Тормозное устройство для остановки ротора генератора малой ГЭС
- Authors: 1,2, 1, 2
-
Affiliations:
- Филиал Самарского государственного технического университета
- АО «ТЯЖМАШ»
- Issue: Vol 1 (2022)
- Pages: 384-386
- Section: Технологии производства и ремонта машин и аппаратуры
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr/article/view/107685
- ID: 107685
Cite item
Full Text
Abstract
Обоснование. Во время аварии, ремонта на гидроэлектростанции (ГЭС) требуется остановка гидротурбины. При этом необходимо выключить гидроагрегат, своевременно закрыть направляющий аппарат, остановить ротор. Однако после прекращения подачи воды к рабочему колесу, ротор все же продолжает вращаться с постепенным понижением скорости, что может длиться несколько часов. Это приводит к ухудшению условий смазки опорных и упорных подшипников и, как следствие, выходу их из строя.
Таким образом, необходимо снизить время вращения ротора и обеспечить непрерывное торможение гидрогенератора, согласно требованиям заказчика, за время, равное 2 мин. При этом ротор за данное время должен остановиться с частоты вращения 170 об/мин до нуля. Это возможно осуществить с помощью специального тормозного устройства.
Цель — спроектировать конструкцию тормозного устройства для остановки ротора генератора малой ГЭС.
Методы. Для разработки конструкции тормозного устройства были проанализированы аналогичные существующие решения в различных областях, и выбран прототип. Поскольку тормозное устройство будет работать от давления масла в маслонапорной установке (МНУ) агрегата необходим гидравлический тип привода. Исходя из требуемых усилий и быстроты действия для остановки ротора, выбран дисковый тормоз. На основе гидравлических расчетов — давления, вырабатываемого МНУ, будет достаточно для развития требуемых усилий прижатия колодок как в случае проектирования конструкции с фиксированной скобой, так и с плавающей.
Для создания 3D-модели конструкций тормозных устройств были произведены требуемые расчеты по определению силы прижатия колодок, площади, диаметра штоков гидроцилиндров, а также приняты размеры.
Результаты. Были разработаны 2 конструкции тормозных устройств: гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой и с плавающей скобой.
Гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой (рис. 1) состоит из 3 сборочных единиц — опоры и 2 цилиндров тормозных; 7 деталей. Принцип работы: от маслонапорной установки по маслопроводам подается рабочая жидкость (турбинное масло) под давлением к обоим цилиндрам тормозным, расположенным противоположно друг другу. Расчетное потребное давление — 27 бар. Для регулировки давления масла на трубопровод от МНУ к тормозному устройству установлен редукционный клапан (дроссель). Тем самым осуществляется настройка времени торможения на монтаже.
Рис. 1. Гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой
Гидравлическое тормозное устройство с плавающей скобой (рис. 2) состоит из 3 сборочных единиц — 2 опор, плавающей скобы, цилиндра тормозного, 3 деталей. Принцип действия: от маслонапорной установки по маслопроводам подается рабочая жидкость под давлением к тормозному цилиндру, тем самым воздействуя на шток и корпус суппорта одновременно и заставляя последний перемещаться и прижимать колодку к диску с другой стороны. Расчетное потребное давление — 30 бар.
Рис. 2. Гидравлическое тормозное устройство с плавающей скобой
Выводы. Предложенные конструкции тормозных устройств обеспечат быструю остановку ротора турбины, что позволит увеличить срок эксплуатации подшипников турбины и не допустить преждевременный выход их из строя. Конструкция с плавающей скобой позволит уменьшить трудоемкость изготовления, а также обеспечить гарантированное и равномерное прижатие обеих колодок к тормозному диску.
Full Text
Обоснование. Во время аварии, ремонта на гидроэлектростанции (ГЭС) требуется остановка гидротурбины. При этом необходимо выключить гидроагрегат, своевременно закрыть направляющий аппарат, остановить ротор. Однако после прекращения подачи воды к рабочему колесу, ротор все же продолжает вращаться с постепенным понижением скорости, что может длиться несколько часов. Это приводит к ухудшению условий смазки опорных и упорных подшипников и, как следствие, выходу их из строя.
Таким образом, необходимо снизить время вращения ротора и обеспечить непрерывное торможение гидрогенератора, согласно требованиям заказчика, за время, равное 2 мин. При этом ротор за данное время должен остановиться с частоты вращения 170 об/мин до нуля. Это возможно осуществить с помощью специального тормозного устройства.
Цель — спроектировать конструкцию тормозного устройства для остановки ротора генератора малой ГЭС.
Методы. Для разработки конструкции тормозного устройства были проанализированы аналогичные существующие решения в различных областях, и выбран прототип. Поскольку тормозное устройство будет работать от давления масла в маслонапорной установке (МНУ) агрегата необходим гидравлический тип привода. Исходя из требуемых усилий и быстроты действия для остановки ротора, выбран дисковый тормоз. На основе гидравлических расчетов — давления, вырабатываемого МНУ, будет достаточно для развития требуемых усилий прижатия колодок как в случае проектирования конструкции с фиксированной скобой, так и с плавающей.
Для создания 3D-модели конструкций тормозных устройств были произведены требуемые расчеты по определению силы прижатия колодок, площади, диаметра штоков гидроцилиндров, а также приняты размеры.
Результаты. Были разработаны 2 конструкции тормозных устройств: гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой и с плавающей скобой.
Гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой (рис. 1) состоит из 3 сборочных единиц — опоры и 2 цилиндров тормозных; 7 деталей. Принцип работы: от маслонапорной установки по маслопроводам подается рабочая жидкость (турбинное масло) под давлением к обоим цилиндрам тормозным, расположенным противоположно друг другу. Расчетное потребное давление — 27 бар. Для регулировки давления масла на трубопровод от МНУ к тормозному устройству установлен редукционный клапан (дроссель). Тем самым осуществляется настройка времени торможения на монтаже.
Рис. 1. Гидравлическое тормозное устройство с фиксированной скобой
Гидравлическое тормозное устройство с плавающей скобой (рис. 2) состоит из 3 сборочных единиц — 2 опор, плавающей скобы, цилиндра тормозного, 3 деталей. Принцип действия: от маслонапорной установки по маслопроводам подается рабочая жидкость под давлением к тормозному цилиндру, тем самым воздействуя на шток и корпус суппорта одновременно и заставляя последний перемещаться и прижимать колодку к диску с другой стороны. Расчетное потребное давление — 30 бар.
Рис. 2. Гидравлическое тормозное устройство с плавающей скобой
Выводы. Предложенные конструкции тормозных устройств обеспечат быструю остановку ротора турбины, что позволит увеличить срок эксплуатации подшипников турбины и не допустить преждевременный выход их из строя. Конструкция с плавающей скобой позволит уменьшить трудоемкость изготовления, а также обеспечить гарантированное и равномерное прижатие обеих колодок к тормозному диску.
About the authors
Филиал Самарского государственного технического университета; АО «ТЯЖМАШ»
Email: kristina_orgetkina@mail.ru
студентка, группа МТ-18, специальность конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств; инженер-конструктор 2 кат. бюро гидротурбин
Russian Federation, Сызрань; СызраньФилиал Самарского государственного технического университета
Email: a.a.uyutov@yandex.ru
научный руководитель, кандидат технических наук, доцент
Russian Federation, СызраньАО «ТЯЖМАШ»
Author for correspondence.
Email: 23877@tyazhmash.com
научный руководитель, руководитель группы бюро гидротурбин
Russian Federation, СызраньReferences
- Кривченко Г.И. Гидравлические машины: турбины и насосы: учебник для вузов. Москва: Энергия, 1978. 320 с.
- ustroistvo-avtomobilya.ru [Электронный ресурс]. Стояночная тормозная система с механическим приводом // Устройство авто [дата обращения 10.04.2021]. Доступ по ссылке: https://ustroistvo-avtomobilya.ru/tormoznaya-sistema/stoyanochnyj-tormoz/stoyanochnaya-tormoznaya-sistema-s-mehanicheskim-privodom/
- vaznetaz.ru [Электронный ресурс]. Что такое тормозная система автомобиля? // Портал автолюбителей [дата обращения 16.04.2021]. Доступ по ссылке: https://vaznetaz.ru/tormoznaya-sistema
- etapru.com [Электронный ресурс]. Способы задания момента инерции вращающихся машин, инерционные постоянные // ETAP Powering Success [дата обращения 22.06.2021]. Доступ по ссылке: http://etapru.com/index.php/interesnye-stati/247-opredelenie-momentov-inertsii-vrashchayushchikhsya-mashin
- Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: учебник для вузов. 20-е изд., стер. Москва: Высшая школа, 2010. 416 с.
- Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б., и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов. 4-е изд. Москва: Альянс, 2010. 423 с.
Supplementary files
