Содержание материала

Маслонапорные установки (МНУ) предназначены для питания маслом под давлением системы регулирования гидротурбин, системы управления затворами и холостыми выпусками, а также системы управления насосами ирригационных сооружений [21].
В состав МНУ (рис. IX.12) входят: гидроаккумулятор давления 1 и маслонасосный агрегат 2. В случае необходимости охлаждения масла в системе регулирования в состав МНУ включают маслоохладительную установку 3. Рабочей средой МНУ являются масло и сжатый воздух, энергия которого обеспечивает действие гидросистемы.

Гидроаккумуляторы давления в зависимости от размеров состоят из одного или двух сосудов, последние в этом случае соединены между собой воздушным трубопроводом.
Маслонасосный агрегат состоит из масляного безнапорного бака и двух масляных винтовых насосов, один из которых является основным, а другой резервным. Крупные МНУ, предназначенные для поворотно-лопастных гидротурбин, оснащены тремя насосами. Масляные винтовые насосы восстанавливают объем и давление масла в аккумуляторе.
В МНУ применяют турбинное масло марок ТП-30 (ГОСТ 9972—74), 30 (ГОСТ 32—74) или эквивалентное им. Температура масла не должна выходить за пределы 10—50 °C.

Рис. IX. 12. Маслонапорная установка: а — к напорной магистрали системы; б — от сливной магистрали системы; в — вход охлаждающей воды; г — выход воды

В настоящее время ПО ЛМЗ изготавливает МНУ на рабочее давление 4 МПа в соответствии с ОСТ 108.023.106—80. Типоразмерный ряд МНУ на такое давление представлен в табл. IX.4.
В целях снижения массовых показателей элементов гидромеханической части системы регулирования, а также для возможности облегчения привода лопаток направляющего аппарата (уменьшения высоты регулирующего кольца и др.) появилась необходимость в повышении давления масла в системе регулирования. 

Таблица 1Х.4. Характеристики МНУ трехразмерного ряда на рабочее давление 4 МПа


* Обозначение насоса по ГОСТ 20883 — 75: 3В — исполнение насоса (трехвинтовой); ротов ведущего винта; 40 — давление нагнетания в кгс/см2 (4 МПа).
 

цифры между буквой В и косой чертой — округленное значение подачи в литрах на 100 обо-

На ПΟ ЛМЗ приступили к разработке серии МНУ на давление 6,3 МПа. Первыми такими разработками являются МНУ 25/2-63-20-3, которыми оснащены гидротурбины Саяно-Шушенской ГЭС, и МНУ 20/2-63-20-3 для насос-турбин Загорской ГАЭС.
Основные размеры гидроаккумуляторов давления на 4 МПа даны на рис. IX. 13 и в табл. IX.5, маслонасосных агрегатов — на рис. IX.14 и в табл. IX.6.

Рис. IX.13. Габаритные размеры гидроаккумуляторов МНУ: а — ГА 1,6/1-40; б — ГА 2,5/1-40 — ГА 16/1-40; в — ГА 16/2-40 — ГА 36/2-40

Аппаратура автоматики управления МНУ. Контроль и управление маслонапорными установками осуществляется автоматически. Обеспечивается контроль давления и уровня масла в гидроаккумуляторе, а также уровня и температуры масла в сливном баке.

Рис. IX. 14. Габаритные размеры маслонасосных агрегатов:
1 — установка датчиков, давления и температуры; 2 — масляный винтовой насос; 3 — электродвигатель; 4 — масляный бак; 5 — указатель уровня масла в баке; 6 — перепускной клапан; 7 — обратный клапан; 8 — предохранительный клапан;
I      — давление масла от гидроаккумулятора; II — ввод кабеля для электродвигателей; III — от аварийного золотника; IV — от сливного трубопровода; V — к напорному трубопроводу; VI — от лекажного агрегата; VII — дренаж от регулятора

В системе автоматического управления МНУ (рис. IX. 15) в настоящее время применяют бесконтактные датчики, кроме датчиков, которые контролируют аварийные минимальные значения уровня и давления масла в гидроаккумуляторе. Сигналы от бесконтактных датчиков поступают в колонку автоматики, имеющую такое же конструктивное выполнение, как и колонка автоматики в системе управления вспомогательным оборудованием гидротурбины.
Система автоматического управления МНУ выполняет следующие функции.

Таблица IX.5. Основные размеры гидроаккумуляторов давления типоразмерного ряда (см. рис. IX.13)

Таблица IX.6. Основные размеры и масса маслонасосных агрегатов типоразмерного ряда (см. рис. IX. 14)

  1. Поддержание нормального давления масла в гидроаккумуляторе путем включения насосов при снижении давления до заранее выбранного значения и отключения их при достижении нормального давления. Электродвигатели насосов управляются через тиристорные станции управления, более надежные по сравнению с магнитными пускателями. Помимо автоматического возможно ручное управление электродвигателями с помощью ключей. Система автоматики как при ручном, так и при автоматическом управлении обеспечивает пуск насосов без нагрузки.
  2. Поддержание заданного уровня масла в гидроаккумуляторе МНУ с помощью устройства подкачки воздуха.
  3. Пуск насоса маслоохладительной установки (если она имеется) при повышении температуры в сливном баке МНУ и отключение насоса при достижении нормального значения температуры.    
  4. Выдачу предупредительных сигналов: при повышении и снижении уровня масла в гидроаккумуляторе и сливном баке; при повышении температуры масла в сливном баке.
  5. Выдачу сигналов на аварийную автоматическую остановку турбины при понижении давления и уровня масла в гидроаккумуляторе до аварийно низкого значения.

Выбор и расчет маслонапорных установок. Выбор типоразмера МНУ определяется объемом Vак гидроаккумулятора давления.
Объем гидроаккумулятора рассчитывают из условия расхода масла, затрачиваемого на нормальный процесс управления турбиной (Qн) и аварийное закрытие направляющего аппарата (Qав).

Рис. IX.15. Система автоматического управления МНУ:
1 — регулятор уровня; 2, 3 — датчики уровня аккумулятора (3 — аварийный); 4, 5 — датчики давления аккумулятора (4 — аварийный); 6 — колонка автоматики типа КА; 7 — ключ управления электродвигателем; 8 — клеммник МНУ; 9 — тиристорная станция управления; 10 — электромагнит перепускного клапана; 11 — перепускной клапан; 12 — датчик перепускного клапана; 13 — датчик уровня масла в баке; 14 — указатель уровня масла в баке; 15 — электродвигатель насоса; 16 — предохранительный клапан; 17 — термометр сопротивления; 18 — датчик температуры

Рис. IX.16. Номограмма для предварительного выбора МНУ поворотнолопастных гидротурбин:
1—МНУ 1,6/1-40-2,5-2; 2 - МНУ 2,5/1-40-4-2; 3 — МНУ 4/1-40-4-2; 4 — МНУ 6,3/1-40-8-2;                   5 — МНУ 8/1-40-8-2; 6 — МНУ 10/1-40-12,5-2;  7 — МНУ 12,5/1-40-12,5-2; 8 — МНУ 16/1-40-20-3; 9 — МНУ 20/2-40-20-3; 10 — МНУ 25/2-40-32-3; 11 - МНУ 30/2-40-32-3


Рис. IX.17. Номограмма для предварительного выбора МНУ радиально-осевых гидротурбин:
1 — МНУ 1,6/1-40-2,5-2; 2 — МНУ 2,5/1-40-4-2; 3 — МНУ 4/1-40-4-2; 4 — МНУ 6,3/1-40-8-2; 5 — МНУ 8/1-40-8-2; 6 — МНУ 10/1-40-12,5-2; 7 — МНУ 12,5/1-40-12,5-2; 8- МНУ 16/1-40-16-2; 9 — МНУ 20/2-40-16-2; 10 - МНУ 25/2-40-25-2; 11—МНУ 30/2-40-25-2; 12 — МНУ 36/2-40-32-3; 13 — (МНУ 40/2-40-40-3); 14 — (МНУ 50/2-40-40-3)

При этом минимальное давление pmin в гидроаккумуляторе МНУ в конце процесса аварийного закрытия должно быть достаточным, чтобы удержать запорные органы турбины в закрытом положении. Кроме того, при расчете следует учитывать объем запаса масла в гидроаккумуляторе. Общий объем масла в гидроаккумуляторе
При более точных расчетах необходимого объема масла в гидроаккумуляторе учитывают время движения регулирующих органов турбины, время работы насосов МНУ, подачу насосов, протечки в системе регулирования.
Обычно принимают:...............................          — суммарный объем сервомоторов направляющего аппарата);

Приближенное соотношение между объемом гидроаккумулятора и объемами сервомоторов регулирующих органов для поворотно-лопастных гидротурбин:
(IX.1) где (Qр.к — объем сервомотора рабочего колеса.
Для радиально-осевых гидротурбин
(IX.2)
Определив приближенно объем Vак, выбирают ближайший типоразмер МНУ.
В некоторых случаях выбранный объем гидроаккумулятора МНУ проверяют на условия обеспечения расхода масла, затрачиваемого на полное закрытие направляющего аппарата, на протечки масла в системе регулирования при закрытом направляющем аппарате в течение 5 мин и на открытие направляющего аппарата с набором 5 %-ной нагрузки. При этом предполагают, что насосы МНУ не работают.
В расчетах МНУ принимают, что состояние воздуха в гидроаккумуляторе изменяется по политропному закону и отвечает основному уравнению газодинамики pVn = const; где n=1,41— показатель политропы.
Значения уставок действия реле, контроля минимального давления и минимального уровня масла в МНУ, а также необходимые минимальные запасы давления и объема масла в гидроаккумуляторе определяют по построенному графику зависимости pVn = const для принятого объема гидроаккумулятора.
Приближенно МНУ можно выбрать, пользуясь номограммами (рис. IX. 16 и IX. 17) в зависимости от максимального напора ГЭС Hmах и диаметра рабочего колеса турбины Dр.к, предложенными Я. Л. Духовым и Л. М. Шифриным. Приведенные номограммы применимы для системы управления направляющим аппаратом нормализованной конструкции (с регулирующим кольцом). Практические соотношения между объемами воздуха Vв и масла Vм в гидроаккумуляторе:

(IX.3)