Автор работы: Пользователь скрыл имя, 11 Июня 2013 в 10:28, дипломная работа
60-х годах Рефт стал ареной большого энергетического строительства. По решению правительства новый мощный энергоузел вместе с другими уральскими станциями должен был обеспечить электричеством возникающие одно за другим крупнейшие предприятия нашего края и Западной Сибири, в частности Тюменского Севера.
В июле 1963 года первый механизированный десант начал работы по подготовке в уральской тайге трассы для автодороги, которая должна была соединить площадку будущего энергопредприятия с г. Асбестом. И трассу под линию электропередачи для снабжения электроэнергией стройки, а также заложить базу для начала строительства Рефтинской ГРЭС.
5.1 Конструкция насоса.
Главный питательный насос ПН-1500-350 представляет собой центробежный насос с семью ступенями давления. Для обеспечения высокой надежности и полной герметичности насоса при работе в условиях сверхкритических давлений и достаточно высоких значений температур, корпус насоса выполнен двойным.
К основным узлам насоса относятся: наружный корпус, крышка насоса, концевые уплотнения, внутренний корпус, ротор насоса, подшипники насоса.
5.2 Наружный корпус.
Основной базовой деталью насоса является наружный корпус, представляющий собой кованый сварной цилиндр из стали 15ХМФ, к корпусу привариваются входной и напорный патрубки, которые направлены вниз.
К корпусу приварены четыре лапы, опорные поверхности располагаются в горизонтальной плоскости, проходящей вблизи оси насоса. Опорными лапами насос опирается на чугунную раму, которая в свою очередь устанавливается на фундамент насоса. Крепление насоса к раме осуществляется четырьмя упорами. В передних лапах расположены две поперечные шпонки, направляющие расширение насоса в горизонтальной плоскости в сторону нагнетания насоса. Правильность осевого расположения корпуса при тепловом расширении обеспечивается двумя продольными шпонками, расположенными на напорном и всасывающем патрубке. Эти шпонки допускают вертикальные тепловые расширения корпуса.
Принятая система крепления насоса фиксирует в пространстве его ось, сохраняя свободу тепловых расширений во все стороны. Наружный корпус имеет со стороны входного патрубка уступ для упора внутреннего корпуса. В верхних точках корпуса в районе всасывающего и напорного патрубка имеются два радиальных сверления для подсоединения вентилей воздушников. В наружном корпусе выполнены также два радиальных сверления для отбора воды после первой ступени на впрыски промперегрева.
Наружный корпус с торцов закрывается всасывающей и напорной крышкой. Стыки корпуса и крышек с целью повышения коррозионно-эрозионной стойкости наплавлены нержавеющей сталью.
5.3 Крышка напорная и крышка всасывающая.
Крышка напорная крепится к торцу наружного корпуса при помощи шпилек и воспринимает усилия от давления, создаваемого насосом. С наружной стороны к крышке шпильками крепится корпус заднего концевого уплотнения. Между крышкой и корпусом заднего уплотнения образована область за разгрузочным диском, соединенная со всасом насоса.
С внутренней стороны крышки выполнены два центрирующих выступа, которые служат для установки крышки в наружный корпус и для центровки по ней внутреннего корпуса.
Для обеспечения плотности между корпусом и крышкой установлена металлическая прокладка. Со стороны входного патрубка наружный корпус закрывается крышкой всасывания, представляющей собой корпус переднего уплотнения, выполненный конструктивно совместно со всасывающей камерой насоса. Для обеспечения плотности между корпусом и крышкой установлена резиновая прокладка.
5.4 Внутренний корпус.
Внутренний корпус является отдельным сборочным элементом насоса. Вместе с ротором детали его образуют проточную часть насоса. Корпус представляет собой набор отдельных секций, скрепленных между собой болтами. В секциях насоса установлены направляющие аппараты с обратными каналами.
Направляющий аппарат состоит из 2-х частей: собственно направляющего аппарата, неразъемного и внутреннего кольца
направляющего аппарата, имеющего горизонтальный разъем. Во избежание протечек в стыке между направляющим аппаратом и внутренним кольцом, эти детали выполняются с различными коэффициентами линейного расширения. Предварительный прижим внутреннего кольца к уплотнительному борту направляющего аппарата во время сборки обеспечивается пружинами, расположенными в лопатках внутреннего кольца направляющего аппарата. В местах уплотнений рабочих колес в секциях установлены уплотнительные кольца и кольца из 2-х половин. Уплотнительные кольца имеются в зазоре между ступицей рабочих колес и внутренних колец направляющего аппарата.
Центровка направляющих аппаратов осуществляется по уплотнительным кольцам, которые, в свою очередь, зацентрованы в расточках секций. Секции между собой центрируются с помощью 3-х продольных шпонок. Кроме того, для удобства сборки каждая секция относительно другой предварительно центрируется с помощью 3-х штифтов.
Направляющий аппарат последней ступени крепится непосредственно к секции последней ступени и имеет расточку для центровки с напорной крышкой.
Первая ступень – подвижное кольцо центруется с одной стороны – в расточке наружного корпуса. С другой стороны – в расточке 1 секции.
Проточная часть насоса в сборе центруется с одной стороны – в проточке наружного корпуса шестью шпонками, с другой стороны расточкой последнего направляющего аппарата на выступе напорной крышки насоса.
Область всасывания от камеры отбора за 1 ступенью разделяется уплотнительным буртом. Область давления нагнетания от области давления 1 ступени уплотняется упорным буртом, который упирается в уступ наружного корпуса.
Предварительный прижим проточной части к корпусу осуществляется болтами.
Окончательное крепление и центровка проточной части осуществляется напорной крышкой насоса.
В секциях I-V ступеней предусмотрены катки для перемещения проточной части по корпусу насосов.
Уплотнение стыков элементов проточной части осуществляется за счет металлического контакта в уплотняющих поясках. Уплотняющее усилие создается сжимающей силой давления, действующей на внутренний корпус и шпильками.
5.5Ротор насоса.
Ротор насоса образует кованый вал с насаженными на него семью рабочими колесами из нержавеющей стали, выполненными методом точного литья. Все рабочие колеса имеют одинаковые размеры проточной части. Посадка колес на вал осуществляется с натягом. Для облегчения сборки ротора диаметр вала под колесами изменяется ступенчато (уменьшается в сторону нагнетания).
Колеса фиксируются на валу при помощи шпонок. Шпоночные канавки вала для соседних колес расположены с диаметрально противоположных сторон.
Для осуществления независимого теплового расширения вала и рабочих колес между ступицами рабочих колес предусмотрены разрезные установочные кольца, устанавливаемые с осевым зазором б=0,4÷0,6мм. В области концевых уплотнений со стороны всасывания и нагнетания вал защищен от эрозийного действия протечек рубашками из нержавеющей стали. Рубашка со стороны всасывания насажена на вал с натягом и фиксируется в продольном направлении кольцевым выступом, расположенным во внутренней расточке рубашки, который входит в кольцевую выемку вала.
Рубашка со стороны нагнетания насажена на вал и по посадке (допускает движение).
Этой рубашкой осуществляется прижим разгрузочного диска к бурту вала. Разгрузочный диск выполнен из нержавеющей стали повышенной твердости. Диск посажен на вал по скользящей посадке и фиксируется с помощью шпонки.
Со стороны привода на конусной посадке с натягом установлена втулка зубчатой муфты.
На другом конце вала также на конусной посадке насажена шестерня для привода ротора реле обратного вращения и хвостик указателя осевого сдвига.
5.6 Концевые уплотнения.
Концевые уплотнения предназначены для уплотнения и охлаждения вала. В насосе применены уплотнения щелевого типа с промежуточным подводом уплотняющего конденсата. В каждом корпусе уплотнений (со стороны всасывания и со стороны нагнетания) организованы три камеры: внутренние камеры для отвода воды в деаэратор, средние – для подвода уплотняющего конденсата от КН-2ст. или насосов БЗК, крайние – для отвода конденсата в конденсатор главной турбины через сифон.
Дросселирующие щели уплотнений образованы обоймами и вращающимися вместе с валом рубашками.
Предусмотрен также отвод конденсата в БНТ из камер, расположенных в крышках уплотнений. Протечки конденсата по валу сливаются в кожухи уплотнений, а оттуда в промливневую канализацию.
Для надежной работы уплотнений, уменьшения величины утечек конденсата в деаэратор, давление уплотняющего конденсата должно примерно на 1,0-1,5 кг/см² превышать давление в камере слива в деаэратор. Этот перепад давления поддерживается автоматическими клапанами. Кроме того, на линиях подвода уплотняющего конденсата к каждому уплотнению предусмотрены регулирующие вентили с ручным приводом, с помощью которых можно установить одинаковое давление в камерах слива в деаэратор.
Для очистки уплотняющего конденсата предусмотрена установка двух фильтров тонкой очистки к каждому уплотнению. Один фильтр – рабочий, другой – резервный.
5.7 Подшипники насоса.
Опорами ротора насоса являются подшипники скольжения с принудительной смазкой.
Вкладыши подшипников имеют сферическую посадку в обоймах, что обеспечивает самоустановку вкладышей по направлению оси вала в процессе сборки. Обоймы устанавливаются в корпусах подшипников по цилиндрической поверхности. Центровка корпусов подшипников относительно оси расточки корпусов насоса осуществляется перемещением трех установочных винтов. Положение корпусов подшипников после центровки фиксируется установкой точечных болтов из-под развертки, расположенных у разъема корпуса подшипника.
В торцевой крышке подшипника со стороны нагнетания расположен шариковый подшипник, который предотвращает большие перемещения ротора в сторону нагнетания при останове насоса.
При нормальной работе насоса этот подшипник не работает. Масло на смазку подшипников подается от системы маслоснабжения главной турбины.
Смазка зубчатого зацепления (правой полумуфты, насаженной на вал насоса) осуществляется местной подачей масла по трубке в корпусе подшипника.
5.8 Система разгрузки осевых усилий
Во время работы насоса из-за разности давления воды по обе стороны рабочего колеса возникает осевое усилие, равное 75т, направленное в сторону всасывания. Осевое усилие уравновешивается силой, действующей на разгрузочный диск, насаженный на вал насоса, вследствие разности давления на обе его стороны. Со стороны рабочих колес к диску подводится вода с давлением после последней ступени (напор колеса). Эта вода дросселируется сначала в радиальном зазоре«Г» до давления Рх, а затем в торцевом зазоре «В2».
Зазор «В1» образован ступицей разгрузочного диска и втулкой. Зазор «В2» образован разгрузочным диском и кольцом разгрузочного диска.
Область за разгрузочным диском соединена со всасом и имеет давление Ру. Разность давлений по обе стороны разгрузочного диска обуславливается сопротивлением жидкости в торцевом зазоре «В2». Величина этого зазора в равновесном состоянии составляет около 0,2мм и изменяется в зависимости от изменения величины осевой силы по режимам работы насоса.
Система уравновешивания осевой силы разгрузочным диском является самоустанавливающей. При увеличении давления и, как следствие, увеличения осевой силы. Ротор насоса совместно с разгрузочным диском смещается в сторону всаса. Это приводит к уменьшению торцевого зазора и увеличению перепада в нем и, следовательно, к увеличению силы, действующей на диск в сторону нагнетания. Зазор будет увеличиваться до тех пор, пока силы, действующие на ротор, не уравновесят друг друга. При работе насоса на рециркуляцию величина торцевого зазора по расчету 0,22мм (при радиальном зазоре– 0,35мм). При разгрузке, близкой к номинальной, торцевой зазор уменьшается до 0,16мм. Минимально возможный зазор 0,15мм.
Для предотвращения металлического контакта диска и кольца разгрузочного диска в неработающем насосе при наличии давления на всасе на ротор действует некоторое осевое усилие, отжимающее ротор в сторону подшипника нагнетания из-за разных диаметров рубашек вала под уплотнения.
5.9 Обратный клапан и сбросное устройство
На напорной линии питательного насоса устанавливается обратный клапан типа «захлопка» для предотвращения обратного тока питательной воды из общего напорного трубопровода. Обратный клапан состоит из корпуса, закрытого крышкой. Крышка уплотняется набором колец, опирающихся на кольцо. В корпусе крышка фиксируется разрезным кольцом. На оси, установленной внутри корпуса, вращается рычаг с закрепленной на нем тарелкой.
Для обеспечения возможности работы насоса на закрытую задвижку на нагнетании и для предотвращения перегрева насоса при работе с малой производительностью насос снабжен сбросным устройством, обеспечивающим в этих случаях проток питательной воды через насос в количестве не менее 200 м³/час.
Сброс питательной воды осуществляется в деаэраторный бак. Сбросное устройство состоит из 2-х вентилей рециркуляции и 2-х дроссельных устройств, установленных параллельно. Отвод воды к вентилям рециркуляции выполнен до обратного клапана.
В целях исключения возможности вскипания воды в трубопроводе рециркуляции в конце трубопровода, перед сбросом в деаэратор, устанавливается дроссельное устройство 2-й ступени, рассчитанное на 14 кг/см².
Управление вентилями рециркуляции, снабженным электроприводом, осуществляется от импульса, получаемого от расходомерного устройства, установленного на напорной линии насоса.
5.10 Проблемы существующих насосов в эксплуатации