bikol.de@gmail.com |
Б.И. Колесников
«Плавающие»
эластомерно-металлические уплотнения
для
рабочих колёс гидротурбин СШГЭС
(Инициативное техническое предложение)
11 октября 2013 г.
Висбаден- Рюссельхайм
(Германия)
Для минимизации непроизводительных протечек воды из спиральной камеры в
полости низкого давления (над и под рабочим колесом) через
зазоры между подвижными и неподвижными кольцевыми
деталями гидротурбины и, тем самым, для обеспечения и поддержания в заданных
пределах значений объёмного к.п.д.,
рабочие колёса гидротурбин СШГЭС снабжены верхним и нижним лабиринтными
уплотнениями [1].
1. Верхнее
лабиринтное уплотнение
1.1. Конструктивное исполнение узла присоединения верхнего лабиринтного
уплотнения (ВЛУ) рабочего колеса к
крышке изображено на рис. 1; линии
контактов сопряжённых поверхностей ВЛУ
с рабочим колесом и с крышкой гидротурбины показаны на рис. 2.
Рис. 1. Узел присоединения верхнего лабиринтного уплотнения (ВЛУ) к крышке гидротурбины (сечения А-А и Б-Б);
фланцевое соединение соседних секций ВЛУ (сечения В-В и Г-Г); а)- высотное
положение подвижного кольца относительно неподвижного при опоре ротора
гидроагрегата на сегменты подпятника (h=0); б)- высотное
положение подвижного кольца относительно неподвижного при опоре ротора
гидроагрегата на тормоза- домкраты (h=15÷20 мм) [2].
1 – крышка турбины;
2 –подвижное кольцо ВЛУ (верхний обод рабочего колеса); 3 – неподвижное кольцо
ВЛУ; 4 – винт; 5 – винтовой домкрат (фиксатор); 6– контрагайка; 7- конический
штифт; 8 – призонный болт [3].
Рис. 2. Линии контактов сопряжённых
поверхностей верхнего лабиринтного
уплотнения (ВЛУ) с рабочим
колесом и с крышкой гидротурбины СШГЭС
В результате
расследования технических причин аварии гидроагрегата №2 Саяно-Шушенской ГЭС,
происшедшей 17 августа 2009 г., было установлено, что сборное (многосекционное)
неподвижное кольцо ВЛУ гидроагрегата №2 имеет скрытый конструктивный
недостаток (недостаточные прочность
и надёжность фланцевых соединений секций), который проявился при
возникновении непосредственного механического контакта между подвижным и неподвижным кольцами ВЛУ
вследствиезапредельных
радиальных биений вала турбины.
Под воздействием тангенциальных сил трения между контактирующими подвижным и неподвижным кольцами произошли раскрытие стыка одного из фланцевых соединений неподвижного кольца и превращение неподвижного кольца в криволинейный клин между крышкой турбины и ступицей рабочего колеса, который заклинил рабочее колесо гидротурбины ГА2, рис. 3. [4]. Заклинивание рабочего колеса явилось главной причиной внезапного появления непреодолимых сил, под воздействием которых крышка турбины совместно с ротором гидроагрегата и верхней крестовиной вылетели в потоке воды в машинный зал станции, что, в конечном счёте, привело к небывалой в мировой гидроэнергетике техногенной катастрофе...
Под воздействием тангенциальных сил трения между контактирующими подвижным и неподвижным кольцами произошли раскрытие стыка одного из фланцевых соединений неподвижного кольца и превращение неподвижного кольца в криволинейный клин между крышкой турбины и ступицей рабочего колеса, который заклинил рабочее колесо гидротурбины ГА2, рис. 3. [4]. Заклинивание рабочего колеса явилось главной причиной внезапного появления непреодолимых сил, под воздействием которых крышка турбины совместно с ротором гидроагрегата и верхней крестовиной вылетели в потоке воды в машинный зал станции, что, в конечном счёте, привело к небывалой в мировой гидроэнергетике техногенной катастрофе...
Рис. 3. Заклинивание рабочего колеса гидротурбины
№2 СШГЭС
вследствие аварийного
разрушения неподвижного кольца верхнего лабиринтного уплотнения.
Для устранения упомянутого выше скрытого конструктивного недостатка завод-изготовитель гидротурбин
отказался от сборной конструкции неподвижного кольцо ВЛУ и во всех вновь поставляемых после аварии
гидротурбинах неподвижное кольцо ВЛУ изготавливается цельносварным (см. рис.
4). В остальном, конструкция упомянутого неподвижного кольца осталась без
изменений.
Рис. 4. Цельносварное неподвижное кольцо ВЛУ (в
сборе с рабочим колесом)
Следует отметить, что выполнение неподвижного кольца
верхнего лабиринтного уплотнения цельносварным снизило показатель его
транспортабельности: если до аварии доставка запасных неподвижных колец осуществлялась практически
любым видом транспорта, то цельносварные кольца могут поставляться на
ГЭС только морским путём.
Таким образом, анализ особенностей
конструкции (рис. 1, 2) и результатов расследования технических причин аварии
гидроагрегата №2 [4], позволяют выявить следующие недостатки верхнего
лабиринтного уплотнения рабочих колёс гидротурбин, установленных на СШГЭС после аварии, происшедшей 17
августа 2009 г.:
1)
Труднодоступность
к сопрягаемым поверхностям неподвижного и подвижного колец для определения их
технического состояния с целью
исключения искажений результатов измерений при
проверке линии вала
проворотом ротора гидроагрегата на 360°.
2)
Повышенные
требования к точности установки
высотного положения ротора гидроагрегата (для
обеспечения заданного проектом значений „S“ и „h“) [2];
3)
Низкая
ремонтопригодность (для
замены неподвижного кольца требуется полная разборка гидроагрегата).
2. Нижнее лабиринтное уплотнение
2.1. Конструкция нижнего лабиринтного уплотнения (НЛУ) и пример разрушения
неподвижного кольца в процессе эксплуатации представлена на рис. 5.и 6.
Рис. 5. Нижнее лабиринтное уплотнение рабочего
колеса гидротурбины СШГЭС
1-
неподвижное кольцо; 2- закладное кольцо; 3- нижний обод рабочего колеса
Рис. 6.
Разрушение неподвижного кольца нижнего лабиринтного уплотнения рабочего
колеса гидротурбины СШГЭС в
процессе эксплуатации [1]
В доаварийных гидротурбинах СШГЭС неподвижное кольцо нижнего лабиринта было
выполнено несъёмным. Поэтому, в условиях электростанции восстановление
подвижного и неподвижного колец до заводских размеров оказалось невыполнимым, в
связи с чем ряд агрегатов работало с
увеличенными зазорами в нижних лабиринтных уплотнениях» [1].
Во вновь
поставляемых после аварии гидротурбинах неподвижное кольцо нижнего лабиринта также выполнено
несъёмным, что не отвечает современным требованиям стандарта СТО17330282.27.140.018-2008
(п. 7.2.1.16), согласно которому «Лабиринтные
уплотнения РК должны быть съемными...» [6].
Таким образом, анализ особенностей конструкции (рис. 5) и опыт эксплуатации
[1] позволяют выявить следующие недостатки нижнего лабиринтного уплотнения
рабочих колёс гидротурбин, установленных на СШГЭС после аварии, происшедшей 17 августа 2009 г.:
1)
Труднодоступность
к сопрягаемым поверхностям неподвижного и подвижного колец для определения их
технического состояния с целью
исключения искажений результатов измерений при
проверке линии вала
проворотом ротора гидроагрегата на 360°
[5].
2)
Неразъёмное закрепление неподвижного кольца
(НЛУневозможно разобрать без нарушения элементов соединяемых деталей);
3)
Низкая
ремонтопригодность (для
замены неподвижного кольца требуется полная разборка гидроагрегата).
3. «Плавающие»
эластомерно-металлические уплотнения
3.1. Для предотвращения в будущем аварий, подобной аварии ГА2 СШГЭС, происшедшей 17 августа 2009 г., и для устранения
недостатков, указанных выше в п.п. 1. и 2., предлагаю
изменить конструкцию
верхнего и нижнего лабиринтных уплотнений так, чтобы полностью исключить вероятность
«заклинивания» рабочих колес радиально-гидротурбин. О возможности такого изменения конструкции
лабиринтных уплотнений под наименованием
«Съёмные уплотнения рабочего колеса СШГЭС» сообщалось в моих электронных письмах от 27.08.09 и от 11.09.09,
адресованных Минэнерго РФ и ОАО "Силовые машины" (см. приложения 1-3). Кроме того,
сигнальная информация о «Съёмных уплотнениях рабочего колеса СШГЭС»
была опубликована 29.07.10 на сайте
http://energyfuture.ru/forum/kommercheskie-predlozheniyasotrudneichestvo/syomnye-uplotneniya-rabochego-kolesa-ssh-ges [7].
3.2. Ниже, на
рис. 7 изображена конструктивная схема
предлагаемых съёмных «плавающих» эластомерно-металлических уплотнений
рабочего колеса гидротурбины СШГЭС
Рис. 7. «Плавающие» эластомерно-металлические уплотнения рабочего колеса
гидротурбины СШГЭС
1- крышка верхнего уплотнения; 2- палец установочный
(исполнение1); 3- формообразующий кольцевой сектор (исполнение1); 4- кольцевой
сектор из эластомера; 5- формообразующий кольцевой сектор (исполнение 2); 6-
облицовка из нержавещей стали верхнего обода (ступицы) рабочего колеса; 7-
кольцевой корпус верхнего уплотнения; 8- крышка верхнего уплотнения; 9-палец
установочный (исполнение2); 10-
облицовка (обечайка) из нержавещей стали нижнего обода рабочего колеса; 11-
кольцевой корпус нижнего уплотнения; 12- нижнее кольцо направляющего аппарата
3.3. Из рассмотрения рис.7 нетрудно установить, что при проведении любого
вида ремонта эластомерно-металлические элементы предлагаемых верхнего и нижнего уплотнения легко демонтируются и тем самым устраняются
недостатки существующих верхнего и нижнего лабиринтных уплотнений (см. рис. 1 и
5).
Кроме того,
практическое использование предлагаемых эластомерно-металлические уплотнений
позволит установить нулевые зазоры между неподвижными и подвижными кольцами и
тем самым существенно повысить объёмный
к.п.д. гидротурбины.
3.4. Предлагаемое
техническое нашло и может найти применение в
других типоразмерах гидротурбин
и в крупных вертикальных насосах. В частности, двустороннее
резино-металлическое уплотнение аналогичной конструкции 15 лет тому назад было
спроектировано, изготовлено и
внедрено на гидротурбинах Уч-Курганской
ГЭС (Киргизия) и ГЭС Акавак-2 (Узбекистан).
3.5. При наличии заинтересованности в дополнительной
информации, запросы направлять по электронному адресу: bikol.de@gmail.com .
Б.И. Колесников, бывший гражданин бывшего Союза ССР
ПРИЛОЖЕНИЯ:
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
№
|
Наименование
|
Адрес в Интернете
|
1
|
Брызгалов
В.И.
«Из опыта
создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушен-ской гидроэлектростанций»
Производственное издание, 1998 г.
|
|
2
|
СТО
17330282.27.140.001-2006
МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ
ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
|
https://docplan.ru/Data2/1/4293830/4293830856.htm
|
3
|
ГОСТ 7817-80
Болты с
шестигранной уменьшенной головкой класса точности А для отверстий из-под
развертки. Конструкция и размеры
|
|
4
|
Б.И. Колесников
ЧАСТНОЕ
РАССЛЕДОВАНИЕ
технических причин
аварии гидроагрегата №2 Саяно-Шушенской ГЭС, происшедшей 17 августа 2009 г.
|
|
5
|
РД 34.31.601
Инструкция по
центровке вертикальных гидроагрегатов
|
|
6
|
СТО
17330282.27.140.018-2008
ГИДРОТУРБИННЫЕ
УСТАНОВКИ. УСЛОВИЯ ПОСТАВКИ.
НОРМЫ И
ТРЕБОВАНИЯ
|
|
7
|
ENERGYFUTURE.RU
|
РЕКЛАМА: БИКОЛ В
ИНТЕРНЕТЕ
Б.И. КОЛЕСНИКОВ
(БИКОЛ)
Борис
Колесников
B.I. Kolesnikov (bikol)
|
П У Б Л И К А Ц И И
Смотрите!
Читайте!
Критикуйте!
|
1.
|
1.1. ПРЕСТУПЛЕНИЯ БОЛЬШЕВИЗМА , 21.02.2009
1.2.
КРАСНОЕ
КОЛЕСО – ПРЕСТУПЛЕНИЯ БЕЗ
НАКАЗАНИЯ (Интернет
– обозрение) , 28.06.2009
1.3. КРАСНОЕ КОЛЕСО – ПРЕСТУПЛЕНИЯ БЕЗ
НАКАЗАНИЯ (Интернет – обозрение)
В беспощадно-кровавой, негативно-безрезультатной
погоне ПАРТИИ за "ПРИЗРАКОМ КОММУНИЗМА" раcстреляны, погибли в войнах, стали калеками и инвалидами, умерли от голода
и болезней свыше 50 миллионов соотечественников. Сломаны, исковерканы судьбы
десятков миллионов людей... Большевизм совершил чудовищные преступления
против человечности, не имеющие сроков давности!..
ВЕЧНАЯ ПАМЯТЬ ЖЕРТВАМ БОЛЬШЕВИЗМА!
|
2.
|
2.1. Авария на
Саяно-Шушенской ГЭС-причины
2.2. ПРИЧИНЫ
РАЗРУШЕНИЯ гидроагрегата №2
Саяно-Шушенской ГЭС
, 19.06.2010
2.3. Расследование причин аварии на СШ ГЭС,
13.05.2011
2 .4. ЧАСТНОЕ РАССЛЕДОВАНИЕ технических причин
аварии гидроагрегата №2 Саяно-Шушенской ГЭС, 10.06.12
2.5. ЧАСТНОЕ РАССЛЕДОВАНИЕ технических причин
аварии гидроагрегата №2 Саяно-Шушенской ГЭС, 29.06.12
Авария ГА2 СШГЭС является событием
форс-мажорного характера, так как природа возникновения непреодолимых сил,
повлекших за собой человеческие жертвы и уничтожение громадных материальных
ценностей, не были известны ни научно-конструкторским и проектным
организациям, ни заводу-изготовителю, ни, тем более, эксплуатационному
персоналу: эти силы невозможно было предвидеть и предотвратить.
|
3.
|
4.
|
4.1. Листовка, 03.07.2011
|
5.
|
5.1.ФИЛЬТРЫ. ЛОПАСТНЫЕ ГИДРОМАШИНЫ.
КРАСНОЕ КОЛЕСО
(Персональный сайт) , 05.10.2003
|
6
|
|
6.1. СЪЁМНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ РК СШГЭС
http://bikol-sajanges-uplotnenie.blogspot.de/
, 11.10.2013
«Плавающие» эластомерно-металлические
уплотнения для рабочих колёс
гидротурбин СШГЭС
|