6.4. Уплотняющие подшипники генераторов установленных в КТЦ выполнены торцевого типа с прижимом вкладышей к гребню вала стальными пружинами.
Уплотнение торцевого типа состоит из вкладыша и корпуса, крепящегося к торцевому щиту. Запирающий масляный слой создается между торцевой поверхностью вкладыша и боковой поверхностью упорного диска вала. Усилие от давления масла в масляном слое, возрастающее по мере увеличения частоты вращения за счет клиновой разделки рабочей поверхности вкладыша, старается отжать последний от вала и разорвать масляную пленку. Для предотвращения этого явления искусственно создается усилие прижатия, которое уравновешивает усилие отжатия вкладыша от упорного диска.
Прижим вкладыша к валу создается посредством совместного действия специальных пружин и давления водорода.
Рабочая поверхность вкладыша залита баббитом. Имеющим специальную разделку, состоящую из чередующихся в тангенциальном направлении клиновых и плоских площадок, разделенных радиальными канавками, кольцевой канавкой, наружного и внутреннего кольцевых поясков. Клиновые площадки при номинальной частоте вращения ротора являются основным несущим элементом, обеспечивающим образование сплошной масляной пленки толщиной 0,08-0,15 мм между упорным диском вала и вкладышем, смазывающей рабочие поверхности и отводящей потери трения.
Через эти площадки и наружный сплошной поясок проходит основной поток масла на сторону воздуха, достигающий 95 % общего расхода масла, поступающего в уплотнения. Плоские площадки контактируют с поверхностью упорного диска при отсутствии сплошной масляной пленки, т.е. при низких частотах вращения и работе от ВПУ. Между несущей поверхностью и внутренним кольцевым пояском располагается кольцевая прерывистая канавка, в которую подается уплотняющее масло под давлением, превосходящим давление водорода. Эта канавка вместе с внутренним пояском обеспечивает герметизацию газового объема генератора и незначительный расход масла в сторону водорода. Газовый объем генератора отделен от камеры слива масла в сторону водорода маслоуловителями лабиринтного типа. Слив масла прошедшего на строну воздуха осуществляется в картер опорного подшипника. Вкладыш удерживается от вращения посредством шпоночного узла. Масляный режим уплотняющих подшипников контролируется количеством сливаемого масла в сторону водорода. При нормальной работе подшипника струя сливаемого масла имеет диаметр 3-6 мм. При избыточном количестве масла на подшипнике струя сливаемого масла в сторону водорода имеет диаметр более 6 мм, при недостатке масла на подшипник струя имеет диаметр менее 3 мм или прекращается вовсе.
При пусках и остановах турбоагрегата, роста или снижения нагрузки происходит тепловое перемещение валопровода, а следовательно меняется положение упорных дисков относительно корпусов уплотнений вала. При отходе упорного диска от баббитовой заливки, увеличивается минимальная толщина масляного слоя и снижается усилие в масляном клине. Усилие прижатия вкладыша становится выше отжимающего усилия в масляной пленке. Когда разность усилий превзойдет усилия трения вкладыша в корпусе, вкладыш сдвинется и последует за валом. При сближении упорного диска с вкладышем толщина масляного слоя уменьшится и возрастет усилие в масляном клине.
Появляется неуравновешенная разность усилий, которая отжимает вкладыш от вала, преодолевая силы трения.
6.5. В режимах работы с пониженной частотой вращения (пуск, останов турбоагрегата, вращение от ВПУ) гидродинамическое усилие уплотняющего масла значительно снижается и возникает полусухое трение между вкладышем и диском. В том режиме усилие прижимающее вкладыш к диску воспринимается меньшей площадью баббитовой поверхности – только плоскими площадками. Если удельное давление на баббит в режиме полусухого трения велико, то неизбежен ускоренный износ баббита, который накапливается при повторении подобных режимов и особенно при продолжительном вращении от ВПУ.
В результате износа уменьшаются несущие клиновые площадки, снижается гидродинамическое усилие и несущая способность вкладыша.
Уравновешивания усилия прижимающего вкладыша к диску при номинальной частоте вращения достигается при уменьшенной толщине масляного слоя, что ведет к повышению температуры вкладыша в процессе эксплуатации. При ускоренном износе баббита толщина масляного слоя может снизиться на столько, что дальнейшее повышение температуры баббита может привести к его размягчению в направлении вращения вала и перекрытию маслоподающих отверстий во вкладыше.
Существенным недостатком уплотнений вала генераторов турбин ст. №№ 9,10,11,12 является их повышенная чувствительность к нарушению их маслоснабжения. Кратковременное снижение давления масла (перепад давлений масло-водород) при нарушении работы системы маслоснабжения для конструкции торцевых уплотнений генераторов турбин представляют большую опасность, как из-за возможного пропуска водорода в картере, так и потому, что несущая способность вкладышей резко снижается, нарушается равновесие усилий, действующих на вкладыши, возникает режим полусухого трения.
6.6. При недостаточной подаче масла на уплотняющий подшипник повышается температура вкладыша и сливаемого с подшипника масла, при увеличенной подаче масла – температура вкладыша и сливаемого масла понижается.
Температура вкладышей уплотнений вала является наиболее представительным параметром, характеризующим их состояние. Выплавливание баббита сегментов упорных подшипников происходит при температуре колодок 130 оС. Учитывая температурный запас и способ контроля температуры нагрева баббита в уплотнениях торцевого типа, температура баббита торцевых уплотнений не должна превышает 80оС.
Масло, подаваемое на уплотняющие подшипники, должно иметь температуру 40-45оС. Температура масла на выходе из уплотнений не должна превышать 65оС.
Разность температур входящего и выходящего масла не должна превышать 30оС.
6.7. В качестве основного источника маслоснабжения уплотнений вала используется инжектор, который считается наиболее простым и надежным устройством из-за отсутствия в нем вращающихся и трущихся элементов.
Напорным масла инжектора является масло из системы регулирования турбины, масло для уплотняющих подшипников генераторов берется из системы смазки турбины, после маслоохладителей и при помощи инжектора подается на уплотняющие подшипники. Подаваемое масло на уплотнения генератора должно иметь давление после инжектора не менее 3 кгс/см2. Помимо инжектора установлены два центробежных насоса уплотнений в качестве резерва. Один из которых резервный, с двигателем переменного тока, а другой – аварийный, с двигателем постоянного тока, подающее масло на уплотнения из чистого отсека главного масляного бака турбины (ГМБ). Нормально в работе находится инжектор, электронасосы находятся в резерве на блокировке по понижению давления масла на уплотнение.
Регулирование подачи масла на уплотняющие подшипники генераторов производится дифференцированными регуляторами перепада давления (РПД) типа:
на генераторе - № 9,10, 11 – тип ДРДМ-30М – уплотняющее масло;
на генераторе - № 12 – тип ДРДМ-12М – уплотняющее масло.
Регуляторы давления масла ДРДМ-30М, ДРДМ-12М обеспечивают постоянный перепад давления между давлением газа в корпусе генератора и давлением масла перед подшипниками как при изменении давления масла, так и при изменении оборотов генератора.
Из напорного коллектора (после инжектора или НУГ) масло как правило поступает в маслоохладитель (МО) (при нормальной работе), в котором масло охлаждается до 40-42оС, а затем в масляные фильтры (МФ), один из которых- в работе, другой- в резерве.
После МФ масло подается на вход РПД. Давление мала перед РПД должно быть в пределах 8-10 кгс/см2. После РПД масло подается в демпферный бак и под давлением выше давления водорода поступает на оба уплотнения вала.
Схема маслоснабжения уплотнений связана со сливным трубопроводом масла с подшипников турбины и поэтому всегда находится в заполненном состоянии.
При отказе дифференцированного регулятора масло в (ДБ) или подшипники может быть подано через задвижку УМ-20.
Непосредственно перед подшипниками установлены запорные вентили, которые нормально полностью открыты и служат для корректировки расхода масла на подшипник в случае ненормальной работы.
Работа маслоснабжения уплотняющих подшипников генераторов с отключенным ДБ ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Работа уплотнений помимо ДБ предусматривается как временная мера, на случай устранения неисправностей в системе маслоснабжения уплотнений.
Пройдя уплотнения вала большая часть масла сливается в сторону воздуха – в картеры опорных подшипников генераторов и лишь незначительная часть в сторону водорода, в сливную водородную камеру.
Из водородной камеры во избежание и попадания водорода в ГМБ турбины, масло сливается в схему маслоснабжения через водородоотделительный бачок, U-образный гидрозатвор. U-образные гидрозатворы установлены на всех генераторах , обеспечивающих работу генератора с давлением газа в корпусе до 0,5 кгс/см2.
Для возможности работы генераторов с давлением газа выше 0,5 кгс/см2 на генераторах №№ 9,10,11,12 установлены поплавковые механические гидрозатворы типа 3Г-30. Поплавковый гидрозатвор включается в схему параллельно U-образному гидрозатвору.