Построенная в 1950-х гг. Камская ГЭС была оборудована 23 вертикальными гидротурбинами единичной мощностью Nт = 21,8 МВт при расчетном напоре Нр = 15,0 м. Основные параметры осевой турбины: тип рабочего колеса ПЛ510, диаметр рабочего колеса D1 = 5,0 м; частота вращения nс = 125,0 мин-1; число лопастей ZРК = 4 шт.; число лопаток направляющего аппарата ZНА = 24 шт. Проектная конструктивная схема агрегата Камской ГЭС показана на рис. 1. Характерной особенностью проектной конструктивной схемы агрегата является объединение генераторного подшипника с подпятником в один конструктивный узел, расположенный в маслованне.

Исследования НПО ЦКТИ установили, что в этой схеме радиальная жесткость корпуса генераторного подшипника почти в 6 раз меньше жесткости корпуса турбинного подшипника (Стп = 35×108 Н/м; Сгп = 6×108 Н/м). Вследствие этого генераторный подшипник оказывается чувствительным к силам, действующим не только со стороны генератора, но и со стороны рабочего колеса, особенно — к динамическим нагрузкам лопастной частоты (fлоп = fоб·ZРК = 8,32 Гц).

Но главной проблемой ряда агрегатов Камской ГЭС (например, агрегата 6) оказался высокий уровень вертикальных вибраций лопастной частоты, которые на больших мощностных режимах достигали недопустимого уровня по нормативному документу СТО17330282.27.140.001-2006. Причиной увеличенных вертикальных вибраций на часто-те f = 8,3 Гц оказались резонансные явления в системе «ротор агрегата — опорный узел подпятника генератора». Но были также машины, на которых вибрации лопастной часто-ты хотя и были основной частотной составляющей, но с увеличением мощности не проис-ходило развития резонансного процесса. Примером такой машины может служить агрегат 18, который рассматривался эксплуатацией Камской ГЭС как наиболее благополучный в вибрационном отношении. Выполненные НПО ЦКТИ на этом агрегате вибрационные ис-пытания подтвердили справедливость данного утверждения. Рабочее колесо не имело гидравлического дисбаланса, отсутствовали механический и электрический небалансы ротора генератора. Поэтому вибрации оборотной частоты опорных узла были весьма не-значительными. При жесткости генераторного подшипника (Сгп = 6×108 Н/м) нагрузка оборотной частоты на его корпус не превышала Rгп = 4,0 кН. Несмотря на отсутствие ме-ханического, электрического и гидравлического дисбалансов ротора, вертикальные виб-рации лопастной частоты опоры подпятника были существенными даже на такой машине, хотя и не превышали допустимых нормативных значений.

 Полную версию статьи читайте в журнале "Гидротехника" № 3 (60) 2020