тельного гидравлического удара. Поскольку гидравлический удар пропорционален скорости изменения расхода dQ/dt, то для уменьшения- удара нужно, чтобы расход в трубопроводе изменялся медленнее, чем изменяется открытие турбины. Это можно достигнуть установкой холостого выпуска.

Холостой выпуск (рис. 8-5) состоит из корпуса /, присоединяемого к отводу от спиральной камеры или от напорного трубопровода, и из клапана 2 диаметром , укрепленного на штоке 3 с разгрузочным поршнем 4. Перемещение клапана осуществляется гидравлическим сервомотором 5 с помощью золотника 6, к которому подведены трубопроводы 7, 8, 9 от МНУ. Управление клапаном производится тягой 10, соединенной с регулирующим кольцом направляющего аппарата турбины. Когда направляющий аппарат закрывается, клапан холостого вы-

Рис. 8-5. Холостой выпуск с гидравлическим управлением.

Рис. 8-6. Работа холостых выпусков.

пуска смещается на открытие. При этом вода сбрасывается через трубу в нижний бьеф.

Система работает следующим образом (рис. 8-6). Когда нагрузка турбины постоянна, клапан закрыт. При уменьшении нагрузки

в процессе закрытия направляющего аппарата (s . а уменьшается) клапан открывается (Sx. в увеличивается) и часть расхода сбрасывается в обход турбины. После того как закрытие турбины прекращается, клапан начинает медленно возвращаться в исходное положение (Sx. в убывает) и через закрывается полностью. Действие холостого выпуска приводит к тому, что изменение расхода трубопровода идет по кривой / (нижний график), т. е. значительно медленнее, чем при отсутствии холостого выпуска (кривая 2). Соответственно уменьшается dQ/dt, а следовательно, и гидравлический удар. Очевидно, что клапан холостого выпуска должен открываться только при закрытии турбины и тем больше, чем больше ход штока сервомотора направляющего аппарата. При открытии турбины клапан остается закрытым.

Характерным размером холостого выпуска является его диаметр Dx. в (рис. 8-5).

8-2. МОНТАЖ ТУРБИН

Условия монтажа крупных турбин имеют свои специфически особенности. Прежде всего крупные турбины всегда проектируются и изготавливаются индивидуально с учетом конкретных требований гидроэлектростанции, а следовательно, могут иметь в значительной мере и индивидуальные конструктивные решения, что требует и соответствующего подхода к их монтажу. Кроме того, крупные турбины, как правило, на заводе-изготовителе полностью не собираются и, таким образом, монтаж на ГЭС представляет собой и завершающий этап технологического цикла изготовления.

Чрезвычайно важным является и то, что монтажные работы турбин всегда тесно связаны с выполнением строительных работ по зданию ГЭС. С целью достижения максимальной производительности труда и сокращения времени, необходимого для ввода агрегатов ГЭС в эксплуатацию, разрабатывается комплексный проект организации строительных и монтажных работ. При этом, как показал опыт последних лет, наиболее эффективным является параллельное проведение строительных и монтажных работ, выполнение монтажа турбины крупными блоками, сборка которых осуществляется на сборочных площадках, пока в пределах блока производятся необходимые строительные работы, организация поточного монтажа сразу на нескольких агрегатах со сдвигом по времени. При составлении проекта большое внимание должно быть уделено необходимым для проведения монтажных работ механизмам и особенно кранам. Как правило, на начальных стадиях монтажа используются строительные краны, а на завершающих - основной кран машинного зала. Монтажные работы на ГЭС выполняются специализированными организациями треста -Спецгидроэнергомонтаж (подробнее о монтаже турбин - см. [9, 32]).

Все элементы турбины, подлежащие монтажу, можно разделить на две группы: закладные части, которые после установки заделываются в бетон и не подлежат разборке, и выемные части, которые обычно крепятся болтами или шпильками и при ремонтах допускают разборку.

К закладным частям относится облицовка конуса отсасывающей трубы, статор (статорные колонны и опорные коль-

-<че£1ю-

-<мплн>

Рис. 8-7. Установка облицовки конуса отсасывающей трубы.

/ - облицовка; 2 - растяжки с талрепами; 3 - струна отвеса; 4 - осевая струна; 5 - отвес в бачке с маслом.

ца), камера рабочего колеса поворотно-лопастных и диагональных турбин, стальная спиральная камера.

После того, как бетон уложен ( выведен ) до нижней отметки конуса отсасывающей трубы, производится установка, выверка и раскрепление стальной облицовки, как показано на рис. 8-7. Затем бетонирование продолжается, при этом стальная облицовка одновременно служит и опалубкой. Такой способ обеспечивает надежную заделку облицовки в бетон. Для турбинных блоков зданий ГЭС применяется высокопрочный бетон (марки 200-300).

Большинство закладных частей устанавливается и раскрепляется в штрабах, представляющих собой полости и пустоты, оставленные в массивном бетоне. Они хорошо видны на рис. 2-5, 2-12, 2-30. В штрабах на специальных подкладках выставляются статорные колонны и опорные кольца, облицовка камер рабочего колеса,которая растягивается талрепами (рамка с двумя винтами, имеющими правую и левую резьбу) и распирается домкратами и клиньями. Важно обеспечить правильность установки от-

носительно оси агрегата, правильность формы и размеров (отклонения по диаметру должны быть в пределах допусков), отметок и горизонтальности поверхностей (например, нижнего и верхнего опорных колец статора), надежности раскрепления всех установленных частей. Затем производят тщательную зачистку, насечку и промывку поверхностей ранее уложенного бетона, очистку металлических поверхностей от краски и ржавчины и только после этого приступают к бетонированию штрабы (укладка штрабного бетона). Тщательное выполнение перечисленных мероприятий необходимо для обеспечения надежности заделки закладных частей.

Особенно ответственной операцией является сборка стальных спиральных камер. На ГЭС поступают отдельные штампованные сегменты оболочки, изготовленные из листовой стали, которые на заводе проходят только контрольную сборку и часто не для всех турбин. Монтаж спиральной камеры осуществляется в два этапа: сборка сегментов на электросварочных прихватках и окончательная сварка, причем обе операции могут осуществляться с большим разрывом или непосредственно одна за другой. Обычно сборку спирали ведут в двух направлениях: от зуба и от входного сечения. Стык производится на средней секции - замыкающем звене, на котором выбираются все погрешности (см. рис. 4-3).

Особое внимание обращается на качество сварки, обеспечение прочности сварных швов, отсутствие местных деформаций и ослабление металла, вызываемого нагревом. Высокое качество сварных швов достигается соответственной разделкой свариваемых встык листов (У-образная толщиной до 20 мм и Х-образная при толщине более 20 мм), применением качественных электродов и строгим поддержанием режима электросварки, высокой квалификацией сварщиков (к сварке стальных спиральных камер допускаются только сварщики, имеющие специальное удостоверение). Особые меры необходимо принимать при сварке высокопрочных, низколегированных сталей, которые используются в спиральных камерах при больших размерах и напорах (особый режим по току, электроды из аустенитной проволоки и др.).

Не меньшее значение придается контролю качества сварных швов. С этой целью применяют рентгеноскопию, просвечивание гамма-лучами (используется радиоактивный изотоп кобальта - способ, требующий соблюдения особых правил предосторожности), а также ультразвуковой метод. Наряду с современными способами используют старый, но достаточно надежный способ проверки плотности сварных швов с помощью керосина: внутреннюю поверхность шва намазывают мелом и после высыхания на наружную поверхность кладут тряпки, пропитанные керосином. Через 2-3 ч производят осмотр: если на внутренней поверхности обнаружены . пятна керосина, шов имеет неплотности; шов вырубают и заваривают снова.

После окончания сварки спиральной турбинной камеры ее бетонируют, причем обычно верхнюю половину предварительно покрывают битумными матами, чтобы избежать передачи нагрузки на бетон (см. рис. 2-12).

К выемным частям турбины относятся направляющий аппарат, рабочее колесо, вал и крышка турбины с направляющим подшипником и механизмом привода направляющего аппарата. К началу их монтажа уже установлены закладные части и строительные конструкции здания ГЭС выведены на высокие отметки, обычно уже смонтированы основные краны машинного зала, что позволяет вести монтаж турбины укрупненными блоками.

Порядок монтажа зависит от конструкции турбины. Если нижнее кольцо не препятствует опусканию рабочего колеса, как на рис. 2-12, 2-26 (правая половина), 2-30, то начинают с установки направляющих лопаток цапфами во втулки нижнего кольца. Затем устанавливается промежуточное опорное кольцо, в котором крепятся направляющие стаканы цапф направляющих лопаток. Однако часто промежуточного кольца нет и стаканы крепятся непосредственно в крышке турбины (см. рис. 2-12, 2-26, 2-30). В этом случае сначала в кратер опускают рабочее колесо, а затем уже устанавливают крышку турбины, пропуская в отверстия верхние цапфы направляющих лопаток, на которые после этого надевают направляющие стаканы.

Если нижнее кольцо выступает за предел обода рабочего колеса, как на рис. 2-26 (левая половина), то сначала нужно опустить рабочее колесо, затем установить нижнее кольцо с втулками и только после этого приступать к установке направляющих лопаток.

Рабочие колеса радиально-осевых турбин в большинстве случаев доставляются на ГЭС цельными, и тогда предварительная сборка сводится только к креплению обтекателя (18 на рис. 2-26). Но иногда рабочее колесо такой турбины из-за невозможности транспортировки по железной дороге изготавливается из двух и даже трех частей. Тогда на гидроэлектростанции приходится осуществлять очень сложную и ответственную операцию сборки рабочего колеса турбины путем насадки бандажей с предварительным нагревом и специальной сварки.

Рабочие колеса поворотно-лопастных и диагональных турбин всегда поступают на гидроэлектростанцию отдельными деталями (лопасти, части втулки, поршень сервомотора, рычаги, серьги, обтекатель и другие). Поэтому предварительно на сборочной площадке производится сборка рабочего колеса. При этом всегда проверяют плавность и легкость движения механизма поворота лопастей путем подачи масла под небольшим давлением 0,2-0,3 МПа (2-3 кгс/см2).

Чтобы определить утечки через соединения и уплотнения лопастей, собранные рабочие колеса обязательно подвергаются гидрав-

лическому испытанию маслом в течение 24 ч. Учитывая современные требования к охране окружающей среды, внешние утечки масла считаются недопустимыми.

Рабочее колесо может устанавливаться в кратер турбины вместе с валом или отдельно и тогда соединение с валом производится в кратере. Основными определяющими факторами для выбора способа монтажа являются габариты крана и конструкций. Затяжка болтов фланцевого соединения (см. поз. на рис. 2-26) производится с точным контролем их удлинения, т. е. до строго определенного усилия.

Крышка турбины обычно устанавливается в полностью собранном виде, но окончательное ее крепление производится после центровки рабочего колеса. С этой целью сначала находится положение рабочего колеса по зазорам между лопастями и камерой в поворотно-лопастных и диагональных турбинах или по зазорам в уплотнениях в радиально-осевых турбинах (см. поз. 19 рис. 2-26).

После этого выполняется весьма ответственная операция: выверка вертикальности вала, что требует очень высокой точности - допускаемое отклонение от вертикали не должно превышать 0,02 мм на 1 м длины вала. Измерение производится методом четырех струн, который состоит в следующем (рис. 8-8, а). На верхнем фланце вала 2 укрепляется металлическая крестовина 1, причем ее кладут на изолирующую прокладку. К стержням прикрепляются струны 3, на концах которых подвешиваются досточно тяжелые грузы 4. Чтобы эти грузы не раскачивались, их погружают в ванночки, заполненные маслом, которые ставят на крышку турбины. На вал надевают два опорных пояса 5 на расстоянии /. Между крестовиной и валом включают батарейку с вольтметром 6. Расстояние между валом и струнами измеряется специальной вилкой с микрометрической головкой из набора штихмаса (рис. 8-8, б). Эта вилка упирается в вал на уровне верхнего, а затем нижнего поясов, и, подгоняя длину вращением микрометрической головки до момента замыкания цепи (отклонение стрелки вольтметра) производят отсчеты 6i, вх, 2i, а затем ag. 2. 2.

По разности отсчетов определяют общее отклонение по вертикали S

б = У [(i-i)-(а,-б^] + [{вг-г^-{в,-г,)] Относительное отклонение 61, мм/м.

61 =

Если fii < 0,02 мм/м, то отклонение допустимо, если больше, то нужно изменить наклон вала и снова произвести измерение. После завершения центровки рабочего колеса производится креп-