 2\1." СUНТИ ЭнсрrоНОТ, 1972. 44 с.
5. Булаткин В. А., rYPbeB И. Л., Семкин Р. М. МаС.lяные уплот-
нения вала турбоrенераторов. ,Ч., «Энерrня». 1970. 71 с.
6. Деrиль r. с. Повышение ЛIOШНОСТl\ турбоrснераторов. Киев,
«Техника», 1965. 148 с.
7. rолоднова О. С., Куфман Я. И., Сидоров А. М. Надежность
авариЙноrо маслоснабженпя уп.l0тненпЙ турбоrен раторов от демп-
ферных баков. «Электричесю\е стаНI1ИИ», 1974, ,'\2 2, с. 62 66. .
8. Правила технической ЭКСП.lуатацпи Э.lектрических станции и
сетей. М., «Энерrия», 1969. 224 с,
9. Инструкция по эксплуатации и ремонту reHepaTopoB. 2\1.,
«Энерrпя», 1974. 81 'с.
80
20 коп. .