ТУРБИНА ТИПА ПЛ 984 ГК-600 МОЩНОСТЬЮ 23000 кВт
(Киевская ГЭС)
Горизонтальная поворотно-лопастная турбина погруженного типа предназначена для установки на ГЭС с напорами 5,6-11,8 м. Турбина непосредственно соединена с синхронным трехфазовым горизонтальным гидрогенератором.
Основные узлы турбины (фиг. 34, табл. 2) и гидрогенератор размешены в обтекаемой герметичной металлической капсуле, расположенной в подводящей камере перед рабочим колесом со стороны верхнего бьефа. Поток воды, поступающий через подводящую камеру квадратного сечения, плавно переходящую перед капсулой агрегата в круглое сечение, омывает капсулу со всех сторон, проходит через конический направляющий аппарат и поступает на рабочее колесо турбины. Отсасывающая труба прямоосная с прямоугольным выходным сечением.
В верхней части подводящей камеры над генератором имеется проем для монтажа передней части капсулы и генератора. Проем закрывается металлическим перекрытием с внутренней поверхностью по форме подводящей камеры. Перекрытие выполнено сварным из проката и состоит из цилиндрической и конической частей, скрепленных болтами. Перекрытие крепится горизонтальным фланцем к опорной конструкции, обрамляющей проем, а торцом - к фланцу съемной части статора турбины.
Передняя часть капсулы представляет собой тело вращения. Общая длина капсулы, считая от оси поворота лопасти рабочего колеса, 15,1 м; наибольший диаметр 6,1 м. В состав передней части капсулы входят обтекатель, конус, промежуточное кольцо и проходная колонна. Эти детали - разъемные, сварены из проката и соединены по фланцам. Передняя часть капсулы крепится к статору генератора. Опорами агрегата в целом служат восьмилучевой статор турбины и шесть радиальных растяжек диаметром 190 мм, расположенных в зоне промежуточного кольца.
Доступ внутрь капсулы возможен через вертикальную проходную колонну, в которой предусмотрены три отсека для главных выводов генератора, для масляных и водяных трубопроводов и для прохода обслуживающего персонала. В обтекателе и конусе капсулы размещено оборудование системы охлаждения генератора, выполнены воздуховоды, по которым нагретый воздух от генератора поступает в систему охлаждения.
Фиг. 34. Разрез по гидроагрегату с турбиной типа ПЛ 984—ГК-600 (Киевская ГЭС):
1 - капсула; 2 - проходная колонна; 3 - маслоприемник с редуктором; 4 - упорный подшипник; 5 - опорный подшипник; 6 - генератор; 7 - вал; 8 - перекрытие монтажного проема; 9 - статор турбины; 10 - направляющий аппарат; 11 - опорный подшипник турбины; 12 - уплотнение; 13 - рабочее колесо; 14 - маслонапорная установка МНУ - 4-40; 15 - фундаментные части; 16 - сервомотор направляющего аппарата
Обтекатель капсулы сварно-штампованный, состоит из двух частей и имеет внутренние ребра, образующие воздухоподводящие каналы. Конус капсулы - сварной из двух частей. Проходная колонна, присоединяемая к верхней части конуса капсулы по высоте состоит из двух частей; ее поперечное сечение имеет обтекаемую форму. Для герметичности капсулы все ее фланцевые соединения уплотнены резиновыми шнурами. Дренаж воды из передней части капсулы осуществляется через обратный клапан по трубопроводу из нижней части промежуточного кольца в сухую патерну ГЭС.
Статор - сварно-литой, состоит из двух конических оребренных колец (наружного и внутреннего) большой жесткости, соединенных восемью радиальными симметрично расположенными профилированными колоннами. Для удобства транспортировки статор выполнен из восьми частей, соединяемых при монтаже. Две нижние и две верхние колонны статора - полые, служат для пропуска трубопроводов системы смазки, водяного и воздушного трубопроводов и кабелей системы сигнализация.
На нижней половине статора приварены лапы для установки и крепления его к бетонному основанию. Круговым фланцем наружного кольца статор крепится к опорной конструкции, заложенной в фундамент ГЭС. По наружному кольцу статор на 3/4 окружности бетонируется в армированный монтажный бетон. В верхней части внутреннего кольца статора имеется люк для доступа (при осушенной проточной части) в часть капсулы, расположенную за генератором.
Фиг. 35. Рабочее колесо турбины типа ПЛ 984-ГК-600:
1 - корпус; 2 - цапфа; 3 - шток; 4 - рычаг; 5 - палец; 6 - лопасть; 7 — уплотнение лопасти; 8 - серьга; 9 - проушина; 10 - поршень; 11 - днище; 12 - обтекатель
Рабочее колесо (фиг. 25) расположено консольно и имеет четыре лопасти из кавитационностойкой стали. Механизм поворота лопастей - бескрестовинной конструкции, расположен во втулке рабочего колеса, диаметр которой по сфере равен 0,35D1. Сервомотор механизма поворота лопастей размешен в зоне обтекателя.
Поворот лопастей осуществляется при подаче масла под давлением 40 кгс/см в одну из полостей сервомотора рабочего колеса через штангу штока, соединенную с трубчатыми штангами. Другая полость сервомотора соединена со сливом. Поршень сервомотора удерживается от поворота призматическими шпонками, установленными в корпусе рабочего колеса.
Между фланцами лопастей и корпусом установлены съемные уплотнения из лепестковых резиновых колец, поджимаемых пружинами через профильное стальное кольцо. Для разгрузки уплотнений предусмотрены каналы, соединяющие полость перед уплотнением со сливной полостью агрегата.
Камера рабочего колеса - сварно-литая, состоит из четырех частей. Фундаментное кольцо и конус отсасывающей трубы - сварные, разъемные из двух частей. Все эти детали выполнены с развитой системой ребер, крепятся к фундаменту лапами. Нижние половины деталей бетонируются в армированный монтажный бетон. Верхние половины камеры рабочего колеса и фундаментного кольца - съемные.
В верхней части фундаментного кольца имеется люк для доступа в зону рабочего колеса.
К закладным частям относятся опорные конструкции, облицовки и закладные трубопроводы. Опорными конструкциями являются опорные плиты для клиньев, на которые устанавливаются фундаментные части, а также опоры под сервомоторы направляющего аппарата и опоры растяжек. Опоры сервомоторов и растяжек - сварные. Облицовки бетона в зоне монтажного проема, проходной колонны, верхней растяжки, монтажных колонн и статора турбины выполнены из тонколистовой стали.
Вал агрегата - цельнокованый с фланцем со стороны рабочего колеса. Центральное отверстие служит для размещения маслоподводящих штанг. К переднему торцу вала крепится упорный гребень подпятника турбины. Две шейки на валу служат для опорных подшипников и одна - для ступицы ротора генератора. В месте выхода вала из капсулы установлено уплотнение с пневматическим затвором, препятствующее проникновению воды в капсулу и запирающее ее при останове агрегата.
Направляющий аппарат (фиг. 36) - конический, состоит из наружного и внутреннего колец, 24 направляющих лопаток асимметричного профиля, регулирующего кольца и его опоры, компенсационного кольца и шарнирного механизма поворота лопаток. Оси поворота лопаток представляют собой образующие кругового конуса с вершиной на оси вращения турбины. Угол между образующей и осью агрегата 65°. Лопатки расположены между двумя сферическими поверхностями на внутреннем и наружном кольцах с центром, совпадающим с вершиной конуса. В кольцах расположены подшипники для установки цапф лопаток.
Кольца крепятся круговыми фланцами к статору турбины. Наружное кольцо соединено с опорой регулирующего кольца. Опора присоединена через специальный компенсатор к фланцу камеры рабочего колеса.
Литое внутреннее кольцо имеет независимую установку, горизонтальный разъем и разъем по поверхности конуса. Конический разъем делит кольцо на входную и выходную части, что позволяет при снятой выходной части снять любую лопатку без демонтажа соответствующей части наружного кольца (состоит из восьми частей).
Подшипники цапф лопаток имеют лигнофолевые вкладыши и смачиваются водой. На наружной цапфе лопаток укреплены рычаги с накладками, связанными с рычагом срезным предохранительным пальцем. Рычаг с регулирующим кольцом связан серьгой, надетой на шаровой палец в полке кольца и шаровую траверсу в накладках рычага.
Регулирующее кольцо - сварное, состоит из четырех частей с двумя проушинами, в которых шарнирно укреплены тяги двух вертикальных сервомоторов. Регулирующее кольцо имеет 24 полки для шаровых пальцев.
Поворот лопаток в пределах 0-77° обеспечивает весь диапазон открытия направляющего аппарата. Цапфы лопаток уплотняются U-образными резиновыми манжетами (в подшипниках наружного кольца).
Направляющие поверхности опоры регулирующего кольца и шарниры поворотного механизма смазываются густой смазкой под давлением.
По внутренней поверхности наружного кольца и по линии контакта между лопатками укладываются уплотнительные резиновые шнуры.
Поворот лопаток направляющего аппарата осуществляется двумя сервомоторами, устанавливаемыми на опорах, залитых в фундамент, в вертикальном положении. Один из сервомоторов снабжен стопорным устройством. Тяги сервомоторов соединяются с регулирующим кольцом.
Ротор агрегата установлен на двух опорных подшипниках - турбинном и генераторном.
Вкладыши подшипников отлиты из малоуглеродистой стали и заливаются баббитом. Поверхность под заливку имеет канавки с профилем типа ласточкина хвоста. Для образования масляной пленки между шейками вала и баббитом в момент пуска и останова турбины подается масло под высоким давлением. Конструкция обоих подшипников предусматривает центровку вала при монтаже, самоустанавливаемость вкладышей, а также их разборку без демонтажа капсулы. Вкладыш подшипника турбины изолирован, от блуждающих токов. Вкладыши обоих подшипников имеют гнезда для установки дистанционных термометров сопротивления.
Упорный подшипник предназначен для восприятия осевых усилий турбины. Литой стальной корпус прикреплен лапами к промежуточному кольцу и вместе с литой крышкой подшипника образует полость, в которой размешаются упорный гребень вала, обоймы, упорные подушки и другие детали. Система верхних и нижних подушек обеспечивает равномерное распределение нагрузок между упорными подушками. В последних предусмотрены гнезда, в которые устанавливаются термометры сопротивления. При останове агрегата осевое усилие воспринимают обратные подушки, по своей конструкции аналогичные упорным подушкам рабочей стороны. Для равномерного распределения нагрузки упорные подушки через оси опираются на пружины и фланцы.
Маслоприемник крепится фланцем к корпусу упорного подшипника. Перегородки и трубчатые штанги в корпусе маслоприемника образуют каналы для подвода масла к соответствующим полостям сервомотора рабочего колеса.
Система смазки подшипников обслуживает маслом четыре агрегата, входящих в один блок. Смазка при пуске - принудительная, при работе - самотечная.
Система регулирования обеспечивает устойчивую работу агрегата на холостом ходу и под нагрузкой в индивидуальном и групповом режимах.
Система регулирования турбины снабжена электрогидравлическим регулятором типа ЭГРК-150 и маслонапорной установкой типа МНУ— 4-40.
Техническая характеристика
Напор, м:
расчетный .· ... 7,7
максимальный .. 11,8
минимальный 5,6
Мощность, кВт .. 23 000
Скорость вращения, об/мин . 85,7
Диаметр рабочего колеса, мм .. 6000
Количество лопастей рабочего колеса .. 4
