Принятая в этом агрегате новая конструкция многоступенчатого лабиринтного кольцевого уплотнения вала насоса с максимальным перемещением в осевом направлении дает возможность увеличить зазор между неподвижными и вращающимися частями уплотнения и позволяет исключить потери мощности иа охлаждение этого лабиринта в турбинном режиме работы. Такая конструкция уплотнения позволила уменьшить потери мощности с 3800 до 170 кВт. Для защиты электромашины от увлажнения при демонтаже гидротурбины применяют специально ограждения-экраны и дренажные устройства, обеспечивающие полный слив остаточной воды после опорожнения турбины, а для обмоток статора и ротора машины применена высококачественная влагостойкая изоляция.
В зоне напоров от 60 до 620 м наибольшее распространение иа ГАЭС получили ОА с РО гидромашииами, которые имеют относительно простую конструкцию рабочего колеса и цилиндрического направляющего аппарата, достаточно хорошие энергетические показатели и кавитационные качества, но являются тихоходными, крупногабаритными и металлоемкими гидромашинами.
Рабочие колеса обратимых гидромашин (ОГМ), установленных на ГАЭС Рэккун-Маунтин, (01=3302 мм, Ь2= 4928 мм), имеют по шесть лопастей и выполнены неразъемными из высокопрочной кавитационностойкой хромоникелевой нержавеющей стали, хорошо свариваемой, с пределом текучести 657 МПа. Цилиндрический направляющий аппарат ОГМ имеет двадцать вертикальных лопаток, изготовленных также из кавитационно- и коррозионностойкой нержавеющей стали и вращающихся на трех подшипниках с масляной смазкой под давлением [4]. Примыкающие к торцовым частям этих лопаток поверхности нижнего опорного кольца направляющего аппарата и крышки ОГМ облицованы нержавеющей хромоникелевой сталью. Механизм поворота направляющего аппарата состоит из внутреннего регулирующего кольца и двух прямо-осных сервомоторов, расположенных в одной горизонтальной плоскости в нишах бетонной шахты. Давление масла в гидравлической системе сервомоторов 7 МПа. Вертикальные колонны статора насоса-турбины изготовлены полыми из стальных листов и приварены к его кольцам. Статор насоса-турбины состоит из четырех частей, соединяемых между собой болтами. Эти части статора были сварены с соответствующими им частями спиральной камеры в заводских условиях. Сварная спиральная камера насоса-турбины тоже выполнена из четырех частей (расчетное давление 4,6МПа и испытательное — 7,0 МПа); она имеет внутренние вуты, что дало возможность сделать круглыми все сечения камеры. Вход в спиральную камеру перекрывается шаровым затвором диаметром 3048 мм, оборудованным быстродействующим гидроприводом с давлением масла 7 МПа. При полуавтоматической сварке крупных деталей насоса-турбины были применены специальные поворотные приспособления — кантователи, обеспечивающие высококачественную сварку в удобном положении.
В зоне напоров от 30 до 150 м на ГАЭС, работающих в условиях значительных колебаний напоров, весьма эффективно применяются ОА с диагональными (Д) ОГМ которые по сравнению с РО ОГМ имеют лучшие энергетические характеристики и более высокий коэффициент быстроходности, но уступают им по кавитационным качествам, простоте конструкции, изготовления и эксплуатации [1].
Диагональная ОГМ ГАЭС Синкан имеет рабочее колесо с восьмью поворотными лопастями, расположенными под углом 45 °, и управляемым крыльчатым сервомотором, который помещен вблизи фланцевого соединения валов гидро- и электромашины. Цилиндрический направляющий аппарат высотой 0,8 м имеет поворотные лопатки, соединяемые при помощи цапф и серы с внутренним регулирующим кольцом, которое поворачивается двумя гидравлическими прямоосными сервомоторами. Максимальный КПД в насосном и турбинном режимах работы ОГМ равен соответственно 90,5 и 92,0 %. В оптимальном насосном режиме максимальный КПД несколько меньше, чем в турбинном, и соответствует примерно такому же расходу, но меньшему напору.
Для уменьшения величины пульсации и устранения вибраций при частичных нагрузках гидроагрегата в зависимости от величины открытия направляющего аппарата в камеру рабочего колеса ОГМ автоматически подается сжатый воздух.
Лопасти рабочего колеса насоса-турбины изготовлены из специальной нержавеющей стали с высокими антикавитационными свойствами. Крышка состоит из четырех секций; спиральная камера изготовлена из листовой стали с пределом прочности 600 МПа. Механизм поворота лопаток направляющего аппарата имеет компактную конструкцию, а в качестве материала для подшипников скольжения лопаток направляющего аппарата использован тефлои (фторопласт) специальной марки.
