3. Потребители твс гэс

Потребителями системы технического водоснабжения (ТВС) на ГЭС являются следующие устройства агрегата и общестанционного оборудования:

а) на гидроагрегате:

- водоснабжение для смазки турбинного подшипника;

- охладители масла в ваннах подшипников с масляной смазкой;

- охладители систем регулирования;

б) на гидрогенераторе:

- охладители масла в системах смазки подпятника;

- охладители масла в системах смазки подшипников;

- воздухоохладители генератора;

- теплообменники системы охлаждения обмоток генератора;

- теплообменники системы охлаждения тиристорных выпрямителей;

в) на трансформаторах:

- маслоохладители системы охлаждения;

г) на компрессорах:

- промежуточные и конечные охладители;

д) на насосах:

- системы охлаждения подшипников;

Подшипники гидромашин с обрезиненными вкладышами или с покрытиями из металлопластмассового материала требуют для смазки и охлаждения непрерывной подачи охлаждаемой воды. Кратковременное прекращение подачи воды на смазку может привести к повреждению вкладышей. Ориентировочный расход воды можно определить по формуле:

Q = (0,7 - 1) D_b,

где D_b - диаметр турбинного вала, м.

Все фильтры очистки воды на трубопроводах подачи воды к подшипникам, вся арматура и контрольно-измерительная аппаратура поставляются заводами-изготовителями в комплекте с рабочими механизмами. Подача воды осуществляется по отдельным трубопроводам из водозаборов непосредственно из спиральной камеры турбины. Резервирование осуществляется из систем технического водоснабжения агрегата. Если давление в спиральной камере выше или ниже допустимых величин для питания подшипников, то основное водоснабжение осуществляется из системы ТВС, а резервирование - из системы противопожарного водоснабжения.

Воздухоохладители генераторов предназначены для охлаж­дения воздуха, циркулирующего в замкнутых системах охлаждения электрических машин.

Принцип действия воздухоохладителей основан на принципе теплопередачи между охлаждающей водой, протекающей по трубкам, и горячим воздухом, их обтекающим. Воздухоохладители выпускаются серийно и поставляются комплектно с генераторами. Тепловой поток, при разности температур входящей в воздухоохладитель охлаждаемой воды и охлажденного воздуха 10°С, колеблется для различных типов воздухоохладителей от 50 до 265 кВт. При повышении этой разницы температур до 15°С тепловой поток увеличивается в 1,25 раза. Наибольшее рабочее давление воды на входе в воздухоохладитель допускается не более 3,5 атм.

Воздухоохладители располагаются на внешней стороне корпуса статора генератора. Тип и их число зависят от теплового потока, размера электрической машины и расчетной температуры охлаждающей воды. Необходимая подача воды к воздухоохладителям генератора задается заводом-изготовителем на основании теплового расчета. Ориентировочно для практических расчетов расход можно определить по формуле:

Q_во = 0,86 – Рн - (1 - г)/t,

где Q_во - подача воды к воздухоохладителю, м³/час;

Рн - номинальная мощность генератора, кВт;

_r - КПД генератора при номинальной нагрузке;

t - температурный перепад охлаждающей воды на входе и вы­ходе воздухоохладителя, рекомендуется принимать t = 5°С при расчетной температуре на входе 20°С.

В зависимости от расчетной температуры охлаждающей воды подача меняется следующим образом:

Температура воды, °С	30	25	20	15	10	5
Подача воды, %	1140	115	100	85	78	70

Следует отметить, что при сезонном снижении температуры подачу необходимо уменьшать, во избежание отпотевания воздухоохладителей.

Подача воды уменьшается и при уменьшении нагрузки генератора ниже расчетной:

Нагрузка генератора, %	100	75	50	холостой ход
Подача воды, %	100	82	70	60

Согласно ПТЭ работа гидрогенератора с температурой охлаждающего воздуха выше 35°С не предусматривается, за исключением режима сушки. Работа гидрогенератора при температуре охлаждающего воздуха ниже +15°С не рекомендуется, а при температуре ниже +10° - не разрешается.

Маслоохладители подпятника (рис. 6.2), как правило, располагаются непосредственно в его масляной ванне в зоне циркуляции масла. Число маслоохладителей и подача охлаждающей воды зависят от величины отводимых потерь на трение в подпятнике. Подачу воды к маслоохладителям определяет завод–изготовитель на основании тепловых расчетов. Ориентировочно подача воды рассчитывается по формуле:

Q_мо = 8,6  10  AG_oc • n/t,

где Q_мо - подача воды к маслоохладителям, м³/час;

 - коэффициент, равный 5 для зонтичных генераторов; 3,5 для подвесных генераторов;

G_ос - расчетная нагрузка на подпятник, тн;

n - номинальная частота вращения генератора;

 - температурный перепад охлаждающей воды на входе и выходе из маслоохладителя, принимаемый обычно (1,5 – 2)°С.

Рис. 6.2. Секция маслоохладителя подпятника

Так, на СШГЭС установлены 20 маслоохладителей, каждый из которых рассчитан на отвод 150 кВт тепловых потерь при расходе охлаждающей воды Q = 65 м³/час с начальной температурой 16°С и ее нагреве на 2°С. Гидравлическое сопротивление маслоохладителя равно 2 атм, максимальное рабочее давление в маслоохладителях допускается не более 4 атм. Допустимая температура масла в ванне подпятника +45°С, минимальная температура +5°С. Контроль за температурой масла ведется с помощью термосигнализаторов, которые имеют уставки предупредительной (+80°С) и аварийной (+90°С) сигнализации.

Теплообменники для охлаждения обмотки статора генератора (рис. 6.3) применяются на мощных вертикальных гидрогенераторах. Особенность этих теплообменников состоит в том, что они связаны с охлаждаемыми элементами трубопроводами из нержавеющей стали и диэлектрическими шлангами для циркуляции теплоносителя - дистиллированной воды, к которой предъявляются высокие требования. Так, концентрация кислорода, растворенного в дистилляте, не должна превышать 2500 мкг/л, меди и ее соединений - не более 100 мкг/л, удельное электрическое сопротивление - не ниже 75 ком/см.

Теплообменники при расчетной температуре охлаждающей воды 33°С и подаче 400 м³/час обеспечивают отвод тепла, эквивалентную 3000 кВт потерь. Максимальное давление охлаждающей воды допускается не более 1,6 атм, а в самой системе охлаждения обмотки статора - не более (3,5 – 4) атм, с тем, чтобы обеспечить превышение давления в системе над давлением охлаждающей воды.

Маслоохладители трансформаторов (рис. 6.4) с водяной системой охлаждения чаще всего применяются выносные, которые связаны с баком трансформатора трубопроводами для циркуляции теплоносителя - трансформаторного масла. Давление технической воды должно быть всегда ниже давления масла даже при отключенных масляных насосах. Требование это объясняется недопустимостью попадания воды в масло при любых повреждениях трансформатора.

Число установленных маслоохладителей и подача охлаждаю­щей воды для них зависят от мощности трансформатора, температуры окружающего воздуха и температуры охлаждаемой воды. Изменение подачи воды при сезонных колебаниях ее температуры, а также сезонных изменениях температуры окружающего воздуха обычно осуществляется включением в работу того или иного маслоохладителя. Число маслоохладителей и подача охлаждающей воды обычно задаются в технической документации на трансформатор. Ориентировочно для практических расчетов принимается подача (0,7 - 0,8) м³/ч на 1 MBА мощности при температуре охлаждающей воды + 25°С.

ПТЭ жестко регламентируют условия эксплуатации трансформаторов. Так, циркуляция масла должна быть непрерывной, независимо от величины нагрузки, при этом порядок включения и отключения систем охлаждения должен быть определен заводской инструкцией.

Устройства охлаждения должны автоматически включаться и отключаться одновременно с включением (или отключением) трансформатора, причем не допускается эксплуатация трансформатора с искусственным охлаждением без включенных в работу систем сигнализации о прекращении циркуляции масла, охлаждающей воды или останове вентиляторов.

Рис. 6.3. Теплообменник ВВТ-100

А - выход дистиллированной воды; Б - вход дистиллированной воды; В - вход охлажденной воды; Г - выход охлажденной воды

Давление масла в маслоохладителях должно превышать давление циркулирующей в них воды не менее чем на 0,1 атм при минимальном уровне масла в расширителе трансформатора.

Система циркуляция воды должна включаться после включения рабочих насосов при температуре верхних слоев масла не ниже +15°С и отключаться при понижении температуры масла до +10°С, при этом должны быть приняты меры по предотвращению замораживания маслоохладителей, насосов и водяных магистралей. Чаще всего это требование удовлетворяется установкой маслоохладителей в помещениях с температурами воздуха не ниже +5°С.

При номинальной нагрузке температура верхних слоев масла должна быть у трансформаторов типа ДЦ - не выше 75°С, у трансформаторов с естественным масляным охлаждением М и охлаждением Д - не выше 95°С, у трансформаторов охлаждения Ц температура масла на входе в маслоохладитель должна быть не выше 70°С.

Наиболее широкое применение в системах охлаждения крупных трансформаторов нашли маслоохладители типа МО-53-4. Поверхность охлаждения маслоохладителей составляет 53 м² и рассчитана на отвод 1000 кВт тепловых потерь при подаче охлаждающей воды 72 м³/ч и превышении температуры масла над водой на 40°С. В межтрубном пространстве маслоохладителя циркулирует трансформаторное масло с температурой до 95°С и подачей воды 100 м³/час. Для измерения температуры и давления на каждом маслоохладителе предусматриваются манометры и ртутные термометры. Рабочее давление охлаждающей воды допускается не более 4 атм.

Рис. 6.4. Маслоохладитель МО53-4:

А — вход и выход масла, Dу = 150; Б — вход и выход охлаждающей воды, Dу = 150

Рис. 6.4. Маслоохладитель МО-53-4