5. Системы технического водоснабжения гэс

1. Назначение систем технического водоснабжения

Система технического водоснабжения (ТВС) на ГЭС предназначена для подачи воды и ее распределения между узлами агрегата, аппаратами и устройствами с целью их охлаждения, а также она служит источником питания системы пожаротушения генераторов и станции. ТВС представляет собой достаточно сложную систему, к которой предъявляются высокие требования по надежности и минимизации затрат на обслуживание.

Основными потребителями системы технического водоснабжения являются охлаждающие устройства технологических узлов гидроагрегата (подпятника, генераторного подшипника, турбинного подшипника, статора и ротора генератора, тиристорного возбуждения), главных трансформаторов, а также систем охлаждения компрессоров высокого и низкого давления, насосов, вентиляции, а также системы пожаротушения генератора. Кроме того, от этой системы производится питание системы пожаротушения объектов и помещений ГЭС и их водоснабжение (хозпитьевое водоснабжение). Суммарный расход воды на техводоснабжение одного агрегата составляет 1500 м^З воды при температуре речной воды 12 градусов (для СШГЭС). Источником воды для ТВС является водохранилище ГЭС, а также нижний бьеф станции, откуда вода забирается с помощью специальных водозаборов.

Нашли применение несколько схем технического водоснабжения. При напорах Н = (20 - 60) м применяется схема с насосами с забором воды из верхнего бьефа (рис. 6.11) или без них, а при Н = (50 – 250) м - насосная схема с забором воды из нижнего бьефа, или эжекторная схема, с использованием водоструйных насосов-эжекторов (рис. 6.10). При напорах меньше 20 м применяется наиболее простая схема – самотечная (рис. 6.5, 6.8).

Система ТВС - достаточно сложная и ответственная часть технологических устройств ГЭС, от которой зависит надежность работы основного оборудования.

2. Потребители систем технического водоснабжения

Турбинный подшипник фиксирует положение вала агрегата и воспринимает радиальные нагрузки от механического гидравлического и электрического дисбаланса. Его рабочей частью являются самоустанавливающиеся обрезиненные сегменты, которые охлаждаются водой.

Максимальный расход воды через подшипник составляет (20 – 30) л/сек, минимальный – (10 – 12) л/сек. Подшипник на водяной смазке в основном применяется с резиновыми вкладышами - сегментами, которые представляют собой части стального цилиндра, к внутренней поверхности которого привулканизирована резина. Обрезиненная поверхность вкладыша имеет продольные канавки, по которым во время работы турбины протекает охлаждающая вода и смазывающая поверхность контакта резина-металл. Вода подается сверху в замкнутое пространство над корпусом подшипника, которое называется ванной и которое в районе вала уплотняется сальником. Так как в состав резины входит сера, которая способствует коррозии стального вала, последний необходимо предохранять рубашкой из нержавеющей стали. Подача воды в подшипник осуществляется из двух независимых источников питания по отдельным трубопроводам - один из системы ТВС агрегата, второй - из системы пожаротушения. Расход воды на охлаждение подшипника контролируется, и при снижении его до определенной величины выда­ется сигнал об этом снижении, после чего открывается задвижка от резервного источника водоснабжения. если же расход снижается до аварийно-низкого значения, то дается импульс на отключение агрегата от сети и его аварийную остановку. Основное требование, которому должна удовлетворять система подвода воды на смазку подшипника - бесперебойность подачи воды, так как при ее отсутствии резиновый вкладыш «сгорает» вследствие своей нетеплопроводности.

Подпятник генератора предназначен для восприятия осевой нагрузки вращающихся частей агрегата и осевого давления воды и передачи этих нагрузок на детали фундаментных конструкций. Он представляет собой подшипник скольжения с горизонтальной поверхностью, который является наиболее нагруженным узлом агрегата (расчетная нагрузка на подпятник может достигать тысяч тонн; так, подпятник СШГЭС имеет расчетную нагрузку Р = 3250 т). Поверхность скольжения образуется двумя рядами самоустанавливающихся сегментов на жесткой винтовой опоре. Охлаждается он маслом; тепло, выделяемое при работе подпятника, поглощается водой, подаваемой из системы ТВС. До недавнего времени рабочей поверхностью трения был баббит с низкой температурой плавления, что было одним из недостатков этого типа подпятников, так как он требовал определенных ограничений при его эксплуатации; например, после остановки агрегата пуск его возможен был только через определенное время, что существенно сужало его оперативные возможности (для остывания масла требовался 1 час, после которого был возможен повторный пуск). Сейчас применяются новые композиционные материалы - металлопластмассовые, которые позволяют снять эти ограничения. Система контроля и защит подпятника контролирует тепловой режим и режим охлаждения с помощью термодатчиков, ведет автоматический контроль за температурой масла в ванне подпятника и сегментов, параметрами охлаждающей среды и уровнем масла в ванне подпятника и выдает предупредительные сигналы либо отключает агрегат от сети.

Генераторный подшипник предназначен для восприятия радиальных нагрузок от механического и электрического дисбаланса ротора генератора и отклонения линии вала от оси вращения. Он представляет собой сегменты, покрытые баббитом, которые винтами прижимается к валу агрегата. Тепло, выделяемое при работе подшипника, отводится маслом с помощью маслоохладителей, которое охлаждается водой из ТВС. Параметры охлаждающей среды и температура сегментов контролируется системой контроля и защит, аналогичной системе контроля и защит подпятника, т.е. выдается сигнал либо отключается и останавливается агрегат.

Пожаротушение генератора представляет собой кольцеобраз­ный трубопровод, расположенный сверху и снизу над обмоткой генератора, который оснащен специальной конструкцией распыляющих воду устройств. Пуск системы пожаротушения осуществляется от защит генератора, которые контролируют сохранность обмотки статора и осуществляют автоматический пуск системы, открывая задвижку для подачи воды от системы пожаротушения.

Охлаждение статора генератора - это система, назначение которой отводить тепло, выделяемое обмоткой статора при работе в сети.

Она представляет собой воздухоохладители, через которые из генератора подается горячий воздух. Воздух прогоняется через воздухоохладители, где он охлаждается водой из системы ХВС, а затем вновь возвращается в генератор охлажденным. Система ТВС - достаточно сложная и ответственная часть технологического устройства ГЭС, от которой зависит надежность работы основного оборудования. С помощью маслоохладителей, воздухоохладителей и теплообменников вода ТВС отбирает тепло, выделяемое при работе устройств агрегата, а затем сбрасывается по сливным трубопроводам в НБ. Водозаборы должны обязательно резервироваться. Представляет интерес смешанная система ТВС – самотечно-эжекторная, при которой вода для охлаждения поступает в систему из ВБ в объеме 50% от общей подачи, а остальная часть подсасывается из НБ.

Схема водоснабжения системы пожаротушения объектов и помещений, а также водоснабжения для хозяйственных нужд рассчитывается с приоритетом надежности системы пожаротушения ГЭС. Система выполняется с устройством емкостей большего объема, расположенных в теле плотины на отметке, уровень которой гарантирует гидростатическое давление в системе не более 10 атм во всей сети трубопроводов пожаротушения и хозводоснабжения, на любом объекте станции. Схема создается таким образом, чтобы подпитка уровня воды в емкостях осуществлялась автоматически.

Рис. 6.1. Система с баками хозпитьевого водоснабжения

и пожаротушения Саяно-Шушенской ГЭС

1 - водозаборы на агрегатах № 1, 2, 3; 2 - сетчатые фильтры; 3 - резервуары противопожарного запаса воды; 4 - перелив в колодец - гаситель; 5 - в систему противопожарных трубопроводов, а также на водоснабжение п. Черемушки; (16с - 20с) - номера секций плотины

В качестве одного из примеров реализации такой системы можно привести систему хозяйственно-противопожарного водоснабжения СШГЭС, которая предназначена для снабжения водой объектов ГЭС, а также для ликвидации очагов пожара на объектах станции. Система запитана от 3-х водозаборов в секциях плотины № 16, 18, 20. Вода, пройдя механическую очистку на сетчатых фильтрах на отм. 467 м, по 2-м трубопроводам подается в баки противопожарного запаса (баки разрыва струи ) на отм. 398,7 м. Баки разрыва струи обеспечивают давление воды в системе на отм. 320 м до 8,4 атм и расход основных потребителей воды при пожаре главных трансформаторов - 247 л/сек, кабельных секций - 170 л/сек, технологические нужды ГЭС — 47 л/сек, наружное пожаротушение - 40 л/сек (при автоматическом пожаротушении - 10 л/сек), внутреннее пожаротушение - 25 л/сек. В баках разрыва струи общим объемом 545 м^З (его объем рассчитывается просто: запас воды в баках должен обеспечить в течение 30 мин тушение пожара трансформаторов и кабельных секций, наружное пожаротушение и технологические нужды, т.е. (247 + 70 + 10 + 47) х 1800 = 545 м^З). Регулирование отметки воды в резервуаре поддерживается автоматически с помощью моторных задвижек. Из баков противопожарного запаса вода по 2-м трубопроводам подается в кольцевой трубопровод системы пожаротушения машинного зала, на пожаротушение служебно-технологических корпусов ОРУ-500 и щитового блока. Система пожаротушения резервирована насосами пожаротушения, которые установлены в машинном зале и на ОРУ-500 и обеспечивают автоматическую подачу воды при понижении давления в системе или отсутствии воды в баках запаса, создавая давление в системе пожаротушения Р = 10 атм.

Система пожаротушения объектов станции состоит из 97 секций, каждая из которых состоит из контрольной станции управления (КСУ), в состав которой входит автоматическая моторная задвижка, 3 ручных задвижки, манометра для контроля наличия воды и дренажного вентиля. Все КСУ сгруппированы по территориальному принципу в станции водяного пожаротушения (СВПТ), которые в свою очередь связаны трубопроводами с магистралями противопожарной системы. Для быстрейшего выявления очагов пожара и их устранения в помещениях и на оборудовании работа системы автоматизирована. Для выявления очагов пожара используются пожарные извещатели различных типов, которые реагируют либо на появление дыма, либо на повышение температуры в защищаемом помещении свыше 70⁰С и которые соединены в группы последовательно по (9 – 12) извещателей в защищаемом помещении. Они подают сигналы на сигнализаторы, которые выдают информацию персоналу об очаге пожара и контролируют целостность самой схемы и, кроме того, осуществляют автоматический пуск моторной задвижки на соответствующем КСУ, подавая воду на тушение пожара в защищаемое системой помещение или оборудование. Надежность работы системы пожаротушения объектов станции, ее помещений и оборудования обеспечивается тщательно продуманной системой эксплуатационных мероприятий, основанных на требованиях пожарной безопасности для действующих энергетических предприятий, которые обязательны для всех инженерно-технических работников ГЭС.

На каждой станции разрабатываются мероприятия по повышению пожарной безопасности, устанавливается соответствующий противопожарный режим, порядок сварочных и других работ, проверки состояния противопожарной безопасности, исправности технических средств тушения пожара, систем водоснабжения, оповещения, связи и других систем, назначаются ответственные лица за пожарную безопасность, для постоянного надзора за техническим состоянием, ремонтом, эксплуатацией оборудования, установок пожаротушения.