§ 27. Водоотливные устройства гидротурбин: центробежные и самовсасывающие насосы, эжекторы, сифоны
Водоотливные устройства гидротурбин служат для отвода скапливающейся на крышке турбины воды, которая просачивается через бетон, неплотности в уплотнениях вала и подшипников направляющих лопаток, фланцевых и стыковых соединений, а также из дренажных колодцев, холостых спусков, затворов и т. д.
1. Центробежные насосы применяются для периодической откачки воды, когда нижний бьеф выше отметки дренажных колодцев. Кроме того, они находят применение при осушке спиралей и всасывающих труб, в системах охлаждения, водоснабжения и др. Из-за необходимости заливки водой при каждом пуске, центробежные насосы не могут быть применены (без специальных устройств) как автоматически действующие. Конструкция центробежного насоса общеизвестна, поэтому здесь она не приводится.
2. Самовсасывающий насос устанавливается для откачки воды с крышки турбины и автоматически включается от поплавка уровня воды. Он представляет собой центробежный водяной насос в соединении на одном валу с воздушным насосом (крыльчаткой). Последний при запуске насоса откачивает воздух из погруженной в воду всасывающей трубы и тем самым заполняет водяной насос водой, что исключает необходимость его заливки.
Самовсасывающий насос (рис. 62) состоит из чугунного корпуса 1, к всасывающему патрубку которого крепится всасывающая труба. Кроме того, к корпусу крепится чугунная спиральная нагнетательная камера 2 и кожух 3. Ротор насоса представляет собой стальной вал 4 с насаженными на нем бронзовым центробежным колесом водяного насоса 5, крыльчаткой воздушного насоса из нержавеющей стали 6 и муфтой 7 для соединения с электромотором. Ротор вращается в шарикоподшипниках 8, смазка которых осуществляется через текалемитные масленки 9. Пеньковые сальники 10 к 11 изолируют насосы от атмосферы, а сальник 12 изолирует упомянутые насосы друг от друга. Вода, просачивающаяся через сальники, отводится по трубке 13 в дренаж. Для смазки и охлаждения сальника по трубке 14 подводится вода из напорного патрубка водяного насоса.
Рис. 62. Самовсасывающий насос
Крыльчатка вращается между бронзовыми дисками, из которых правый (15) является всасывающим, а левый (16) — нагнетательным.
Полость А всасывающей камеры сообщается с полостью Б камеры крыльчатки через промежуточную полость В, которая связана с окном 17 во всасывающем диске. Фильтр 18 служит для очистки
воды, поступающей к воздушному, а фильтр 19 — к водяному насосу.
Действие насоса. При первоначальном запуске камера крыльчатки заливается полностью водой через специальную воронку. Как видно из схемы (рис. 62), крыльчатка установлена эксцентрично к корпусу, поэтому при вращении крыльчатка, отбрасывая воду на периферию, образует водяное кольцо 20, а излишек воды вытесняется в атмосферу через нагнетательное окно 21. Благодаря этому образуется безводное пространство 22. В правой половине безводного пространства образуется вакуум, под воздействием которого открывается обратный клапан 23 и сообщает всасывающую трубу 24 через корпус водяного насоса с правой частью безводного пространства. Каждая лопатка крыльчатки при перемещении из положения а в положение б вытесняет поступающий из всасывающей трубы воздух в левую часть безводного пространства. При дальнейшем перемещении лопатки от б до а, вследствие уменьшающегося объема левой части безводного пространства, давление нарастает и воздух вытесняется в атмосферу через нагнетательное окно 21. Как только воздух из всасывающей трубы будет выкачан в объеме, при котором вакуум будет равен величине превышения насоса над уровнем откачиваемой воды, последняя пойдет полной струей через сливную трубку 25, что будет свидетельствовать о том, что водяной насос вступил в действие.
Для предотвращения попадания воздуха через напорную трубу, на последней установлен обратный клапан 25, который в момент засасывания крыльчаткой воздуха закрывается и при дальнейшей работе открывается давлением, создаваемым водяным насосом.
После остановки насоса в камере крыльчатки остается постоянный объем воды на уровне О — О, достаточный для образования водяного кольца при последующих пусках, что исключает необходимость заливки насоса. В момент остановки насоса обратный клапан 23 закрывается и разъединяет полости А и Б, что предотвращает отсос воды из камеры крыльчатки. Крыльчатый насос при 3000 об/мин создает вакуум до 6 м, а водяной насос — напор до 14 м.
3. Эжектор (рис. 63) состоит из корпуса 1, внутри которого вставлено сопло 2. К фланцам корпуса крепятся: напорная труба 5, подводящая воду из спирали, всасывающая труба 4, нижний конец которой погружен в откачиваемую воду, и сливная труба 5, отводящая воду во всасывающую трубу турбины.
Действие эжектора. При открытой задвижке 6 вода, выходя под напором с большой скоростью из сопла, увлекает воздух из всасывающей трубы эжектора. Вследствие образующегося вакуума вода из крышки турбины засасывается в эжектор и отводится через трубу 5 в нижний бьеф.
Представленный на рис. 63 эжектор работает под напором 37 м с высотой всасывания 2 м и откачивает 6 л/сек.
- Сифоны применяются также для откачки воды с крышки турбины в тех случаях, когда во всасывающей трубе имеется вакуум при всех режимах работы агрегата. Сифон представляет собой изогнутую трубку, один конец которой погружен в откачиваемую воду, а другой связан с областью всасывающей трубы. На гидротурбинах, где разрежение во всасывающей трубе имеет место не при всех режимах, сифоны устанавливаются как дополнение к эжектору или самовсасывающему насосу. Для предотвращения обратного тока воды через сифон, при высоком уровне нижнего бьефа, предусмотрены специальные вентили.
Рис. 63. Эжектор
Кроме указанных в этой главе, к вспомогательному оборудованию гидротурбин относятся также лекажные установки, насосы которых откачивают масло, просачивающееся через неплотности сервомоторов и золотниковых блоков, маслоохладители для охлаждения масла подпятников и системы регулирования, клапаны для спуска воды из спирали, различного рода поплавки, фильтры и другие механизмы, устанавливаемые в зависимости от типа и конструкции гидротурбинной установки.
