СРС 1
Вспомогательное оборудование ГЭС и НС
Содержание
1. Подъемно-транспортное оборудование
1.1 Мостовые и козловые краны
1.2 Гидроподъемники
1.3 Средства малой механизации
2. Системы водоснабжения
2.1 Техническое водоснабжение
2.2 Противопожарное и хозяйственно-бытовое водоснабжение
3. Система осушения проточной части агрегатов и дренажные устройства
4. Масляное хозяйство
5. Пневматическое хозяйство
6. Сороудерживающие решетки и затворы
6.1 Сороудерживающие решетки и орудия их очистки
6.2 Затворы водоприемников и трубопроводов ГЭУ
7. Сооружения гидроузлов. Типы плотин
7.1 Общие положения
7.2 Гидротехнические сооружения ГЭС
1. Подъемно-транспортное оборудование
1.1 Мостовые и козловые краны
водоснабжение дренажный затвор плотина
Монтаж, демонтаж и переноска оборудования в зданиях ГЭС и НС производится с помощью электрических кранов. Краны обслуживают затворы водоприемников и отсасывающих труб ГЭС, водозаборов, всасывающих труб и водовыпусков НС. Выбор типа основного крана здания ГЭУ производится одновременно с выбором конструкции машинного зала.
Мостовые краны обычно устанавливаются в закрытых зданиях ГЭУ. Они снабжены двумя крюками (главным и вспомогательным). Крюк главного подъема служит для переноски и установки наиболее тяжелых частей агрегата, а крюк вспомогательного подъема применяют для разгрузки оборудования, прибывающего на монтажную площадку, переноски и установки мелких узлов и деталей агрегата, монтажа вспомогательного оборудования. Скорость подъема вспомогательного крюка в 5-15 раз превышает скорость подъема главного крюка. Рациональное использование крюков крана позволяет сократить сроки монтажных и ремонтных работ.
Имеются серийные мостовые краны с двумя крюками грузоподъемностью 15/3; 20/5; 30/5; 50/10; 75/20; 100/20; 125/20; 150/30; 200/30; 250/30 т с нормальной (16 м) и увеличенной (32 м) высотой подъема главного и вспомогательного крюков. Несерийные мостовые краны имеют грузоподъемность 300/30; 350/40; 400/40; 450/50; 450/100; 500/50; 500/125 т с нормальной и увеличенной (40/55 м) высотой подъема.
Грузоподъемность крана выбирается по условиям монтажа наиболее тяжелого элемента агрегата. В зависимости от принятой схемы монтажа и типа оборудования наиболее тяжелым элементом может быть: 1) рабочее колесо; 2) рабочее колесо с валом; 3) рабочее колесо с валом, крышкой гидромашины и конусом; 4) ротор электромашины; 5) ротор электромашины с валом.
Опыт эксплуатации ГЭУ показывает, что с целью сокращения срока капитального ремонта целесообразно осуществлять перенос ротора электромашины с валом, а на малых НС - полностью двигатель. При малом числе агрегатов и переносимых грузах до 500 т обычно устанавливается один кран. Если число агрегатов больше 10, то применяются два крана, для обеспечения большей оперативности монтажных и ремонтных работ. При требуемой грузоподъемности более 500 т независимо от числа агрегатов устанавливают два крана. Два крана совместно используют только для подъема и переноса наиболее тяжелых монтажных элементов с помощью специальной траверсы. Масса траверсы и захватных приспособлений требует увеличения грузоподъемности кранов на 11 --13 %.
Краны, устанавливаемые в зданиях ГЭУ, используются для монтажных работ и имеют легкий режим работы.
Пролеты серийных мостовых кранов могут приниматься до 26 м с градациями через 1 м, а несерийных грузоподъемностью более 250 т с градациями через 0,5 м. Пролет мостового крана выбирается из условия проноса крупногабаритных узлов агрегата в машинном зале. Габариты крана зависят от его грузоподъемности и пролета и нормируются по ГОСТ. Скорость передвижения мостовых кранов при переносе оборудования составляет от 0,3 до 0,7 м/с.
Козловые краны применяются на открытых или полуоткрытых зданиях ГЭС и НС для обслуживания основного и вспомогательного оборудования. Они могут обслуживать сороудерживающие решетки и затворы, устанавливаемые в водоприемниках, водозаборах, всасывающих и отсасывающих трубах.
Козловые краны изготавливаются обычно по индивидуальным заказам без ограничения грузоподъемности с градацией пролета через 0,5 м. При выборе основных параметров козлового крана используют те же условия, что и при выборе мостового. При одинаковом пролете и грузоподъемности козловые краны тяжелее мостовых на 15-20%. Однако, козловыми кранами можно начать монтаж оборудования при возведении здания ГЭУ до отметок пола машинного зала и ускорить срок ввода агрегатов в эксплуатацию. При этом конструкция здания установки упрощается и удешевляется.
При наличии высокой щитовой стенки возможно применение полукозловых кранов.
1.2 Гидроподъемники
Гидроподъемником называется цилиндр с поршнем, перемещающимся внутри него под давлением жидкости. В качестве рабочей жидкости обычно используется глицериновая смесь или масло, поступающее в цилиндр из МНУ под давлением до 40 МПа.
Достоинства гидроподъемников - простота и надежность конструкции, большая грузоподъемность (до 600 т на один цилиндр) и малые габариты. Гидроподъемники широко применяются для управления быстродействующими затворами. Они позволяют не только поднять затвор, но и принудительно опустить его в текущую воду, прижимая к порогу для надежного закрытия. Применение шаровой подвески цилиндра позволяет создать следящую систему и предотвратить неполадки при перекосе затвора. Высота подъема затвора с помощью гидроподъемника может достигать 20 м.
При применении гидроподъемников в условиях низких отрицательных температур они должны быть утеплены и работать на глицериновой смеси.
1.3 Средства малой механизации
При выполнении монтажных и ремонтных работ средства малой механизации позволяют значительно облегчить и повысить производительность труда.
Для горизонтального транспортирования грузов на ГЭУ применяются электрокары, оснащенные ручными кранами, - укосинами, маслонасосами, домкратами, наборами ручного пневматического и электрического инструмента. По нижним поясам балок мостовых кранов (зданий крупных ГЭУ) и вдоль здания малых НС (над осью насосных агрегатов) устанавливаются тельферы грузоподъемностью от 0,25 до 5 т (спаренные - до 10 т).
В турбинных шахтах ГЭС применяются кран-башни, имеющие круговые перемещения, с передвижными кошками и талями, обслуживающие всю площадь крышки гидромашины.
Монтажные треноги, козлы, телескопические вышки применяются на ГЭС и НС для ремонта и обслуживания объектов, расположенных на большой высоте. Для ремонта отдельных генераторов и двигателей используются гидравлические домкраты, тали, передвижные кошки.
2. Системы водоснабжения
В здании ГЭУ обычно функционируют три системы водоснабжения: а) техническая; б) пожаротушения, в) хозяйственно-бытовая.
2.1 Техническое водоснабжение
Техническое водоснабжение предназначено для охлаждения генераторов и двигателей, масла трансформаторов, подшипников и подпятников, компрессоров, токопроводов, маслонаполненных кабелей, а также для водяной смазки турбинных подшипников. Потребный расход воды в системе определяется с учетом температуры воды, забираемой в систему. Если ГЭУ расположена севернее 50° параллели, то расчетная температура воды принимается
20 °С, а южнее -- 25 °С. Однако, если вода забирается из малых водоемов, которые нагреваются выше 25 °С (районы Средней Азии и Казахстана), то следует это учитывать в расчетах и при необходимости принимать специальные охладительные установки для системы технического водоснабжения.
Охладители генераторов, являющиеся основными потребителями, забирают 60--70 % расхода системы водоснабжения Расход воды, необходимый для охлаждения генератора или двигателя, можно определить как
где Nп.э - отводимая тепловая мощность, т.е. мощность, теряемая в электромашине; q - удельный расход воды на отвод 1 кВт тепловой мощности; q=0,06 л/с при tр=20 °С и q=0,07 л/с при tР=25 °С.
Аналогично производится расчет расхода воды для других потребителей системы. Чем выше температура охлаждающей воды, тем требуется больший ее расход. Техническое водоснабжение должно работать непрерывно и бесперебойно, снабжая всех потребителей.
Общий потребный расход системы технического водоснабжения составит:
где Qj - расход j-го потребителя системы; n - число потребителей системы.
Расход воды в системе технического водоснабжения крупной ГЭС может достигать 3-4 м3/с. Давление воды в системе перед охладителями генератора (двигателя) должно быть не менее 30-50 кПа (3- 5 м вод. ст.).
В зависимости от напора ГЭУ и условий ее работы применяются следующие схемы питания: самотечная, самотечно-сифонная, комбинированная и эжекторная.
Самотечное водоснабжение (рис. 13-1, а) применяется на ГЭС при напорах от 12 до 60-70 м и на НС, имеющих неопорожняемый верхний бассейн. Вода забирается из ВБ, из спиральной камеры или трубопровода. При напорах выше 40-50 м понижается давление с помощью редукционных клапанов. Водозаборы системы защищены сороудерживающими решетками или сетками. В южных районах для борьбы с дрейссеной (ракушки), которая может засорять систему, используют ядовитые краски. Система обязательно имеет резервный водозабор. Для очистки воды от взвешенных частиц устанавливают фильтры.
Самотечно-сифонное водоснабжение применяется на ГЭС, если охладители генератора или другие водопотребители расположены на 2-4 м выше УМО водохранилища. В этом случае для создания первоначального вакуума в верхней точке сифона используется вакуум-насос.
Рис. 13-1. Системы технического водоснабжения ГЭС: а - самотечная; б - насосная. 1 - решетка водозабора; 2 - водозабор из ВБ; 3 - резервный водозабор из ВБ; 4 - фильтр; 5 - резервное питание подшипника; 6 - автоматическая аппаратура резервного питания подшипника; 7 - напорный трубопровод воздухоохладителей; 8 - сливной трубопровод; 9 - маслоохладители генератора; 10 - слив воды в НБ; 11 - водозабор из НБ для временного насоса; 12 - временный насос; 13 - водозабор из НБ; 14 - насос.
Насосная схема питания применяется на ГЭС и НС при напорах до 12 м и выше 60-70 м, а также независимо от напора у НС, где возможно опорожнение верхнего бассейна (рис. 13-1, б). Вода забирается из НБ горизонтальными или вертикальными насосами. Пуску агрегата должен предшествовать пуск системы технического водоснабжения. При прекращении подачи технической воды агрегат ГЭУ необходимо автоматически остановить. В системе технического водоснабжения обычно устанавливают 2 насоса - один рабочий, другой - резервный. При числе агрегатов ГЭУ больше четырех устанавливают три насоса - 2 рабочих и один резервный.
Комбинированная схема питания применяется, как правило, при больших колебаниях напора. Она имеет водозаборы как со стороны ВБ, так и НБ.
Эжекторная схема питания забирает из ВБ лишь часть общего расхода, с помощью которого засасывает из НБ остальную часть потребного расхода. Эжекторная установка проста и надежна в эксплуатации. Она применяется на ГЭУ при напорах 40-200 м.
Для заливки основных лопастных насосов НС, установленных с положительной высотой всасывания, используются вакуум-насосы. Производительность вакуум-насоса равна:
где W - объем, подлежащий заливу водой, включая всасывающую линию, насос и участок трубопровода до задвижки; t - время заливки, обычно .
2.2 Противопожарное и хозяйственно-бытовое водоснабжение
Противопожарное водоснабжение предназначено для тушения пожара в здании ГЭУ, в обмотках генераторов или двигателей. Для тушения пожара внутри здания ГЭУ устанавливают два гидранта с расходом и напором 25 м. Тушение пожара в обмотке генератора или двигателя производится с помощью кольцевого огнетушителя, представляющего собой трубу с несколькими рядами отверстий, диаметром 2 мм, подключенного к системе противопожарного водоснабжения. В системе имеется два водозабора и два насоса: рабочий и резервный. Система включается в работу автоматически.
К хозяйственно-бытовому водоснабжению, включая питьевую воду, предъявляются особые требования, устанавливаемые нормами Государственной санитарной инспекции. Источником водоснабжения служит артезианская скважина или НБ установки. Для питьевых целей на ГЭУ используется кипяченая или газированная вода.
3. Система осушения проточной части агрегатов и дренажные устройства
Для осмотра и ремонта гидромашины и элементов проточного тракта необходимо их освободить от воды. Из спиральной камеры вода выпускается в отсасывающую (у НС - всасывающую) трубу по перепускной трубе, отходящей от низшей точки дна камеры и имеющей запорный клапан, управляемый извне. Полости проточного тракта, расположенные выше уровня воды в НБ, освобождаются самотеком при закрытых ремонтных затворах ВБ. Устанавливаются ремонтные затворы со стороны НБ, и оставшийся объем воды откачивается насосами. Подача насосов системы осушения Qoc определяется с учетом непрерывной фильтрации воды по всему периметру уплотнений ремонтных затворов: