Заземление ротора паровой турбины

Продукция и услуги компании ЮВТЕК - это надежная защита оборудования от коррозии, контурных токов, электромагнитного износа подшипников, остаточной намагниченности
Заземляющие щетки ротора

При эксплуатации паровых и газовых турбин и турбогенераторов различных типов и мощностей возникают случаи электроэрозионного повреждения подшипников. Электроэрозии подвержены так же: муфты, уплотнения, фланцевые разъемы цилиндров турбин, шейки роторов, детали узла регулирования, но больше всего вкладыши подшипников.

Не смотря на то, что ответная часть подшипника – шейка ротора изготовлена из более прочной стали, на ней также могут возникать электроэрозионные повреждения, нарушающие ее гладкую поверхность. В дальнейшем все эти повреждения на поверхности шейки вала и баббитовом слое подшипника приводят к повышению температуры подшипника, вибрации, аварийному останову турбоагрегата.

Одним из условий электроэрозионных повреждений является нарушение цепи заземления ротора турбины. В результате этого электроэрозионный ток (или другие встречающиеся названия – контурный ток, ток утечки, ток Фуко, вихревой ток), а так же электростатический заряд проходит не через щётки заземления, а в первую очередь через подшипники турбины, тем самым выплавляя в них баббит.

Основной мерой защиты турбоагрегата от электроэрозионных повреждений является установка токосъёмных щеток заземления вала. Выполнение данного мероприятия обеспечивает стекание на землю электростатических зарядов, вызванных трением роторов турбины о пар. А также создаёт контур заземления для роторных токов в обход подшипников турбины и деталей узла регулирования.
На турбинах изготовленных до 90-ых годов прошлого столетия, как правило, установлены самодельные заземляющие щетки, требующие частого ремонта и обслуживания из-за потери контакта с валом.  Неудовлетворительная работа заземляющих щеток и сложность их обслуживания на работающей турбине приводят к угрозе электроэрозионных повреждений подшипниковых узлов и регулятора турбины, что снижает надежность работы турбоагрегата в целом.

Подшипники турбины и детали узла регулирования являются наиболее близко расположенными заземленными узлами к ротору турбоагрегата. Поэтому они наиболее уязвимы в части прохождения роторных токов. Это подтверждает практика отказов – при отсутствии заземления в 80% случаев электроэрозионные повреждения имеют первые три (по порядку) подшипника турбины, детали узла регулирования и автомата безопасности.

По рекомендациям заводов изготовителей заземляющие щетки необходимо устанавливать только в одном сечении вала турбины во избежание дополнительных контуров замыкания роторных токов. Располагать щетки следует как можно ближе к узлу регулирования для его защиты. Установка заземляющих щеток возможна только в зазорах между корпусами подшипников и цилиндров, где есть доступ к открытым участкам поверхности роторов. 

На большинстве турбин, эксплуатируемых в настоящее время, выполнение данных требований затруднено, в виду весьма малого расстояния открытых участков вала (данные турбины проектировались без требования установки заземляющих щеток). Как правило, расстояние в осевом направлении между корпусами узлов турбины (подшипники, узел регулирования, цилиндры) составляет 30-50 мм. А расстояние открытых участков вала – не более 20-30 мм. Наличие высоких температур и пропаривания в месте установки щеток обуславливает необходимость частого обслуживания и ремонта токосъёмного узла.

В связи с вышеперечисленными обстоятельствами эксплуатационному персоналу невозможно провести замену заземляющих щеток, техническое обслуживание самих щеткодержателей и их ремонт во время работы турбины. Обслуживание заземляющих устройств возможно только в период плановых ремонтов. Поэтому большую часть времени турбина работает без исправного заземления ротора.

Компания ЮВТЕК осуществляет производство и монтаж запатентованной схемы заземляющих токосъёмных щеток JUVTEK K10-1 для заземления роторов паровых и газовых турбин. Устройство KК10-1 защищает подшипники и другие узлы примыкающие к роторам паровых и газовых турбинах любого типа и мощности от электроэрозионного разрушения.


Заземляющее устройство К10-1 выполнено в виде отдельных конструктивных модулей: блок настройки и индикации; направляющая для хода щетки; кронштейн для крепления щеткодержателя к корпусу вращающейся машины и регулировки его относительного положения.

Направляющая и блок настройки и индикации расположены вертикально друг относительно друга на одной оси. Все функции по настройке, индикации, техническому обслуживанию и замене щеток объединены в блоке настройки и индикации, выполненного в виде цельного модуля. Блок вынесен из зоны контакта щетки с валом и в смонтированном состоянии токосъёмного устройства располагается над корпусами узлов турбины в зоне свободного доступа. В зазоре между узлами турбины располагается только направляющая со щеткой. Направляющая и блок настройки и индикации имеют разъемное резьбовое соединение, что обеспечивает быстрый доступ к щетке при её замене. Все детали и узлы щеткодержателя изготовлены из нержавеющей стали, что обеспечивает долгий срок службы.

Токосъемное заземляющее устройство поставляется в состоянии монтажной готовности. Кронштейн монтируется на внешнюю часть корпуса узлов турбины при помощи болтового соединения, что исключает необходимость демонтажа и доработки данных узлов. Щеткодержатели устанавливаются преимущественно в районе 1-го подшипника турбины, либо в другом месте, определенным заводом – изготовителем, где имеется свободный участок вала в осевом направлении не менее 19 мм.

Заземляющие щетки К10-1 обеспечивают:

·   Формирование надежного скользящего контакта щетки с открытыми участками поверхности вала, в частности, находящихся в труднодоступных местах – в зазорах между корпусами и узлами машины.

·   Надежную работу токосъемного устройства в агрессивных условиях окружающей среды: температура до +450оС, наличие пыли, масляных и водяных паров.

·   Возможность технического обслуживания щеток и их замену при работе турбины.

·   Регулировку и индикацию усилия прижатия щеток во время работы турбины.

·   Индикацию износа щетки.

·   Электрическую изоляцию токоведущих частей щеткодержателя от корпуса турбины.

·   Защиту персонала от поражения электрическим током при техническом обслуживании устройства.

·   Монтаж токосъемного устройства без доработки и демонтажа корпусов турбины, в том числе: маслозащитных колец, подшипников, концевых уплотнений цилиндров.


Документы