Техническое водоснабжение ГЭС регулируемыми эжекторами — Состав системы технического водоснабжения

Содержание материала

Водоприемники, выходящие непосредственно в верхний или нижний бьефы, обязательно располагаются ниже минимальных уровней воды, в местах и на уровнях, не подверженных закупорке шугой или льдами. Они оснащаются мусороудерживающими решетками, препятствующими попаданию в трубопроводы плавающею мусора. Скорость воды в решетках рекомендуется поддерживать в пределах 0.25-0,5 м/с. Предусматриваются приспособления для установки плоских затворов или заглушек с целью обеспечения ремонта входных задвижек, установленных на трубопроводах в помещениях. Для удобства проведения водолазных работ при установке заглушек и очистке решеток рекомендуется предусматривав скоб-трапы. Такие же приспособления необходимо иметь на выходе сливных труб под уровни бьефов. Расположение водозаборных установок в спиральных камерах, туннелях или подводящих трубопроводах турбин должно обеспечивать доступ для их обслуживания после осушения, т. е. должны устанавливаться на высоте 1,0-1.5 м от пола. Водозабор из самых верхних или нижних точек водоподводящего тракта недопустим в связи с большей вероятностью в таком случае засорения их плавающим мусором.
На всех трубопроводах, соединенных непосредственно с верхним или нижним бьефами, первые (входные) задвижки, установленные в помещениях ГЭС ниже соответствующего уровня бьефа, в целях создания наибольшей надежности независимо от действующего давления должны быть стальными.
Фильтры в системах технического водоснабжения применяются, как правило, сетчатые. Наиболее удобны в эксплуатации фильтры, изображенные на рис. 9. Такой фильтр имеет сетчатый барабан 1 с отверстиями диаметром 4 или 6 мм, разделенный на секции. Одна из секций поочередно устанавливается над промывным отверстием 4, что позволяет промывать соответствующую часть сетки обратным потоком воды без исключения из работы всего фильтра. Поворот барабана легко осуществляется рукояткой 2. Для подъема крышки фильтра при ремонтах предусмотрен винтовой механизм 3.
Институтом Гидропроект разработаны типовые чертежи таких фильтров, имеющих диаметр патрубков 100, 150, 200, 250. 300, 400 и 500 мм. Соответственно пропускная способность чистого фильтра составляют 50,100,200,400,700, 1200 и 2000 м3/ч.
В качестве источника питания в системах технического водоснабжения применяются в основном горизонтальные центробежные насосы производительностью 200—2000 м3/ч, рассчитанные на давление 0,15—0,4 МПа. Желательно устанавливать насосы ниже минимального уровня воды у водозаборов. В противном случае приходится применять дополнительные устройства для заполнения водой подводящих трубопроводов перед пуском насоса. Вместо насосов на ГЭС устанавливаются эжекторы при напорах свыше 50 м. Они могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Тип эжектора принимается на основании технико-экономического обоснования с учетом режимов работы агрегатов (см. гл. 2).

Рис. 9. Фильтр ТВС

Трубопроводная арматура в системах технического водоснабжения применяется общепромышленного назначения. Задвижки используются чугунные и стальные, параллельные и клиновые в зависимости от действующего давления, диаметра условного прохода и назначения. Хотя запорные задвижки не предназначены для регулирования расхода, но на практике ввиду отсутствия регулирующей арматуры большого диаметра в некоторых случаях приходится ими регулировать. При этом целесообразнее использовать клиновые задвижки. Задвижки оперативного назначения, участвующие в автоматических процессах управления агрегатом, снабжаются электроприводом с двухсторонней муфтой ограничения крутящего момента. Такие же приводы рекомендуется устанавливать для задвижек диаметром 300 мм и более независимо от назначения с целью облегчения труда персонала при их открывании и закрывании. Запорные вентили в системах технического водоснабжения применяются в тех случаях, когда диаметр трубопровода не более 80 мм. Гидравлическое сопротивление вентилей значительно больше, чем у задвижек.
Обратные клапаны применяются типа захлопки, однако для трубопроводов диаметром не более 80 мм могут устанавливаться и клапаны подъемного типа. Клапан типа захлопки может устанавливаться как на горизонтальном, так и на вертикальном трубопроводе, а подъемный клапан — только на горизонтальном.
Распределительные трубопроводы. Подача воды от источников питания технического водоснабжения к отдельным потребителям гидроагрегатов осуществляется по нескольким параллельным ветвям, обособленным для каждой группы охладителей.
К воздухоохладителям вертикального гидрогенератора ГЭС или двигатель-генератора ГАЭС подача воды производится, как правило, по трубопроводу, круговому или многогранной формы. Слив нагретой в воздухоохладителях воды производится по аналогичному трубопроводу в нижний бьеф. Эти трубопроводы устанавливаются либо в бетонном фундаменте электрической машины, либо открыто, с наружной стороны вентиляционного кожуха. Подвод и отвод воды от этих трубопроводов с целью уменьшения гидравлических сопротивлений часто осуществляется в двух и более точках. От круговых или многогранной формы трубопроводов делаются отводы, снабженные задвижками или вентилями к каждому воздухоохладителю. Это позволяет регулировать равномерность подачи к ним воды, а в случае необходимости отсоединять любой воздухоохладитель от системы водоснабжения для ремонта без нарушения работы остальных воздухоохладителей.
Для регулирования расхода охлаждающей воды в зависимости от температуры охлажденного воздуха в вентиляционном кожухе электрической машины целесообразно устанавливать на общем трубопроводе питания воздухоохладителей регулятор расхода охлаждающей воды или регулируемые эжекторы.
К маслоохладителям подпятника и подшипника генератора вода подается по общему трубопроводу, но на отводах к каждой включенной параллельно группе маслоохладителей имеются задвижки для регулирования и отключения. На общем трубопроводе может устанавливаться и автоматический регулятор расхода охлаждающей воды в зависимости от температуры масла в маслованнах.
К подшипнику турбины с водяной смазкой вода должна подаваться из двух независимых источников, каждый из которых снабжается фильтрами тонкой очистки. Основная подача воды на ГЭС с напором до 50 м обычно осуществляется из спиральной камеры турбины; резервным источником в этом случае может являться система технического водоснабжения генератора. При больших напорах основным источником питания является система технического водоснабжения, а резервным — противопожарный трубопровод ГЭС.
Подача воды к подшипнику турбины обычно прекращается только на период длительных остановок агрегата. Резервный источник водоснабжения включается автоматически только при прекращении подачи воды по основному трубопроводу.

К теплообменникам статора генератора охлаждающая вода подается тем же способом, что и к маслоохладителям электрической машины. К маслоохладителям трансформаторов целесообразно подавать вторичную воду, уже охладившую какую-либо группу охладителей генератора, например теплообменники статора либо маслоохладители генератора.
Во избежание превышения давления воды нал, статическим давлением масла в маслоохладителях трансформатора на подводящем воду трубопроводе рекомендуется устраивать переливную трубу (стояк), сбрасывающую излишек воды в нижний бьеф ГЭС. Сливные трубопроводы от всех объектов охлаждения выводятся ниже минимального уровня нижнего бьефа с учетом возможной глубины промерзания воды. Вывод этих трубопроводов в отводящий тракт гидротурбины не допускается, так как пульсирующее здесь давление может вызвать самопроизвольное изменение расхода охлаждающей воды.

Системы технического водоснабжения гэс

Назначение систем технического водоснабжения

Система технического водоснабжения (ТВС) на ГЭС предназна­чена для подачи воды и ее распределения между узлов агрегата, аппа­ратами и устройствами с целью их охлаждения, а также служит источ­ником питания системы пожаротушения генераторов и станции. Она представляет достаточно сложную систему и к ней 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, рис. 6.8).

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

Потребители систем технического водоснабжения

Турбинный подшипник: фиксирует положение вала агрегата и воспринимает радиальные нагрузки от механического гидравлического и электрического дисбаланса. 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 и 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. Представ­ляет собой подшипник скольжения с горизонтальной поверхностью и 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 самоустанавливающимися сегментами на жесткой винтовой опоре. Охлаждается маслом, тепло выделяемое при работе подпятника охлаждаются 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 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, ведется автоматический контроль за температурами масла в ванне подпятника и сегментов, параметрами охлаждающей среды и уровнями масла в ванне подпятника, которая 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. Представ­ляет собой сегменты, покрытые баббитом и 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 аналогично 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 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. Представляет собой воздухоохладители, через которые подается горя­чий воздух из генератора и которые прогоняются через воздухоохла­дители, где охлаждаются водой из системы ХВС и затем вновь воз­вращаются охлажденными, в генератор. Система ТВС — достаточно сложная и ответственная часть технологических устройств ГЭС, от которой зависит надежность работы основного оборудования. С по­мощью маслоохладителей, воздухоохладителей и теплообменников вода ТВС отбирает тепло, выделяемое при работе устройств агрегата, и сбрасывается по сливным трубопроводам в НБ. Водозаборы должны обязательно резервироваться. Представляет интерес смешанная сис­тема ТВС – самотечно-эжекторная, в которую вода для охлаждения поступает в систему из ВБ в пропорции 50% от общей подачи, а ос­тальная часть подсасывается из НБ.

Система водоснабжения пожаротушения объектов и помеще­ний, а также хозяйственных нужд рассчитываются 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 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 70 0 С и которые соединены в группы последовательно по 9-12 извещателей в защищаемом поме­щении и 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 и 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.