§ 85. Нарушение условий нормальной работы ротора и подшипников

Ротор является основным элементом каждой турбины и работает в наиболее тяжелых условиях: при высокой температуре на него действуют большие центробежные силы, пропорциональные квадрату его частоты вращения. Особенно опасно увеличение частоты вращения ротора выше установленного, когда разрушаются рабочие лопатки турбины (в первую очередь, длинные лопатки последних ступеней). При значительном повышении частоты вращения разрушается и сам ротор, что приводит к разрушению корпуса турбины, а зачастую и здания электростанции.

При нормальной работе системы регулирования повышение частоты вращения ротора при сбросе нагрузки невелико и автомат безопасности при этом не срабатывает. Следовательно, основным условием безопасной работы ротора является нормальное состояние системы регулирования, соответствующее требованиям «Правил технической эксплуатации», а также своевременное проведение необходимых испытаний и ремонтных работ. Особого внимания требует защита ротора от разгона паром из системы регенерации, что возможно даже при полностью исправной системе регулирования, так как пар из системы регенерации может поступать в турбину и после того, как регулирующие клапаны полностью закрылись во время сброса нагрузки. Пар проходит в конденсатор, и расширяясь, совершает работу, которая тратится на разгон ротора. Опасность возникает в том случае, когда не срабатывают обратные клапаны подогревателей системы регенерации, в которых всегда находится конденсат, образовавшийся из греющего пара. При падении давления конденсат греющего пара, находящийся в корпусе подогревателя, «вскипает», и этот пар через турбину попадает в конденсатор, разгоняя ротор до такой частоты вращения, при которой должен сработать автомат безопасности. Для предупреждения аварийной ситуации кроме жестких требований к системе регулирования предъявляют столь же жесткие требования к надежности и быстродействию защитных обратных клапанов и устройств их принудительного привода. Такие клапаны устанавливают как на паропроводах системы регенерации, так и регулируемых отборов пара.

Работа турбины с повышенной вибрацией, причиной которой может быть небаланс ротора, недопустима. Небаланс появляется в результата загрязнения проточной части турбины отложениями солей, отрыва лопаток, прогиба оси ротора из-за задеваний в уплотнениях вала, неравномерного прогрева при пуске или остывания при останове. Отложение солей в проточной части приводит к небалансу ротора из-за неравномерного распределения их по его окружности на периферии и срыва толстых слоев с рабочих лопаток. Небаланс появляется также при отрыве рабочей лопатки. При вылете какой-либо рабочей лопатки последней ступени мощной конденсационной турбины на ротор воздействует центробежная сила, создаваемая другой рабочей лопаткой, расположенной напротив вылетевшей на том же диске. При вылете всех рабочих лопаток одной ступени вибрация возрастает незначительно, однако уменьшается вырабатываемая турбиной мощность.

Последствиями основной наблюдающейся неисправности подшипников турбины – подплавления баббитовой заливки – являются уменьшение минимальных осевого зазора между статором и ротором (при подплавлении баббита упорного подшипника) и радиального (при подплавлении баббита опорного подшипника). В том и другом случаях ротор начинает задевать за статор и возможно его повреждение. Упорные подшипники выходят из строя в первую очередь при увеличении осевого усилия. Как правило, повреждение подшипников не наступает мгновенно, о нем можно судить заранее по увеличению температуры масла на сливе из них.

В современных турбинах непосредственно в баббит подшипников устанавливают термопары, с помощью которых измеряют его температуру. Перегрев и подплавление колодок подшипников могут произойти также при снижении давления в системе смазки. Обычно устанавливают три контрольных уровня давления масла. При снижении давления масла до первого и второго уровней включаются соответственно резервный и аварийный маслонасосы; при третьем контрольном уровне срабатывает электромагнитный выключатель, который подает сигнал на закрытие всех клапанов турбины. Если защита не срабатывает, турбину останавливает машинист. При плохом качестве заливки баббит может отслаиваться от вкладышей, особенно при работе подшипника в условиях повышенной вибрации. Если турбина не снабжена реле осевого сдвига, осевой зазор контролируют по шаблону на корпусе переднего подшипника и при увеличении его на 0,15—0,20 мм турбину отключают.