Автоматизація допоміжних пристроїв і механізмів гідроагрегатів

 

Для забезпечення нормальної автоматичної роботи гідроагрегати забезпечуються різними допоміжними пристроями і механізмами.

Пристрій для віджимання води з камери робочого колеса при роботі агрегату в режимі синхронного компенсатора. Для зменшення втрат енергії при роботі гідроагрегатів в режимі синхронного компенсатора необхідно видалити воду з камери робочого колеса. В цьому випадку сумарні втрати визначатимуться тільки вентиляційними втратами, електричними втратами в обмотках і сталі генератора і втратами тертя в підп'ятнику і направляючих підшипниках. Величина цих втрат зазвичай не перевищує 2-3% номінальній потужності генератора. У разі ж обертання робочого колеса турбіни у воді втрати досягають 10-15% і більш.

При розташуванні робочого колеса турбіни вище за рівень води нижнього б'єфу видалення води з камери здійснюється шляхом подачі в неї атмосферного повітря за допомогою клапана зриву вакууму МСВ (рис. 3.1), пов'язаного з регулюючим кільцем направляючого апарату таким чином, що при повному закритті направляючого апарату він відкривається і сполучає камеру робочого колеса з атмосферою.

Рисунок 3.1 - Типова гідромеханічна схема допоміжного обладнання турбіни при водяному змащенні підшипника

Клапан МСВ автоматично закривається при атмосферному тиску в камері. Цей клапан служить також для зриву вакууму при будь-якому різкому, закритті направляючого апарату турбіни для виключення гідравлічних ударів.

При підтопленому робочому колесі видалення води з її камери проводиться стислим повітрям, подача якого регулюється диференційним датчиком тиску 2ДД, сполученим трубками з нижнім б'єфом станції і з камерою робочого колеса.

Сполучні трубки виведені на рівень нижче за відмітку, до якої необхідно віджимати воду.

У сталому режимі при роботі агрегату як синхронного компенсатора, коли рівень води в камері робочого колеса підтримується на заданій відмітці, тиск повітря в ній урівноважений тиском води з боку нижнього б'єфу і різниця тиску, вимірювана датчиком 2ДД, приблизно рівна нулю. При підвищенні рівня води датчик 2ДД включає електромагнітний клапан ЗСК, унаслідок чого в камері виникає надмірний тиск, що віджимає воду від робочого колеса. Після зниження рівня води до заданої відмітки включається електромагнітний привід засувки клапана і впускання повітря в камеру припиняється. Таким чином, датчик 2ДД, управляючи клапаном ЗСК, регулює подачу стислого повітря в камеру робочого колеса в кількості, необхідній для віджимання води до певної відмітки. Подача стислого повітря в камеру робочого колеса здійснюється із спеціальних повітрозбірників.

Пристрій для видалення води з кришки турбіни. Для видалення води з кришки турбіни, що накопичується із-за протікання через зазори між кришкою і валом агрегату, а також у втулках осей лопаток направляючого апарату і з інших причин, передбачається автоматичний контроль рівня цієї води датчиком рівня, що включає при підвищенні рівня електродвигун насоса; інший контакт датчика використовується для подачі попереджувального сигналу. За умови, якщо кришка турбіни знаходиться вище за рівень води в нижньому б'єфі ГЕС, видалення води здійснюється за допомогою ежектора.

Пристрій контролю швидкості обертання агрегату. Пристрою для виміру швидкості обертання агрегату використовуються в наступних цілях: для контролю завершення процесу зупинки агрегату, фіксації моментів початку гальмування агрегату і досягнення їм в процесі пуску швидкості обертання, близької до номінальної (підсинхронної швидкості), для захисту агрегату від розгону.

Контроль швидкості обертання агрегатів старих конструкцій здійснювався механічними або електромеханічними датчиками, безпосередньо пов'язаними з валом агрегату. Контроль швидкості обертання сучасних агрегатів, як правило, проводиться електричними датчиками (реле), одержуючими живлення від генератора з постійними магнітами, встановлюваного на валу агрегату. Датчики швидкості відповідно мають наступні уставки.

Спрацьовування в залежності від номінального числа оборотів, %

нульова………0-2,                 підсинхронна....90--95

тормозна……30-40,               розгінна……………140

При аварійному скиданні навантаження і несправності системи регулювання агрегати новітніх конструкцій мають датчик, що фіксує збільшення швидкості обертання до 115%   n _ном і призначений для подачі імпульсу на аварійне закриття направляючого апарату турбіни через золотник аварійного закриття системи регулювання гідротурбіни.

Пристрій контролю розривних пристосувань лопаток направляючого апарату. Поворот лопаток направляючого апарату гідротурбін здійснюється через загальне регулююче кільце, пов'язане з лопатками через розривні пристосування: ломкі важелі, розривні болти і ін.

Якщо при русі регулюючого кільця на закриття одна або декілька лопаток направляючого апарату турбіни заклинюються сторонніми предметами, то зусилля, що розвивається сервомоторами системи регулювання, виявляється прикладеним до тяги, що зв'язує заклинені лопатки і регулююче кільце. В цьому випадку для закриття справних лопаток направляючого апарату необхідно зламати (або розірвати) зв'язки регулюючого кільця із заклиненими лопатками, що здійснюється за допомогою спеціальних розривних пристосувань. Цілість розривних пристосувань повинна контролюватися, оскільки при їх розриві відповідні лопатки перестають управлятися. Автоматична сигналізація стану розривних пристосувань лопаток направляючого апарату здійснюється за допомогою спеціальних контактних пристроїв, що замикаються при поломці цих пристосувань.

При поломці розривних пристосувань однієї або декількох лопаток для завершення зупинки агрегату необхідно припинити доступ води в камеру робочого колеса, що досягається закриттям затвора (щита) перед турбіною.

Пристрій пожежогасіння. При пошкодженні обмоток статора генератора або ротора можливе виникнення пожежі в генераторі, у зв'язку з чим всі гідрогенератори обладналися пристроями пожежогасіння. В даний час застосовуються два способи пожежогасіння - подачею води або вуглекислоти в зону генератора. Вітчизняні гідрогенератори забезпечуються пристроями пожежогасіння водою, що подається із спеціальної (пожежної) системи через триходовий кран з гідравлічним (пружинним) приводом, керованим золотником з соленоїдним приводом.

Залежно від конкретних умов як пристрій, що включає системи пожежогасінні, використовується диференціальний захист, що діє при внутрішніх пошкодженнях генератора, а також датчики, що реагують на підвищення температури.

Гасіння пожежі вуглекислотою має та перевага, що впускання вуглекислоти в зону генератора не приводить до зволоження його обмоток і тому не створює небезпеки для генератора у разі помилкової роботи датчика гасіння пожежі. Проте у вітчизняній практиці такий спосіб не набув поширення, що може бути пояснене поряд причин: наявність вуглекислотних установок декілька ускладнює експлуатацію гідроагрегатів, вимагає автоматичного контролю готовності установки до роботи (наявність вуглекислоти в резервуарах) і ретельнішого ущільнення всього кожуха генератора з тим, щоб вуглекислота не могла витікати з нього при пожежі.