Стартовая >> Архив >> Генерация >> Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж

Подпятники - Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж

Оглавление
Гидравлическое оборудование ГЭС и его монтаж
Введение
Основы теории гидротурбин
Явление кавитации в гидротурбинах
Модельные испытания и характеристики гидротурбин
Номенклатура гидротурбин
Выбор основных параметров гидротурбин
Конструкции гидротурбин
Рабочие колеса гидротурбин
Отсасывающие трубы гидротурбин
Конструктивные схемы современных гидротурбин
Конструкции основных узлов гидротурбин
Камера рабочего колеса
Направляющие аппараты реактивных гидротурбин
Сервомоторы направляющего аппарата
Рабочие колеса гидротурбин
Маслоприемники, валы гидротурбин
Подшипники гидротурбин
Вспомогательные механизмы гидротурбин
Вспомогательное оборудование гидроэлектростанций
Регулирование гидроагрегатов и автоматика
Котельные регуляторы
Регулирование  гидротурбин
Электрогидравлический регулятор скорости
Автоматическое управление гидротурбинами
Параметры гидрогенераторов
Конструктивные схемы гидрогенераторов
Статоры генераторов
Роторы генераторов
Крестовины генераторов
Подпятники
Направляющие подшипники
Вспомогательные устройства генераторов
Организация и подготовка монтажных работ
Организация и технология монтажных работ
Проектирование монтажных работ
Монтажно-сборочные и производственные базы
Подготовка оборудования к монтажу
Монтажные средства
Техника безопасности и промсанитария
Организация труда
Учет монтажных работ и техническая отчетность
Специальные подъемно-транспортные работы
Слесарно-подгоночные операции
Сборочные работы
Выверка и фиксация деталей и узлов
Требования к фундаментам и бетонированию
Производство монтажных работ в зимнее время
Технология монтажа вертикальных гидротурбин
Монтаж деталей проточной части высоконапорных радиально-осевых гидротурбин
Закладные детали поворотнолопастных гидротурбин - монтаж
Направляющий аппарат гидротурбины - монтаж
Рабочие колеса радиально-осевых гидротурбин - монтаж
Рабочие колеса поворотнолопастных гидротурбин - монтаж
Центровка ротора гидротурбины
Подшипники гидротурбин - монтаж
Монтаж системы регулирования
Монтаж вспомогательных механизмов гидротурбин
Особенности монтажа ковшовых гидротурбин
Организация сборки и монтажа вертикальных генераторов
Закладные части вертикального генератора - монтаж
Монтаж опорных конструкций вертикальных гидрогенераторов
Сборка и установка статора вертикальных гидрогенераторов
Сборка и установка ротора вертикального генератора
Монтаж подпятников вертикальных гидрогенераторов
Центровка ротора вертикального генератора
Соединение валов турбины и вертикального генератора
Центровка ротора вертикального гидроагрегата
Монтаж направляющих подшипников вертикальных гидрогенераторов
Монтаж системы возбуждения  и воздушного охлаждения вертикальных гидрогенераторов
Технологический процесс монтажа горизонтального гидроагрегата
Монтаж закладных деталей гидротурбины горизонтального гидроагрегата
Установка корпусов подшипников, направляющего аппарата  горизонтального гидроагрегата
Монтаж ротора гидротурбины горизонтального гидроагрегата
Монтаж горизонтальных гидрогенераторов
Центровка горизонтального гидроагрегата
Монтаж горизонтальных капсульных гидроагрегатов
Пуск, наладка и испытания смонтированных гидроагрегатов
Проверка гидроагрегата при заполненных водоподводящем и водоотводящем трактах
Пробный пуск гидроагрегата
Испытания гидроагрегата под нагрузкой
Вибрация гидроагрегата
Натурные энергетические испытания гидроагрегатов

Назначение и работа подпятников. Подпятники вертикальных генераторов предназначены для восприятия осевой нагрузки от веса ротора гидроагрегата и осевого давления воды и для передачи этих нагрузок через опорные детали на фундамент машинного здания. Радиальных усилий подпятник не воспринимает. В современных крупных гидроагрегатах осевые нагрузки очень велики и достигают 2500—3400 Г. В связи с этим подпятник является одним из наиболее ответственных конструктивных узлов гидроагрегата.
В гидроагрегатах применяются как подпятники скольжения, так и подпятники качения. Однако подпятники качения вследствие трудности создания их на большие нагрузки нашли применение только в малых гидроагрегатах. Подпятники скольжения могут быть выполнены на
любые практически необходимые нагрузки, и поэтому во всех современных средних и крупных гидроагрегатах применяются исключительно подпятники скольжения.
Схематично подпятник скольжения представляет собой конструкцию из двух трущихся поверхностен, размещенных в масляной ванне. Нижняя невращающаяся поверхность, являющаяся опорной, установлена на неподвижной части гидроагрегата, а верхняя—вращающаяся— надежно закреплена на его валу.
Для обеспечения наименьшего трения и надлежащей надежности работы подпятника скольжения необходимо, чтобы при взаимоперемещении трущихся поверхностей между ними всегда находился слой смазки. При этом получается так называемое жидкостное трение. Толщина слоя смазки должна быть достаточной для того, чтобы предотвратить непосредственное соприкосновение трущихся поверхностей при всех режимах работы гидроагрегата, включая пуски и остановки.
Длительное и надежное обеспечение жидкостного трения в подпятниках возможно лишь при скоростях взаимного перемещения трущихся поверхностей, превышающих некоторую минимальную скорость, так называемую скорость всплывания подпятника. Работа подпятника в зоне скоростей ниже его скорости всплывания сопровождается быстрым нагревом трущихся поверхностен. Поэтому возникает опасность повреждения трущихся поверхностей при пусках и остановках агрегата, когда скорость его вращения становится ниже нормальной.
Движение смазки между трущимися поверхностями определяется насосным действием поверхностен трения и давлением на подпятник. Непараллельность плоскостей трения и создание этим возможности непрерывного засасывания масла между трущимися поверхностями осуществляются в дисковых подпятниках радиальными канавками со скосами в трущихся поверхностях, а в сегментных — некоторым смещением точки опоры сегмента к выходному концу.
При работе подпятника выделяется большое количество тепла, которое нагревает подпятник до значительных температур. Обычно в работающих подпятниках температура достигает 50—65° С, но не должна превышать 70° С, так как более высокая температура опасна для подпятника.
Нормальная работа подпятника может быть обеспечена при наличии постоянного масляного слоя достаточной толщины между трущимися поверхностями и постоянного отвода тепла, выделяемого при работе подпятника. Первое условие удовлетворяется правильным конструированием опорных поверхностей подпятника, способствующих засасыванию масла между ними, созданию и поддержанию масляного слоя в процессе работы. Второе условие обеспечивается установкой в масляной ванне маслоохладителей, через которые циркулирует холодная вода.
Устанавливаемые на верхней крестовине генератора подпятники и направляющие подшипники изолируются от вредного действия блуждающих токов с помощью соответствующих изоляционных прокладок.
Основным параметром подпятника, определяющим его конструкцию является удельное давление, равное отношению общей нагрузки на подпятник к площади трущейся поверхности его. Обычно величина удельного давления в подпятниках принимается не более 30—35 кГ/см2. Уменьшение удельного давления несомненно повышает надежность работы агрегата, однако в крупных гидроагрегатах вследствие конструктивных и технологических затруднений при изготовлении трущихся поверхностей больших габаритов удельные давления вынужденно повышаются.
Конструктивные типы подпятников. В современных гидроагрегатах применяются в основном два типа подпятников: дисковые — в генератоpax малой и средней мощности и сегментные —в генераторах средней и большой мощности.
Дисковый подпятник на жесткой опоре состоит из нижнего опорного диска, залитого баббитом, и втулки, неподвижно закрепленной на валу генератора. Верхняя трущаяся поверхность может быть образована нижней частью втулки подпятника либо выполнена в виде отдельного диска, соединенного с втулкой подпятника. Подпятники такой конструкции применяются для удельных нагрузок не более 10—15 кГ/см2.
Дисковые подпятники на упругом основании с эластичным нижним опорным диском применяются для подвесных генераторов средней мощности с удельным давлением до 30 кГ/см2. Конструктивно такой подпятник состоит из установленной на верхней крестовине масляной ванны, в которой и размещены все детали подпятника. На дне масляной ванны устанавливается большое количество пружин, на которых и располагается нижний неподвижный диск, залитый баббитом и имеющий радиальные смазочные канавки. Для большей упругости диск имеет радиальный разрез. Фиксация диска от проворота относительно основания производится штифтами. На баббитовый неподвижный диск опирается верхний вращающийся диск, также имеющий радиальные смазочные канавки. Вращающийся диск присоединяется к втулке подпятника, которая закреплена на валу с помощью разрезной кольцевой шпонки (опорного кольца). Охлаждение масла производится маслоохладителями, размещенными в масляной ванне.
Сегментные подпятники. Наиболее современная и совершенная конструкция подпятников с самоустанавливающимися сегментами, применяемая в средних и крупных гидрогенераторах, допускает удельное давление до 40 кГ/см2. В последние годы при создании уникальных гидроагрегатов намечается тенденция к повышению удельного давления до 60—65 кГ/см2, что, однако, снижает надежность работы подпятников.
Имеется ряд конструктивных исполнений сегментных подпятников, различающихся между собой в основном способом опирания сегментов. Так, в разной степени находят применение сегментные подпятники с жесткими винтовыми опорами, с упругими пружинными опорами, на гидравлической опоре и с опорой на рычажную систему.
Подпятники с самоустанавливающимися сегментами на винтовых опорах получили преимущественное распространение в отечественном гидроэнергомашиностроении. На рис. 5-12 приведена такая конструкция сегментного подпятника крупного подвесного генератора. Аналогичные конструкции подпятников, отличающиеся лишь конфигурацией втулки, применяются и для зонтичных генераторов.
Корпус 1 подпятника установлен на центральной части верхней крестовины 2. Масляная ванна 3 сварная и в зависимости от габаритов и конструкции генератора может быть целой или разъемной. Двуслойные сегменты, состоящие из верхней тонкой части 4 с баббитовой трущейся поверхностью и массивной нижней части 5, через упругие тарелки 6 эксцентрично опираются на болты 7 со сферической головкой. Применяются также сегменты однослойные. Опорные болты установлены в опорные стойки 8. Вращающийся диск 9 с зеркальной трущейся поверхностью закреплен болтами 10 и зафиксирован от тангенциального смещения штифтами на втулке подпятника 11, посаженной на вал генератора 12 в горячем состоянии. Втулка закреплена на валу кольцевой 13 и осевой шпонками. Между верхним диском и втулкой подпятника проложена электроизоляционная прокладка 14, предохраняющая детали подпятника от контактных нарушений их поверхностей блуждающими токами. Изолируются также болты крепления диска. Охлаждение масла производится маслоохладителями 15, все соединения которых вынесены на наружную поверхность масляной ванны.
Постоянные расстояния между сегментами обеспечиваются упорами 17. От радиального перемещения нижняя часть сегмента предохраняется упорной планкой 18.

Рис. 5-12. Подпятник с самоустанавливающимися сегментами.

Положение тонкой части сегмента фиксируется планками 19 и 20. Одинаковое высотное положение сегментов, обеспечивающее равномерное распределение осевой нагрузки между сегментами, регулируется опорными болтами после сборки подпятника на месте установки и фиксируется стопорами 21. Крышка 22 масляной ванны имеет двойное масловоздушное уплотнение 23, 24 по втулке подпятника. Протечки масла через неплотности болтовых соединений масляной ванны предотвращаются постановкой в этих соединениях маслостойких прокладок. Температура металла сегментов и масла в подпятнике измеряется термометрическими сигнализаторами и термометрами сопротивления, установленными в сегментах и в масле.

Для уменьшения момента трогания при пуске и обеспечения условий образования масляной пленки при пуске и остановке агрегата в некоторых последних конструкциях крупных гидроагрегатов применяется принудительная подача масла под высоким давлением коллектором 16 к центру сегментов между трущимися поверхностями. При установившемся режиме подача масла прекращается.
Количество сегментов в зависимости от конструкции подпятника, его габаритов и величины осевой нагрузки принимается от шести до двадцати и более. С целью повышения допускаемого удельного давления до 60 кГ/см2 и выше применяется иногда двухрядное расположение сегментов с опиранием их через специальные балансиры. При этом габариты сегментов уменьшаются в 2—2,5 раза. Соответственно должны снизиться температурные деформации сегментов и повыситься надежность их. Однако двухрядное расположение сегментов широкого распространения пока не получило. Считается также, что тонкие двуслойные сегменты надежнее в работе, чем толстые однослойные.

Подпятники с сегментами, опирающимися на пружины, по конструкции аналогичны пружинным дисковым подпятникам. Для крупных гидроагрегатов такие подпятники сложны в изготовлении, и поэтому область применения их ограничивается сравнительно небольшими- осевыми нагрузками и удельными давлениями.
Новые конструкции подпятников. В настоящее время на заводах- изготовителях разработан и испытан в натурных условиях ряд новых конструкций подпятников и отдельных конструктивных и технологических мероприятий по обеспечению применения сегментных подпятников на удельные давления до 60—65 кГ/см2. Так, созданы сегментные подпятники на гидравлической опоре, с опорой на рычажную систему и др.
Степень надежности работы подпятника определяется в основном равномерностью распределения осевой нагрузки между отдельными сегментами. Такое распределение нагрузки практически трудно осуществимо вручную с помощью опорных болтов в сегментных подпятниках нормальной конструкции. В связи с этим в ряде новых конструкций подпятников применяются специальные устройства, позволяющие автоматически устанавливать и поддерживать в работе равномерность нагрузки на каждый сегмент. Одной из таких конструкций является подпятник на гидравлической опоре, применение которого на большие нагрузки и повышенные удельные давления наиболее перспективно.
Основной принципиальной и положительной особенностью подпятника на гидравлической опоре является автоматическое выравнивание нагрузки на каждый сегмент в результате гидравлической связи опорных эластичных камер. Благодаря этому уменьшаются неблагоприятные воздействия на сегменты, вызываемые неровностью поверхности трения вращающегося диска и неперпендикулярностью ее оси вращения агрегата.
На рис. 6-13 приведена одна из конструкций подпятника, разработанная в проекте гидроагрегатов Красноярской ГЭС с зонтичными генераторами. Осевая нагрузка на подпятник составляет 2500 Т, а удельное давление — 60 кГ/см2. Подпятник устанавливается на опоре 1, расположенной на крышке турбины. Массивное основание 2 подпятника выполнено с внутренними каналами, соединяющими между собой эластичные камеры 3, приваренные к основанию. Внутри камер установлены и приварены глухие стальные цилиндры 4, уменьшающие объем камер. Двуслойные сегменты 5 опираются на сферические головки опорных болтов 6, ввернутых в массивную верхнюю часть камеры. Вращающийся диск 7 закреплен на втулке 8 ротора, выполняющей в данной конструкции функции втулки подпятника. Масляная ванна 9 выполнена разъемной и крепится, так же как и выгородка 10 вала 11, к основанию подпятника. Маслоохладители 12 закреплены снаружи масляной ванны и при ремонтах подпятника могут отниматься для облегчения выема сегментов.
Подпятник на балансирных рычажных опорах также относится к числу подпятников с автоматическим распределением нагрузки между сегментами. Каждый сегмент этого подпятника опирается через упругую тарелку на балансиры, представляющие собой систему чередующихся рычагов первого и второго рода. Вследствие того что плечи коромысел и рычагов в пределах точности изготовления выполнены одинаковыми, распределение нагрузки между сегментами должно быть практически равномерным.



 
« Генератор вихрей   Гидратный водно-химический режим на электростанциях с барабанными котлами »
электрические сети