Разработка проекта модернизации питательных насосов для блоков 500МВт Рефтинской ГРЭС

6. Модернизация  ПТН

 
Описание модернизации ПТН

Отличительные конструктивные особенности насоса ПН 1500-350-4М

Насос имеет масляный подшипник скольжения на входе и  пусковой подшипник, работающий на подводимом конденсате на выходе насоса. В корпусе  пускового подшипника установлено отжимное устройство,  также работающее на конденсате, которое предназначено для гарантированного наличия зазора между разгрузочным диском и пятой во время пуска — останова и работы на валоповороте.  

Проточная часть с  пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004 предназначена для замены находящихся в эксплуатации проточных частей питательных насосов ПН 1500-350. После установки проточной части с пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004 насос получает новое обозначение ПН 1500-З50-4М.

Проточная часть с пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004 имеет ряд существенных конструктивных улучшений по сравнению с предыдущими конструкциями, находящимися в эксплуатации в составе ранее изготовленных питательных насосов ПН 1500-350:

- в проточную часть  ЦЕИР .067539.004 введено пусковое устройство, которое полностью исключило из питательного насоса ПН 1500-350 детали и сборочные единицы концевого уплотнения нагнетания и опорного подшипника;

- в пусковом устройстве  проточной части установлены  3 канала контроля осевого сдвига ИКОП СВКА1-02.06/21.

- исключается возможность  возникновения трещин на валу.

- увеличен диаметр  вала под рабочими колесами, а  также введены другие улучшения  конструкции вала, что позволяет  уменьшить статический прогиб  вала, а это в свою очередь уменьшает виброактивность насоса и улучшает его работу при пуске, остановке;

- оптимизированы: разворот рабочих колес и направляющих аппаратов по ступеням, а также радиальный зазор между направляющим аппаратом и рабочим колесом;

- передние уплотнения  рабочего колеса выполнены гладкими, щелевыми.

Введение в конструкцию  проточной части перечисленных  выше конструктивных изменений значительно улучшает технические характеристики питательного насоса, в котором установлена проточная часть с пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004:

- улучшается допускаемый  кавитационный запас до 80 м, что  расширяет диапазон одиночной  работы питательного насоса;

- увеличен кпд питательного  насоса до 85% на номинальном режиме;

-уменьшена потребляемая  мощность до 15819 кВт на номинальном режиме;

-уменьшена вибрация  подшипников насоса с 12,1 мм/с  до 4,5 мм/с;

-увеличен срок службы  до капитального ремонта до 5 лет,  а ресурс работы до 40 тыс. часов;

-уменьшен расход масла  за счет установки пускового  подшипника на водяной смазке  и в связи с этим произошло улучшение экологичности и повышение пожаробезопасности

 - проточная часть ЦЕИР .067539.004 имеет самоцентровку к крышке насоса. Данное конструктивное улучшение достигнуто за счет использования эффекта изгиба крышки насоса при ее закреплении и под действием давления воды в камере нагнетания, что ведет к увеличению ресурса проточной части и улучшению ее виброшумовых характеристик;

- статор выполнен из неразборных секций, не имеющих деталей с горизонтальным разъемом, при этом значительно сокращается количество посадочных поверхностей и узлов крепления деталей, что уменьшает трудоемкость сборки-разборки проточной части и ремонта насоса в целом. Кроме того, данное конструктивное улучшение позволяет уменьшить эксцентриситет по уплотнениям рабочих колес и создает условия, близкие к идеальному равновесию динамических сил, действующих на ротор, что в свою очередь ведет к стабильной работе насоса без повышенных вибраций и увеличению его ресурса;

- применен 12-ти канальный  направляющий аппарат новой конструкции, что улучшает гидродинамические качества ступени насоса (снижение пульсаций давления, вибрации на лопастной частоте и увеличение кпд насоса);

- ротор разборный,  позволяющий производить замену  рабочих колес без повреждения  вала. Сокращена длина посадочного участка рабочего колеса на валу, введена осевая фиксация каждого рабочего колеса на валу;

-рабочее колесо 1 ступени  новой конструкции, что улучшает  кавитационные качества ступени  и расширяет диапазон одиночной  работы насоса;

-осевое усилие от  разгрузочного диска на вал передается через закладное кольцо из двух половин, исключена резьба, являющаяся концентратором напряжений и, таким образом,  снижена трудоемкость ремонта питательного насоса в 1,5 раза.

Для установки в питательный  насос ПН 1500-350 проточной части с пусковым устройством ЦЕИР. О67539.004 вместо проточной части 329714 требуется доработка крышки насоса.

Доработанная крышка позволяет также собрать питательный  насос с проточной частью старой конструкции.

Описание модернизированной  проточной части с пусковым устройством и упругой пластинчатой муфты

 

Проточная часть с  пусковым устройством питательного насоса ПН-1500-350-4М — изготавливается на предприятии ОАО «Пролетарский завод».  
Пусковое устройство обеспечивает:

1) отжим разгрузочного  диска от пяты перед пуском и во время остановки насоса;

2) автоматическое поддержание  зазора перед пуском, в торцовой  щели между пусковой пятой  и торцовой частью разгрузочного  барабана;

3) смазку водяного  пускового подшипника;

4) опору ротора со  стороны нагнетания при пуске и остановке насоса;

5) безаварийный вывод  насоса из работы при кавитационном  срыве насоса (падение уровня  воды в деаэраторе, срыв бустерного  насоса, засорение фильтра, закрытие  задвижки на входе, работа насоса  на подачах меньших минимально допустимых или больших максимально допустимых и т. д.);

 

Конструкция проточной  части с пусковым устройством

 

Проточная часть насоса секционного типа состоит из статорной части и ротора.

Статорная часть образована пятью секциями и одной блок-секцией. Секции представляют собой сварную конструкцию, состоящую из корпуса секции, направляющего аппарата и кольца. Уплотнения стыков между секциями обеспечиваются за счет контакта притертых поверхностей секций. Секции стягиваются между собой болтами. Блок-секция представляет собой сварную конструкцию из секций 6 и 7 ступеней проточной части.

Ротор состоит из вала, на который установлены рабочие колеса и разгрузочный диск.

Пусковое устройство состоит из рубашки подшипника, которая  установлена на вал насоса, а  также вкладыша подшипника из стали 30х13, находящегося в корпусе пускового устройства, установленном в крышке насоса.

 Корпус представляет  собой сварную конструкцию.  На  наружном торце установлены фланцы  Ду50 для отвода и подвода охлаждающего  конденсата. Корпус самоцентруется относительно оси насоса за счет выборки зазора по посадочному диаметру при обтяжке шпилек крышки насоса.  Для предотвращения доступа питательной воды к пусковому подшипнику установлено щелевое уплотнение, состоящее из уплотнительной втулки, установленной на валу, и уплотнительного кольца, установленного в корпусе пускового устройства.

Для обеспечения гарантированного зазора между разгрузочным диском и  кольцом разгрузочного диска  в момент пуска и остановки  на валу установлен разгрузочный барабан, а в корпусе пускового устройства установлена уплотнительная втулка. На крышке установлена упорная пусковая пята.

Крышка с уплотнительным кольцом  крепится к корпусу болтами  с шайбами и болтами. В крышке, которая крепится к крышке болтами с шайбами, установлены три датчика близости для измерения осевого перемещения ротора, входящие в состав канала контроля осевого сдвига ИКОП СВКА1-02.06/21 (Поставщик ООО НПП «Термокон», г. Королев) и три кольца. Датчики ввертываются в крышку с обеспечением зазора 3,0мм между его торцом и торцом втулки.

 

Работа пускового  устройства питательного насоса

Перед пуском насоса в  камеру «Е» подается конденсат Р>10 кгс/см² (1 МПа), t = 45÷80⁰С, служащий охлаждающей средой для пускового подшипника. Перепадом давления в щели между барабаном и втулкой 30 ротор сдвигается в сторону пусковой пяты. Площади торцовых поверхностей барабана и пусковой пяты рассчитаны так, что ротор отжимается на пусковую пяту. При этом обеспечивается гарантированный зазор между рабочими поверхностями разгрузочного диска и кольца разгрузочного диска, что исключает задевания по рабочим поверхностям во время пуска насоса. Часть конденсата (в зависимости от давления на входе в насос), прошедшая через щель барабана уходит на слив в камеру «Ж» через сливной патрубок П в конденсатор главной турбины или в ПНД-2. Часть конденсата, проходя через пусковой подшипник, дросселируется в щели и уходит в камеру «К» и далее через патрубок в БНТ (только на период пуска и планового останова).

После пуска ротор  насоса смещается в сторону кольца разгрузочного диска, образуя между ним и разгрузочным диском рабочий торцовый зазор. При стоянке насоса опирается со стороны всасывания передней шейкой на масляный подшипник, а со стороны нагнетания рубашкой пускового подшипника на вкладыш. Пятно контакта в узле пускового подшипника находится внизу и имеет угловой размер 30÷35⁰. Вкладыш в нижней части имеет две камеры, которые через канал соединены с камерой «Е», куда подается конденсат под давлением. Во втулке в нижней части также имеются две камеры, соединенные каналом с камерой «Е». При подаче конденсата в камеру «Е» его давление в упомянутых камерах преодолевает вес ротора, и он всплывает. Из этого взвешенного положения и происходит пуск насоса, исключается контактное трение в подшипнике со стороны выхода. После пуска насоса, при достижении частоты вращения n = 1200 об/мин. ротор под действием радиальных гидродинамических сил в уплотнениях рабочих колес и ступице разгрузочного диска всплывает и окончательно центруется относительно статорных деталей. При достижении частоты вращения n = 1200 об/мин. необходимо открыть линию отвода из камеры «К» в деаэратор, а линию отвода из камеры «К» в БНТ закрыть. Питательная вода из камеры «Л» проходит через щель кольца уплотнительного и смешиваясь с конденсатом в камере «К», уходит через патрубок в деаэратор.

При остановке насоса открыть линию отвода из камеры «К»  в БНТ, а линию отвода из камеры «К» в деаэратор закрыть. При  достижении частоты вращения n = 1200 об/мин. ротор опускается и поддерживается во взвешенном положении подаваемым в камеру «Е» давлением, как это описано выше. При дальнейшем снижении частоты вращения ротор насоса уходит в сторону пусковой пяты 45, т.к. осевая сила уменьшается.

В остальном работа питательного насоса аналогична работе штатного ПН.

 

Конструкция упругой  пластинчатой муфты

 

В ходе модернизации предусмотрена  замена находящихся в эксплуатации зубчатых муфт на упругие пластинчатые муфты 000 «Предприятие КАНТ».

 

Назначение

Муфта упругая пластинчатая (далее муфта) предназначена для соединения валов, передачи вращающего момента и компенсации смещения валов. Категория размещения 2 по ГОСТ 15160-69 с нижним предельным значением температуры окружающего воздуха 223 К (минус 50ºС). Широкое применение муфт упругих пластинчатых объясняется не только высоким ресурсом муфт, отсутствием необходимости их технического обслуживания, но, прежде всего – радикальным снижением нагрузок на опоры соединяемых машин по сравнению с зубчатыми и втулочно-пальцевыми муфтами. В результате повышается наработка подшипниковых узлов, торцевых уплотнений, надёжность и ресурс всего агрегата.

 

Устройство  и принцип работы

Основными передаточными  элементами в муфте являются многослойные пакеты 9,10. Они скреплены винтами 18 с обоймами 13, 14, кольцами 4, 5 в четыре отдельные сборки. С полумуфтами 20, 21 и с промвставкой 3 сборки соединяются болтами 15, 16 повышенной прочности самостопорящимися гайками 17. Вращающий момент передается от полумуфты привода 20 на многослойный пакет 9, который по внешнему контуру болтами 16 через обоймы и кольца скреплен с пакетом 10. По внутреннему контуру пакет 10 соединяется болтами с проставкой, через которую далее вращающий момент передается через обоймы и кольца на полумуфту насоса 21. Полумуфта привода 20 удерживается от осевого перемещения на валу четырьмя стопорными винтами 2 через резьбовое кольцо 1.

Широкое применение муфт упругих пластинчатых объясняется  не только высоким ресурсом муфт, отсутствием  необходимости их технического обслуживания, но, прежде всего радикальным снижением нагрузок на опоры соединяемых машин, по сравнению с зубчатыми и втулочно-пальцевыми муфтами. В результате повышается наработка подшипниковых узлов, торцевых уплотнений, надежность и ресурс всего агрегата.

Осевые смещения

Муфта упругая пластинчатая препятствует бесконтрольному осевому перемещению валов на выбеге и стоянке, поскольку при осевом смещении возникает упругая восстанавливающая сила, возвращающая валы в положение, заданное при монтаже.

Угловые и радиальные смещения

Муфта упругая пластинчатая поглощает угловые и радиальные смещения мягко, без ударов и трения за счет сил рассеивания в материале     (высокопрочная легированная сталь). При этом реакция по величине и направлению постоянна и вызывает только небольшие статические нагрузки на опоры.