Основными условиями, обеспечивающими безаварийную работу оборудования, являются: соблюдение правил пуска и остановки; поддержание эксплуатационных режимов в пределах, ограниченных эксплуатационными характеристиками и оговоренных инструкциями заводов-изготовителей, в которых отражены особенности установленного оборудования на конкретной ГЭС; своевременное обнаружение и устранение неисправностей, возникающих в процессе эксплуатации оборудования; своевременная чистка и смазка узлов; поддержание в полной готовности к работе резервного оборудования.
Особое значение с точки зрения надежности работы подпятника имеет соблюдение правил пуска и остановки агрегатов. При вращении агрегата для обеспечения нормальной работы между диском и сегментами подпятника образуется масляная пленка толщиной до 0,1- 0,15 мм У набегающей и до 0,04-0,05 мм у сбегающей кромки. В результате рабочие поверхности диска и сегментов при работе агрегата практически не соприкасаются. При остановленном агрегате между диском и сегментами подпятника пленка масла очень тонка и рабочие поверхности диска и сегментов подпятника вследствие их неровности соприкасаются во множестве точек. Поэтому пуск агрегата и вращение его с низкой частотой при остановке являются для подпятника самыми тяжелыми режимами. В этих случаях подпятник работает в режиме так называемого полужидкостного трения, приводящего к интенсивному износу трущихся поверхностей, особенно сегментов.
При работе агрегата температура сегментов подпятника как в плоскости рабочей поверхности, так и в различных плоскостях по высоте сегмента неодинакова. Наиболее высокую температуру сегменты имеют в средней части. Разница температур в различных плоскостях сегмента приводит к его деформации (искривлению) и гем значительней, чем больше эта разница. При остановке агрегата температура выравнивается. В случае кратковременной остановки температура не успевает выровняться, и если сразу после остановки пустить агрегат, то разница в температурах между рабочей и опорной поверхностями (плоскостями) еще возрастет, что может вызвать недопустимое увеличение искривления поверхности сегмента в результате изменения температуры. Искривление поверхности, в свою очередь, приводит к недопустимым перегрузкам средней части сегментов и, следовательно, к его повреждению; поэтому при эксплуатации избегают многократных повторных пусков после кратковременной остановки.
Работа агрегата обычно происходит при автоматическом управлении, и положение ограничителя открытия регулятора частоты вращения соответствует максимальной мощности, определяемой состоянием оборудования или действующим на ГЭС напором и высотой отсасывания. Если ограничитель отведен не полностью, мощность агрегата ограничивается.
При эксплуатации могут возникнуть ситуации, когда управление турбиной должно быть переведено с автоматического на ручное (или на ограничитель открытия), а за агрегатом вестись непрерывное наблюдение. На ручное управление переходят при появлении следующих неисправностей;
неустойчивой работе автоматического регулятора частоты вращения - возникновении самопроизвольных качаний (периодических изменений открытия направляющего аппарата при неизменной частоте электрического тока); неплавных перемещениях (рывками) направляющего аппарата;
нарушении связи между измерительным органом (маятником, исполнителем) и валом агрегата; в данном случае агрегат полностью загружается, поскольку это равнозначно резкому снижению частоты вращения агрегата (частоты в энергосистеме), и остается без автоматического управления;
наличии больших протечек в системе регулирования;
неисправности холостого выпуска.
В случае появления указанных неисправностей агрегат ставится на ремонт при первой возможности.
В процессе эксплуатации гидроагрегатов и вспомогательного оборудования возникают различные неисправности отдельных узлов Своевременно замеченные неполадки может устранить сменный обслуживающий персонал или предупредить их развитие. Незамеченные или неустранимые неисправности могут привести к серьезному ухудшению состояния оборудования или к аварии.
С целью контроля за генераторным оборудованием ведутся периодические наблюдения при обходах и осмотрах. В помощь оперативному персоналу предусматривается также автоматический контроль за состоянием оборудования.
Контроль работы генератора и агрегата в целом. Основной вид контроля за генератором и агрегатом - наблюдение за температурным режимом.
При осмотрах температура контролируется по показаниям лагометров или реле тепловой защиты - термосигнализаторов. Последние являются одновременно и показывающими приборами, так как имеют температурную шкалу, проградуированную в градусах Цельсия, и три стрелки, показывающие температуру: черная - в измеряемой строчке, желтая - срабатывания предупредительной сигнализации и красная - срабатывания защиты на отключение агрегата.
Показателем нормальной работы и состояния подпятника и подшипника является постоянство установившихся рабочих температур контролируемых деталей и масла смазки. Повышение температуры по сравнению с установившейся при неизменном режиме работы и охлаждения (температуре и расходе охлаждающей воды) свидетельствует о возникших в узлах неисправностях. К основным неисправностям, которые приводят к нарушению нормальной работы подшипниковых узлов, относят: загрязнение масла, смазывающего и охлаждающего подпятник или подшипник; обводнение масла; засорение охладителей масла; нарушение поверхности зеркала подпятника; отставание баббита от корпуса сегментов; повреждение поверхности сегментов.
Подпятники различных агрегатов работают с различными температурами сегментов (в пределах 45-75°С), максимально допустимая температура для подпятников 80-85°С. Если температура превышает 85°, работа подпятников не допускается из-за опасности изменения структуры баббита сегментов, поэтому при достижении такой температуры агрегат следует остановить если он не остановлен тепловой защитой.
При увеличении температуры сегментов необходимо сделать первичный анализ, обратив внимание на следующие обстоятельства (при нормальных уровнях масла и открытых задвижках);
- Все ли контролируемые точки показывают увеличение температуры ?
Часто из общего ряда приблизительно одинаковых чисел «выпадает» одна точка. В этом случае проверяется цепочка от термопары до прибора этой точки, т.к. вероятно здесь неисправность.
- Все контролируемые точки показывают повышение температуры при стабильной температуре масла.
Обычно такое происходит после ремонта подшипника. При сборке подшипника зазор выставлялся на холодном оборудовании, при работе за счет нагрева зазор уменьшился, увеличилось трение и температура сегментов пошла вверх. В этом случае необходимо остановить агрегат и отрегулировать зазор.
- Все контролируемые точки и масло в ванне подшипника показывают увеличение температуры.
Это может быть вызвано несколькими причинами:
а) недостаточное охлаждение:
- увеличить расход воды на охлаждение;
- проверить расход сбрасываемой воды.
Меньший расход воды или независимость расхода воды от открытия напорной задвижки указывают на засорение охлаждающего тракта. В этом случае систему охлаждения, где предусмотрено конструктивной схемой, переводят на обратный поток охлаждения; если это невозможно, машину останавливают и систему охлаждения чистят;
б) занижение уставок по температуре подшипников на сигнал и отключение:
- установить контроль за подъемом температуры. При резком повышении температуры окружающего воздуха (летние месяцы, аномальное отклонение температуры наружного воздуха, перегрев генератора) можно увеличить значение уставки. Если источником нагрева является генератор, необходимо проверить режим охлаждения генератора.
Кроме отмеченного можно:
- изменить режим загрузки агрегата в зависимости от местных условий и диспетчерского графика;
- проверить изоляцию сегментов генераторного подшипника (при нулевой изоляции за счет продольной составляющей тока генератора образуется токовый контур с силой тока в сотни ампер, который разогревает подшипник).
По результатам указанных мероприятий принимается решение:
- оставить агрегат в работе;
- оставить в работе под постоянным контролем персонала;
- остановить по согласованию с диспетчером;
- остановить аварийно и приступить к устранению причин повышения температуры подшипника.
Уровни и цвет масла в ваннах подпятника и подтип ников проверяют по указателям на масломерных стеклах. Нормальные уровни масла на масломерных стеклах отмечены для условий, когда агрегат находится в работе (отклонение от этого уровня при остановленном агрегате указывается в местной инструкции по эксплуатации агрегата). В процессе эксплуатации уровень масла в ваннах подшипниковых узлов контролируется автоматически с помощью реле уровня: при снижении или повышении уровня по сравнению с допустимым контакты реле замыкаются и подается сигнал, предупреждающий о неисправности узла. Проверку уровней необходимо проводить также при осмотрах оборудования, поскольку обнаружение неисправности узла до срабатывания реле контроля позволит быстрее установить причину и устранить ее.
Причинами снижения уровня масла в ваннах подпятника и подшипников могут быть: утечка масла через корпус ванны, через неплотности вентиля слива масла из ванн и через неплотности соединения труб охладителей с корпусом. Последний вид утечек происходит при самотечном техническом водоснабжении из-за образования вакуума в подводящих трубопроводах.
Причинами повышения уровня масла могут быть: поступление воды в ванну через неплотности соединения труб охладителей с корпусом; пополнения объема масла через неплотности запорной арматуры агрегата при пополнении маслом ванны соседнего агрегата. Воду в масле и его окисление можно определить по цвету: при попадании воды масло светлеет, при окислении - темнеет.
В процессе эксплуатации агрегата обращают внимание: на протечки масла через соединения ванн подпятника и подшипников, через уплотнение выгородки (при выбросе масла через выгородку на генераторах зонтичного типа оно растекается по поверхности вала, на генераторах подвесного типа - попадает на обмотку ротора и лобовые части статора генератора);
на протечки воды через соединения водяных трубопроводов охлаждения (должны отсутствовать);
на положение колодок тормозов (они должны быть полностью опущены), равномерность зазора между тормозным диском ротора и холодками тормозных подушек (при износе подушек - уменьшении выхода пластин фрикционного материала из гнезда на 2/3 первоначальной высоты или снижении выхода пластин до 5-6 мм необходима их замена), износ тормозного диска. При интенсивно износе тормозных деталей следует снизить начало торможения до 2 30 % номинальной частоты вращения.
Проверяют поступление воды на охлаждение подпятника подшипников генератора. Для контроля за поступлением воды на трубопроводах, отводящих охлаждающую воду, делают прозрачные вставки со встроенными в них резиновыми клапанами. Контроль вставки ведется визуально по положению клапана: если вода и охлаждение поступает - клапан поднят (открыт).
В шахте генератора обращают внимание:
на равномерность нагрева воздухоохладителей (неравномерный нагрев свидетельствует о неравномерной подаче воды на охлаждение, засорении охладителен завоздушивании верхней полости охладителя);
на конденсацию влаги воздухоохладителей (конденсация влаги - отпотевание воздухоохладителей - не допускается, поскольку капли воды, увлекаемые воздухом, переносятся на обмотку генератора, что приводит к ее увлажнению и снижению сопротивления изоляции), целость трубок охладителей и исправность термосигнализаторов горячего воздуха;
на чистоту и состояние масляной покраски цементных полов (наличие пыли и сора в шахте недопустимо, поскольку сор, увлекаемый потоком воздуха, засоряет вентиляционные каналы железа генератора, вызывает перегрев и загрязняет электрические соединения ротора и статора, что приводит к снижению сопротивления изоляции).
Кроме того, следят за плотностью присоединения трубопроводов, подводящих воду к воздухоохладителям, и плотностью арматуры (вентилей и задвижек).
Пуск гидроагрегата. Пуск агрегата запрещается;
при неисправности любой из защит, действующих на останов гидроагрегата;
при наличии дефектов системы регулирования, которые при сбросах нагрузки препятствуют автоматическому выводу гидроагрегата из разгона;
при неисправности дистанционного управления затворами и задвижками, используемыми в случае устранения аварийных, ситуаций;
при неисправности клапанов срыва вакуума и холостых выпусков;
при неисправности одного из масляных насосов или устройств их автоматического включения;
при качестве масла, не удовлетворяющем нормам на эксплуатацию масла, и температуре масла ниже установленного предела.
Пуск гидроагрегата производится воздействием механизмов регулятора частоты вращения на открытие регулирующих органов турбины к может быть осуществлен на автоматическом или ручном управлении.
При опробовании механизмов во время испытаний и после ремонта гидроагрегат запускается ручным управлением. Дежурный персонал выполняет следующие операции:
на агрегатах с турбинами поворотно-лопастного типа с помощью механизма ручного управления устанавливает в пусковое положение лопасти рабочего колеса;
на высоконапорных турбинах при наличии турбинного затвора открывает задвижки обводных трубопроводов и заполняет водой спиральную камеру турбины; после выравнивания давления, проверяемого по манометрам по обе стороны затвора, открывает его и закрывает задвижки на обводном трубопроводе,
на горизонтальных агрегатах с капсульными генераторами перед пуском включается насос гидростатического подъема вала агрегата; необходимость этой операции объясняется тем, что при подаче масла под высоким давлением для всплывания вала одновременно подается масло и в трубопроводы подвода смазки к подшипникам, в результате чего обеспечивается выход воздуха из разводки трубопроводов смазки, чем гарантируется нормальная подача ее к подшипникам;
вручную плавно отводит ограничитель открытия направляющего аппарата до значения пускового открытия (величина пускового открытия при расчетном напоре составляет примерно 30% полного открытия); при открытии направляющего аппарата вода поступает на лопасти рабочего колеса, в результате чего происходит трогание агрегата; при наборе частоты вращения агрегата дежурный персонал ведет наблюдение за характером ее роста;
при достижении частоты вращения, близкой к номинальной, прикрывает направляющий аппарат и, изменяя в небольших пределах открытие, устанавливает номинальную частоту вращения агрегата; на агрегатах с турбинами поворотно-лопастного типа одновременно с уменьшением открытия направляющего аппарата автоматически полностью свертываются лопасти рабочего колеса;
при достижении номинальной частоты вращения агрегата вручную отключает насос принудительной подачи смазки к сегментам подпятника вертикального агрегата (если требовалось включение насоса) и к подшипникам горизонтального агрегата.
После установления номинальной частоты вращения дежурный персонал проверяет:
температуру сегментов подпятника, подшипников и масла по приборам термоконтроля;
протечки воды через уплотнения вала агрегата и подшипников цапф лопаток направляющего аппарата;
смазку механизмов колонки управления;
наличие, уровень и давление масла в масловоздушном котле по масломерному стеклу и манометрам.
При исправной работе всех механизмов агрегата дежурный персонал переводит его на автоматическое управление, для чего выполняет следующее: механизм изменения частоты вращения устанавливает в среднее положение, что проверяется по указателю па механических регуляторах и положению стрелки балансного прибора (стрелка должна находиться в среднем положении) электрогидравлических регуляторов частоты вращения; рукоятку режима регулятора переводит в положение «автомат».
При автоматическом управлении агрегат запускается от одного командного импульса, подаваемого дежурным персоналом с пульта управления ГЭС, диспетчерского пункта управления энергосистемы (в случае телеуправления) или без вмешательства дежурного персонала от автооператора или реле частотного пуска - устройства, которое дает команду на пуск агрегата и включение его в сеть при снижении частоты в энергосистеме до определенного значения.
В качестве пусковых устройств применяют ограничитель открытия направляющего аппарата и механизм изменения частоты вращения регулятора. Наиболее распространена схема, использующая ограничитель открытия. По этой схеме после подачи импульса на пуск агрегата операции, связанные с пуском агрегата, производятся автоматически в такой последовательности; срабатывает реле пуска; двигатель ограничения открытия приводится во вращение и ограничитель устанавливается в положение пускового открытия;
затем двигатель отключается промежуточным выключателем ограничителя; направляющий аппарат открывается до пускового положения, агрегат начинает вращаться.
При достижении частоты вращения, близкой к номинальной, регулятор прикрывает направляющий аппарат до открытия, соответствующего холостому ходу, и агрегат с помощью специальных устройств автоматически включается в сеть, После включения в сеть на ограничитель открытия вновь подается командный импульс, но теперь от контактов привода генераторного выключателя, в результате чего ограничитель открытия отводится в положение, которое разрешено в соответствии с действующими на ГЭС напором и высотой отсасывания. С помощью механизма изменения частоты вращения на агрегате устанавливается необходимая нагрузка.
Дежурный персонал после пуска агрегата на автоматическом управлении выполняет те же проверки, что и после пуска на ручном.
