Speaker
Description
Поворотно-лопастные рабочие колеса применяют для осевых и диагональных гидротурбин. Особенностью турбины, обусловившей ее название, является возможность разворота лопастей (которых может быть от 3 до 8 штук). Как правило, в рабочем колесе размещают сервомотор, поршень которого перемещается под давлением масла. Масло в сервомотор поступает от золотника через трубопроводы, маслоприемник и штанги, расположенные внутри вала. Поступательное перемещение поршня через передаточный механизм приводит к повороту лопастей.
Для слива масла из полостей рабочего колеса при его ремонте предусматривают специальный клапан, расположенный в нижней части конуса-обтекателя. Чтобы избежать при работе турбины протечек масла из втулки через зазоры между цапфами и корпусом в камеру рабочего колеса, а также проникновения воды через эти же зазоры внутрь корпуса, по периферии фланца лопасти устанавливают специальные уплотнения, которые при ремонте или ревизии могут быть сняты и заменены без демонтажа лопасти.
В случае нарушений в работе уплотнений лопастей поворотно-лопастные турбины могут нанести непоправимый вред экологии реки. Турбины этого типа могут содержать во втулке рабочего колеса (РК) несколько тонн масла. Количество поворотно-лопастных гидротурбин составляет только в России 300 штук, а в общем объеме установленного гидротурбинного оборудования - не менее 15%.
Основным вопросом, осложняющим эксплуатацию, является возможность протечек масла из рабочего колеса в воду. Из опыта эксплуатации гидротурбинных энергетических установок следует, что до 5% всех аварийных остановов гидроагрегатов связано с нарушением герметичности уплотнений гидротурбин. Устранение возникающих в межремонтный период недопустимых протечек масла требует внепланового вывода агрегатов из эксплуатации для осушки проточной части турбин и проведения ремонтных работ. Простои гидроагрегатов из-за неудовлетворительной герметизации узлов снижают технико-экономические показатели работы оборудования, и изменение этой ситуации возможно при условии создания более эффективных и надежных уплотнений, а также в результате глубокой модернизации эксплуатируемых уплотнительных устройств.
При появлении необходимости создания системы контроля на наличие протечек в корпусе поворотно-лопастного рабочего колеса возникает проблема в выборе типа датчика. Невозможность установки датчика, основанного на передачи радиосигнала, в корпус рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины заключается в наличии «антенны». Из-за наполненности гидротурбины поворотно-лопастного типа турбинным маслом наличие электрического тока в ней недопустимо. По этой причине такой способ передачи связи как радиосигнал не может быть использован во вращающейся части гидроагрегата.
Альтернативным вариантом передачи сигнала является оптоволоконная связь. Оптоволокно – одно из самых современных и надежных сред передачи данных при прокладке и настройке линий волоконной связи.
Таким образом, система контроля на наличие протечек в корпусе поворотно-лопастного рабочего колеса будет автоматизирована на основе использования двух различных способов передачи сигнала. Непосредственно в корпусе рабочего колеса будет расположен датчик уровня жидкости, который помимо своей основной задачи, различает внешнюю жидкую среду в зависимости от её плотности. Это необходимо для определения вида протечек, так как протечки могут возникнуть и масляные, и водные. Сигнал с этого датчика будет передан по оптоволоконному кабелю вверх вдоль вала до уровня маслоприемника, после чего с помощью преобразователя становится радиосигналом и отображается на щите управления.
Таким устройством является преобразователь оптического сигнала в электрический, содержащий параллельно подключенные к двум общим электрическим шинам, первая из которых является задающим входом преобразователя, фотоячейки, каждая из которых включает последовательно соединенные фоточувствительный элемент и пьезоэлектрический резонатор, каждый из которых имеет отличную от других толщину пьезоэлектрического слоя, причем задающий вход преобразователя является входом широкополосного сигнала, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности преобразования путем обеспечения возможности повышения рабочих частот, фотоячейки выполнены на единой полупроводниковой подложке с отверстиями, фоточувствительные элементы выполнены в виде высокочастотных фотодиодов, расположены на одной плоскости с пьезоэлектрическими резонаторами и соединены с ними введенным единым электродом, причем пьезоэлектрический резонатор выполнен в виде заключенного между тонкопленочными металлическими слоями пьезоэлектрического слоя, расположенного на диэлектрической тонкопленочной мембране, которая прикреплена к краям.
Для соединения оптического датчика с оптоволоконным кабелем при изготовлении гидротурбины необходимо сделать отверстие в поршне гидротурбины. Также для поддержания допустимого уровня давления в корпусе рабочего колеса следует уплотнить это отверстие, а также место выхода оптоволоконного кабеля из штока рабочего колеса.
По оптоволоконному кабелю, проходящему внутри вала турбины, оптический сигнал будет передаваться на оптико-электрический преобразователь, установленный в маслоприемнике, с помощью которого он трансформируется в электрический сигнал.
После преобразования сигнала из оптического в электрический он передается на щит управления гидротурбиной, где оперативный персонал сможет снимать показания с оптического датчика, установленного в корпусе рабочего колеса.
Одним из основных достоинств данного проекта является его экономичность. Она заключается в том, что стоимость установки системы контроля для одного гидроагрегата составляет порядка 90 тысяч рублей, что более чем в два раза меньше, чем «экологические штрафы» за загрязнение окружающей среды.
| Affiliation of speaker | - |
|---|---|
| Publication | Журнал "Вестник Международной академии холода" |
