Високата скорост на въртене води до високи механични напрежения в ротора поради действието на центробежни сили. За да се получи необходимата здравина, роторът е изработен от масивен цилиндричен от масивна стоманена изковка. Като материал за ротори на турбогенератори с въздушно охлаждане с относително ниска мощност се използва кована въглеродна стомана клас 35. Роторите на големи турбогенератори са изработени от високолегирани стомани: OHNZM, OHN4MAR, 35ХНМ, 35ХНЗМА 35ХН4МА. 35ХН1МФА, 36ХНМА. 36ХНЗМФА, 36ХН1Н. В електромашиностроителния завод всички роторни стъпала се обработват от детайла с надбавка към чистотата, необходима за ултразвукова дефектоскопия. Чрез отразяване на звукова вълна е възможно да се открият дефекти по-големи от 3 мм на голяма дълбочина. След завършване в ротора се фрезоват жлебове за намотки, токопроводи и за вентилация (фиг. 1). Слотовете за възбуждащата намотка заемат приблизително 2/3 от обиколката на цевта на ротора. Останалата свободна трета част образува два диаметрално разположени големи зъба, през които преминава основната част от магнитния поток на генератора. В турбогенераторите Руско производствоизползвани са четири форми на жлебовете (фиг. 2), определя се дълбочината на жлебовете допустима дебелинаосновата на зъба, където възникват най-големите напрежения на опън при въртене на ротора.

В генератори с принудително охлаждане на ротора, скосяванията се фрезоват върху зъбите, за да се подобри навлизането на газ от пролуката в отворите на клиновете на слота (фиг. 3).

При индиректно охлаждане на намотката на възбуждането върху повърхността на ротора се изрязват напречни спирални канали с малка дълбочина. Това гофриране на цевта намалява повърхностните загуби и увеличава външната повърхност, което води до подобрено охлаждане на ротора. В резултат на това температурата на намотката на ротора намалява със 7-10 0 C.

За да може газът, който охлажда предните части на намотката на ротора, да излезе, в големите зъбци са изрязани два вентилационни отвора със същата ширина като процепите за намотката, но с по-малка дълбочина. Вентилационните отвори служат и за по-ефективно охлаждане на цевта на ротора.

В роторите на машини с ниска мощност два диаметрално разположени канала са фрезовани на вала от страната на възбудителя за подаване на ток към намотката на възбуждане. При турбогенераторите, които имат контактни пръстени, разположени извън лагера, централният отвор на ротора се използва за подаване на ток. Жлебовете за подаване на ток са свързани чрез два отвора към централен отвор, който е допълнително пробит, за да побере прътите за подаване на ток. На мястото, където са монтирани контактните пръстени, също се пробиват радиални отвори.

В големите зъби на роторите с принудително охлаждане на намотките са пробити два реда дупки по протежение на първите прорези на намотката за поставяне на балансиращи тежести. В турбогенераторите с повърхностно охлаждане на ротора отворите за балансиращи тежести се пробиват в набраздени клинове.

За закрепване на центриращия пръстен и вентилатора, подложките за кацане се обработват на всяка опашка на ротора. Всички ръбове и ъгли на жлебовете и зъбите на ротора са направени със заобляне, за да се елиминира концентрацията на напрежение в тези места. За подобна цел, роторни етапи с различни диаметриимат преходен радиус.

Частта от вала, която лежи върху лагера, се нарича шийка. Размерите на цапфата се избират въз основа на механичната якост на самия вал и режима на работа на лагера. Шеките на вала се обработват на напълно сглобен ротор.

1.2. Дизайн на намотката на ротора

Възбуждащата намотка на двуполюсен турбогенератор се състои от две групи намотки, разположени в процепите на ротора. Намотките от същата група са разположени концентрично върху еднополюсното деление на ротора спрямо големия му зъб (фиг. 4). По този начин възбуждащата намотка на турбогенератора се разпределя, поради което се постига близка до синусоидална форма на ММП на ротора. Броят на намотките в една група може да бъде 7-10, а броят на намотките в една намотка може да бъде 5-28. Конструктивните характеристики на разгледаните по-долу възбудителни намотки до голяма степен се определят от използваната охладителна система.

Ротор с повърхностно охлаждане. Всяка бобина с възбуждаща намотка е непрекъснато навита от плътен проводник. Произвежда се бобина на ръб.При машини с ниска мощност се използва проводник от чиста електролитна мед, а при по-мощни генератори се използва проводник от мед със сребърна добавка, която има значително по-висока якост. Това се обяснява с факта, че завоите на намотката на възбуждането се съкращават с времето. Скъсяването може да достигне 30-40 mm и е следствие от едновременното действие на топлинни напрежения и центробежни сили при пускане на машината. Ако механичната якост е недостатъчна, скъсяването на навивките може да доведе до разрушаване на изолацията или медта на намотката на възбуждането. Поради навиването на жицата на ръба в ъглите на огъване, медта се удебелява по вътрешния радиус на проводника. Общото увеличение на височината на намотката е няколко сантиметра. Следователно удебеляването на всеки завой се елиминира чрез изпиляване или кримпване на специална преса.

Намотките са свързани една с друга последователно. Връзката се извършва съгласно тази схема; Горният оборот на една намотка е свързан с горния оборот на следващата, а долният оборот е свързан с долния оборот. При тази схема четните намотки трябва да имат дясно навиване, а нечетните трябва да имат ляво навиване. Не са необходими специални джъмпери между намотките, тъй като техните завои са запоени от край до край под ъгъл 45 ° спрямо оста на проводника. Връзката между групи намотки обикновено се осъществява по горните намотки, което е възможно само при четен брой намотки на полюс. Изходните краища на възбуждащата намотка са направени гъвкави от набор от медни шини с дебелина 0,3-0,5 mm, които са закрепени към жлебовете на вала със стоманени клинове.

Електрическата якост на изолацията на корпуса на намотката на възбуждане се определя от максималното изпитвателно напрежение, което от своя страна зависи от големината на пренапрежението, което възниква в намотката по време на аварийно прекъсване на веригата на възбуждане. От друга страна, дебелината на изолацията на корпуса е ограничена от допустимата температурна разлика, която не трябва да надвишава 25-30°C. Като се вземат предвид тези два противоположни фактора, дебелината на втулката се избира в рамките на 1-1,2 mm.

Започвайки с мощност от 500 MW и повече, турбогенераторите от серията TVV имат трапецовиден канал на ротора. Напречното сечение на намотката на възбуждане се увеличава до 30%. Това обаче се постига чрез усложняване на фрезоването на жлебовете и направата на намотки с навивки с различна ширина. Напречно сечение на жлеба на генератора TVV-500-2 е показано на фиг. 5, а. Правата прорезна част на бобината с трапецовидно напречно сечение се простира на 30 mm от всяка страна от цевта на ротора. Предните части на намотките вече имат правоъгълно напречно сечение (фиг. 5, б) свътрешни надлъжни канали за охлаждане. На изхода от цевта на ротора изолацията на канала има допълнителни маншети от фибростъкло. Жлебовете на тези места са донякъде разширени.

Закрепването на челните части на намотката на възбуждане на генератори от серията TVV е показано на фиг. 5, V.В аксиална и тангенциална посока намотките са здраво закрепени със специални клинове. Между пръстена и намотката са монтирани изолационни сегменти. Компенсиращите устройства позволяват намотката да се удължи, докато се нагрява.

2. Жлебови клинове и система за амортизиране на ротора

Клиновете закрепват възбудителната намотка в жлебовете на ротора и заедно със зъбците образуват демпферната система на ротора. Когато турбогенераторът работи, по-високите пространствени хармоници на полето на статора предизвикват вихрови токове в цевта на ротора, причинявайки допълнителни загуби. Ако не симетрични режимиВихровите токове могат да причинят локално прегряване и да намалят здравината на цевта на ротора. Амортисьорната система разтоварва ротора от потока на вихрови токове и отслабва магнитните полета, които водят до тяхното възникване. Следователно клиновете трябва да бъдат направени от материал не само с висока механична якост, но и с добра електропроводимост. Клиновете трябва да са немагнитни, за да не се увеличава полето на разсейване на възбудителната намотка.Основните характеристики на металите, използвани за направата на клиновете, са дадени в таблица 1, а формите на шлицовите клинове са показани на фиг. 6.

маса 1

Механични свойства на метални клинове

В турбогенераторите с ниска мощност се използват клинове от магнитни (стомана) и немагнитни (бронз) материали, композитни по ширината на канала. Този дизайн на клин беше използван за подобряване на формата на индукционната крива в междината. В момента не се използват композитни клинове, а магнитните клинове се монтират само в жлебовете, разположени от двете страни на големия зъб.

В повечето случаи клиновете за канали са изработени от дуралуминий от клас D16T, чието използване позволява да се намали напрежението от центробежните сили в цилиндъра и зъбите на ротора поради ниската му плътност. Дължината на клина е 300-350 мм. Фугите между клиновете се правят с разстояние от 1 -1,5 мм. Съединенията са подравнени с пръстеновидните жлебове на цевта на ротора. Това предотвратява концентрацията на напрежение в зъбите в ставите. Клиновете са монтирани плътно в жлеба, така че да не могат впоследствие да се движат и блокират вентилационните канали в намотката в турбогенератори с принудително охлаждане, както и да се получи добър електрически контакт с цевта на ротора. Плътността на монтажа се създава само по повърхността на клиновите рамена, които са тяхната опорна част.

В генераторите от типа TVV, за да се увеличи устойчивостта на роторите към нагряване, причинено от токове, преминаващи по повърхността на цевта, клинове и ленти при асиметрични условия, в крайната зона на ротора са монтирани медни сегменти със сребърна повърхност. . Сегментите имат формата на гребен, чиито зъби се вписват под крайните клинове на жлебовете с намотки и специални жлебове в големите зъби. Сегментите се полагат на два слоя с припокриващи се фуги.

3. Роторна превръзка

Условия на работа на превръзката . Монтажът на превръзката на ротора е предназначен за закрепване на челните части на намотката на възбуждане. Състои се от бандажен пръстен, центровъчен (или упорен) пръстен и части за тяхното закрепване. Основната част на възела е бандажен пръстен, който възприема действието на центробежните сили и държи предните части на възбудителните намотки от огъване в радиална посока. Центриращият пръстен поема силите от топлинното разширение на намотката и също така гарантира, че цилиндричната форма на бандажния пръстен се поддържа и центрира спрямо оста на вала. В онези конструкции на модула, при които центриращият пръстен не пасва на вала на ротора, той се нарича натискащ пръстен.

Бандажният пръстен е най-натоварената част на турбогенератора. Здравото му закрепване може да се извърши само горещо приляганес напрежение. Стойността на смущението се определя чрез изчисление.Смущението трябва да създаде плътно свързване на пръстена не само при номиналната скорост, но и при овърклокната скорост - 3600 об / мин (при работа на турбогенератор в случай на внезапна загуба на натоварване, скоростта на ротора може да се увеличи с 20%).

Масата на челните части на намотката на ротора се разпределя неравномерно спрямо надлъжната и напречната ос на ротора, поради което в допълнение към силите на опън в пръстена възникват огъващи моменти, които се стремят да придадат на бандажния пръстен овална форма. Собствената маса на пръстена по време на въртене също създава центробежни сили, възлизащи на до 70% от общото натоварване на пръстена. Токове в цевта на ротора от обратно синхронните полета на статора могат да бъдат затворени през лентовия пръстен (фиг. 7), в резултат на което контактните повърхности за кацане, както и контактните повърхности между клиновете и зъбите, могат да станат много горещо, дори до степен на изгаряне и разтопяване на метала. Променливите сили и вибрациите на ротора отслабват прилягането с течение на времето, в резултат на което бандажният пръстен може да се изплъзне от гнездото.

4. Уплътнение на вала

Цел и принцип на действие . Изтичането на водород през пръстеновидната междина между вала на ротора и крайните щитове в околното пространство се предотвратява чрез специално уплътнение. Има два вида уплътнения на валове: механични и цилиндрични (пръстени). Принципът на тяхното действие се основава на създаването на противопоток от масло в тясна междина между вала и неподвижната уплътнителна втулка (фиг. 8), която блокира изхода на водород от корпуса на статора. Превишението на налягането на маслото над налягането на водорода е 0,05-0,09 MPa. Уплътнителната втулка е покрита със слой от бабит.В бабита е направен клиновиден жлеб, благодарение на който, подобно на лагер, се създава маслен клин между вала и втулката. При номинална скорост в масления слой се развива хидродинамична сила, която заедно с хидростатичната сила, създадена от помпите за подаване на масло, притиска втулката от вала.

Цилиндричните уплътнения използват само гравитацията на самата обшивка като сила на затягане. В механичните уплътнения силата на натиск може да бъде създадена от налягане на водород, налягане на маслото или пружини. Равновесието между силите на натиск и натиск се осъществява при номинална скорост на въртене с дебелина на масления слой 0,07-0,15 mm, осигурявайки чисто течно триене.

Маслото в уплътнението се разпространява както към водорода, така и към въздуха. Маслото, което тече към водорода, отдава част от съдържащия се в него въздух и, обратно, абсорбира водород. Крайните уплътнения позволяват относително ниско изтичане на водород от генератора, което има важнопри повишено газово налягане. Замърсяването с масло-водород и въздух също е много малко поради малките междини между вала и втулката. Монтажът на механичните уплътнения обаче е труден, те са чувствителни към термично разширение на вала и не позволяват прекъсване на подаването на масло. В последния случай се получава полусухо триене, което води до топене на бабита и повреда на повърхността на вала. Възстановяването на подаването на масло, като правило, вече не позволява на уплътнението да възобнови нормалната работа, т.е. това е неизбежно авариен стопгенератор

Най-основната цел на тази единицае преобразуване на енергия механичен тип, получена в резултат на въртенето на турбина (газова или парна), в електрическа. Тази трансформация е резултат от ротация магнитно полесамият ротор в статора. Това поле възниква поради магнит, монтиран на ротора, или постоянен ток. Това допринася за генерирането на ток в намотките на статора, както и променливото трифазно напрежение. Те са право пропорционални на това поле.

Принцип на работа на турбогенераторавъз основа на производството електрическа енергияв доста дълъг номинален режим на работа. Освен това тези агрегати са свързани към парни или газови турбини. Турбогенераторите се използват в атомни и топлоелектрически централи. В зависимост от мощността на това оборудване, той е разделен на три основни категории:

• 2,5 - 32 MW;
• 60 - 320 MW;
• мощността на турбинния генератор е повече от 500 MW.

Що се отнася до скоростта на въртене, турбогенераторите са:

• биполярен със скорост на въртене от 1500 до 1800 об/мин;
• четириполюсен (300 - 3600 об/мин).

Устройството на турбогенератора включва цилиндричен ротор, който е монтиран на 2 специални плъзгащи лагера и двуслойни статорни намотки. В зависимост от това каква възбудителна система се използва, тези агрегати могат да бъдат независими и статични със самовъзбуждане, както и безчеткови.

Зависи от електрическа силаи самите технически проблеми на енергоснабдяването следните видоветурбогенератори с различни системиохлаждане:

• масло;
• въздух;
• водород;
• асинхронен;
• комбиниран водород-вода.

Последният тип от тези устройства най-често се използва за работа в атомни електроцентрали. Асинхронните турбогенератори са намерили своето приложение в енергийни системи с големи колебания на натоварването и в мощни топлоелектрически централи. Агрегатите с маслено и въздушно охлаждане се използват за работа в топлоелектрически централи (ТЕЦ) с различна мощност.

Срок на експлоатация на турбогенераторитезависи от условията на работа. Освен това се влияе от нагряването на основните компоненти (ротор, намотки и сърцевина на статора) и охлаждащата среда. Освен това трябва да запомните и да знаете, че продължителното свръхнапрежение на трансформатори, ограничители на напрежение, шунтови реактори над допустимото води до значително намаляване на експлоатационния живот на това устройство и увеличаване на процента на аварии.

Проектиране на турбогенератор

Това включва двата най-важни компонента - статора и ротора. Всеки от тях има много елементи и системи. Роторът е въртящо се устройство на турбогенератор. Влияе се от електромагнитни, механични и топлинни натоварвания. Статорът е монтиран постоянно. Но също така се влияе от различни динамични натоварвания (високо напрежение, усукване, вибрации и др.).

Ядрото на самия турбогенератор е сглобено от високолегирана горещовалцована стоманена ламарина. Ако мощността му надвишава 100 MW, тогава се използва студено валцована стомана. Неговите листове са подредени по такъв начин, че посоката, в която се движи магнитният поток в задната част на самата сърцевина, съвпада с посоката на валцуване на стоманата. От тези листове се сглобяват специални пакети, от които вече се формират основните елементи. Всички съществуващи вентилационни канали между тези пакети са направени с помощта на немагнитни стоманени дистанционни елементи.

Намотките на статора са изработени от два слоя и са устойчиви на корозия. Във всеки съществуващ жлеб се вкарват две пръчки, които принадлежат към две различни секции. Самите намотки използват непрекъсната изолация. Статорът на турбогенератора включва самия носещ корпус, в който е монтирана сърцевината, и ребра, здраво свързани към опорните рамки. Между тези два елемента са монтирани еластични части. Изработени са под формата на правоъгълни еластични призми. Между носещите платформи има проходни овални отвори.

Турбинен генератор на парна турбина

Това е един от видовете ротационни топлинни двигатели, които използват енергията на водната пара. Той удвоява топлинната енергия на парата в механична работа. В сравнение с бутална машина, парната турбина е много по-удобна за използване, икономична и компактна.

Когато самата пара тече през дюзите, тя потенциална енергиясе трансформира в кинетична, предавана директно на самите остриета. Набор от роторни лопатки и неподвижни дюзи се нарича степен на турбина, която може да бъде реактивна или активна.

Принципът на работа на това устройство е следният. Чрез паропровод прегрятата пара от котела се подава директно към парната турбина на самия турбогенератор. Именно тук голяма част от неговата топлинна енергия се превръща в механична работа. След това този отпадъчен продукт се изпраща в кондензатор при сравнително ниско ниво на температура и налягане. Има система от тръби, през които постоянно се изпомпва охладена вода. След контакт със студена повърхност, парата кондензира, превръщайки се във вода. Полученият кондензат се изпомпва и се подава в събирателен резервоар през специално проектиран нагревател и след това в парния котел. От това можем да заключим, че в парната турбина водата, парата и кондензатът образуват затворен цикъл. Загубата на пара и вода е съвсем незначителна, но се компенсира чрез добавяне на сурова вода в самата система, която предварително преминава през водопречиствател. Тук тя е подложена на специални химическа обработказа премахване на всички нежелани примеси.

Ефективност на турбогенератора

величина този параметъропределени от самия производител, а именно дизайна и броя на използваните активни материали. Но си струва да запомните, че само персоналът по поддръжката при нормална работа на турбогенератора може да увеличи коефициента полезно действиечрез минимизиране на определени загуби.

Ефективността на този агрегат е равна на отношението на изходната полезна мощност към мощността, подадена към турбогенератора от турбината. Този индикатор зависи от товара, носен от самото устройство. За много турбогенератори максималната стойност на този коефициент се намира непосредствено при самия товар, който е около 80-90% от номиналния. Това отговаря на напълно нормална работа на турбината в икономичен режим.

Изложба "Електро"

Това международно събитие е най-голямото не само в Русия, но и в страните от ОНД. Ще има изложение на електрообзавеждане за енергетика, автоматика, осветление и електротехника.

Всеки посетител на изложението Electro в Експоцентър ще може да види най-актуалните и иновативни разработки в този бранш, като се започне от производството на енергия и се стигне до нейното потребление.

Тук можете да научите по-подробно какво представлява турбогенераторът, неговата цел, видове, дизайн и принцип на работа. Това изложение събира водещи експерти и представители на големи индустрии от цял ​​свят всяка година в продължение на 25 години, за да обсъдят най- текущи проблемии да научите много интересни неща в тази индустрия.

Въведение

1. Технически данни

2. Устройство и работа на генератора

3. Инструкции за безопасност

Заключение

Библиография

Въведение

Турбогенераторите (TG) са основният тип генераторно оборудване, което осигурява над 80% от общото световно производство на електроенергия. В същото време TG са най-сложният тип електрически машини, които тясно съчетават проблемите на мощността, размерите, електромагнитните характеристики, нагряването, охлаждането, статичната и динамична якост на структурните елементи. Осигуряването на максимална експлоатационна надеждност и ефективност на ТГ е централен научно-технически проблем.

В местната турбогенераторна индустрия огромен принос за развитието на теорията, разработването на проблемите на изчисляването, проектирането и експлоатацията на ТГ направиха много учени, изследователи, дизайнери, сред които на първо място трябва да се отбележи Алексеев А.Е. Лутър Р.А., Костенко М.П., ​​Одинга А.И., Бергера А.Я., Комара Е.Г., Ефремова Д.В., Иванова Н.П., Глебова И.А., Казовски Е.Я., Еремина М.Я., Волдек А.И., Жерве Г.К., Важнова ИИ Сред чуждестранните експерти трябва да се отбележи Е. Видеман, В. Келенбергер, В. П. Шуйски, Г. Готер.

В същото време, въпреки огромното количество работа, извършена през последните десетилетия, въпросите за по-нататъшното развитие на теорията, развитието на по-напреднали технологии и проекти на TG, методите за изчисляване и изследванията не губят своята актуалност.

Турбогенераторът е синхронен генератор с невидими полюси, чиято основна функция е да преобразува механичната енергия при работа от парна или газова турбина в електрическа енергия при високи скоростивъртене на ротора (3000,1500 rpm). Механична енергияот турбината се преобразува в електрическа енергия с помощта на въртящо се магнитно поле, което се създава от ток с постоянно напрежение, протичащ в медната намотка на ротора, което от своя страна води до появата на трифазен променлив ток и напрежение в намотките на статора . В зависимост от охладителните системи турбогенераторите се делят на няколко вида: генератори с въздушно охлаждане, генератори с водородно охлаждане и генератори с водно охлаждане. Също така има комбинирани видове, например генератор с водородно-водно охлаждане (HWG). Турбогенераторът ТВВ-320-2 е предназначен за генериране на електрическа енергия в топлоелектрическа централа в пряка връзка с парната турбина К-300-240 на Ленинградския метален завод или Т-250-240 на Уралския турбомоторен завод.

1. Технически данни

Номиналните параметри на генератора при номинално налягане и температура на охлаждащата среда са дадени в табл. 1.

Основни параметри на охлаждащата среда

Водород в корпуса на статора

Дестилат в намотката на статора

Процесна вода в газови охладители

Процесна вода в топлообменниците на намотката на статора

Свръхналягане технологична водане трябва да има повече от свръхналягането на дестилата в намотката.

Допустимото отклонение се определя от температурата на дестилата.

Най велик допустима температураотделни компоненти на генератора и охлаждаща среда. Изолацията на намотките на генератора е клас "В".

Най-високата допустима температура на отделните компоненти на генератора и охлаждащата среда е посочена в табл. 2.

* Допуска се температурата на намотката на ротора да надвишава температурата на студения водород с не повече от 75.

Допустимата температура според съпротивителните температури, положени под клиновете на намотката на статора, не трябва да надвишава 75 между показанията на най-силно и най-слабо нагрятите съпротивителни термометри не трябва да надвишава 20 може да се уточни в съгласие с производителя за всяка конкретна машина след термични тестове .

Допълнителни технически данни

2. Устройство и работа на генератора

Обща функционална схема на работа

Генераторът е проектиран с директно охлаждане на намотката на статора с дестилирана вода (дестилат), а намотките на ротора и сърцевината на статора с водород, съдържащ се в газонепроницаем корпус.

Дестилатът в намотката на статора циркулира под налягането на помпите и се охлажда от топлообменници, разположени извън генератора.

Охлаждащият водород циркулира в генератора под действието на вентилатори, монтирани на вала на ротора и се охлажда от газови охладители, вградени в крайните части на корпуса на генератора.

Циркулацията на водата в газовите охладители и топлообменници се осъществява от помпи, разположени извън генератора.

Захранването с масло към опорните лагери и уплътненията на вала идва от маслената система на турбината.

За аварийно подаване на масло към опорните лагери и уплътненията на валовете при спиране на агрегата са монтирани резервни резервоари извън генератора.

Генераторът се възбужда от високочестотен индуктивен генератор чрез полупроводникови токоизправители.

Корпус на статора и фундаментни плочи

Завареният газонепроницаем корпус на статора се състои от средна част, която носи сърцевината с намотка, и две крайни части.

В крайните части има навиващи се челни части и газови охладители.

В крайната част от страната на възбудителя са монтирани крайните клеми на намотката - нулеви отгоре и линейни отдолу.

Механичната якост на корпуса е достатъчна, за да може статорът да издържи вътрешно налягане в случай на водородна експлозия без остатъчна деформация.

Външните щитове на статора са директно комбинирани с вътрешните щитове, към които са прикрепени щитовете на вентилатора.

Половинките на щита на вентилатора са изолирани от вътрешни щитовеи помежду си.

Конекторите на екраните са разположени в хоризонтална равнина.

В щитовете и в цевта на ротора има специални канали, през които охлаждащият газ навлиза в челните части на намотката на ротора.

Газоплътността на връзките между равнините на корпуса и външните панели се осигурява от гумена корда, залепена по дъното на жлебовете, фрезовани във външните панели.

За да влезете вътре в тялото, без да демонтирате външните панели, в долната му част е предвиден люк.

Преди да монтирате генератора върху основата, статорът лежи върху транспортни крака, заварени към корпуса.

Статорът се монтира върху основата с помощта на повдигащи рамена, които се отстраняват по време на транспортиране.

Основата на генератора и възбудителя са фундаментни плочи от стоманени листове. Те се монтират по време на монтажа върху вградени плочи и трайни облицовки и се запълват с бетон.

Основните шпилки се използват за закрепване на генератора към основата.

Основата за лагера на генератора е фундаментна плоча тип кутия.

Газови охладители

Генерираната в генератора топлина се отвежда от четири вертикални охладителя.

Всеки охладител се състои от биметални месингово-алуминиеви тръби с навити алуминиеви ребра.

Тръбите се навиват от двете страни в тръбни листове, към които са завинтени камери, уплътнени с гума и свързани с рамки.

Охладителите се вкарват в статора отгоре и се опират в крайните части на статора с горните си тръбни пластини.

Долните камери по отношение на корпуса на статора са уплътнени с гума по такъв начин, че да се осигури свободно топлинно разширение на охладителите във вертикална посока.

Подвижните капаци на водните камери ви позволяват да почиствате тръбите и да наблюдавате тяхното състояние, без да нарушавате херметичността на корпуса на статора.

Налягане и улуциприкрепени към долните капаци.

За освобождаване на въздух от горни камериохладителите са оборудвани с контролни дренажни тръби.

Всяка тръба преминава през една от охлаждащите тръби и долна камера, завършва с фланец, заварен към камерата.

Фланците са свързани към изходящи тръби с кранове, които трябва да бъдат постоянно отворени по време на работа на генератора с минимално изтичане на вода в дренажа.

Ядро на статора

Ядрото на статора е сглобено на клинове от сегменти от електротехническа стомана с дебелина 0,5 mm и разделено по оста вентилационни канализа пакети.

Повърхността на сегментите е покрита с изолационен лак.

Клиновете на ядрото на статора са заварени към напречните пръстени на корпуса.

Сгъстеното ядро ​​на статора е затегнато от притискащи пръстени, изработени от немагнитна стомана. Назъбената зона на външните опаковки е запечатана с притискащи пръсти, изработени от немагнитна стомана, монтирани между сърцевината и притискащите пръстени.

За да се намали електромагнитното изтичане на потоци от челните части на намотката на статора, под пръстените за налягане са монтирани медни екрани.

За да се намали предаването на вибрациите в периода на спиране на сърцевината към корпуса и основата, в клиновете на статора са направени надлъжни процепи, което създава еластична връзка между сърцевината на статора и корпуса.

Намотка на статора

Намотката на статора е трифазна, двуслойна, със скъсена стъпка, прътова, с разместване на елементарни проводници. Челните части на намотката са тип кошница. Пръчките за намотаване са изплетени от плътни и кухи елементарни изолирани проводници и закрепени в жлебовете на сърцевината със специални клинове.

За охлаждане на намотката през кухите проводници преминава дестилирана вода.

В краищата на прътите са запоени върхове за подаване на вода към кухите проводници. Върховете са запоени към прътите твърда спойкатип P Ср. Електрическа връзкаПръчките се оформят с помощта на медна скоба и клинове и се запояват с мека спойка тип POS.

Началото и краищата на намотката се извеждат през крайните клеми. Обозначаването на линейни и нулеви крайни клеми е посочено на монтажния чертеж, включен в комплекта експлоатационна документация.

За подаване и източване на охлаждаща вода от намотката на статора има пръстеновидни колектори, монтирани на изолатори. Връзката на колекторите с намотъчните пръти се осъществява чрез водни съединителни тръби от изолационен материал. Охлаждащата вода в намотката преминава през два пръта, пръти и клеми, свързани последователно. За контрол на пълненето на колекторите с вода и за обезвъздушаване от тях, в горните точки на колекторите са монтирани дренажни тръби, излизащи от корпуса на статора.

По време на работа дренажните тръби трябва да са отворени с минимален дренаж, за да се отстранява непрекъснато въздухът от охладителната система на намотката на статора. Проследяването на пропускливостта на дестилата в прътите на намотката на статора се извършва чрез измерване на температурата с термични съпротивления, поставени под клиновете във всеки жлеб на сърцевината на статора.

Роторът е изработен от единична изковка от специална стомана, осигуряваща механичната му здравина при всички режими на работа на генератора.

Намотката на ротора е изработена от медна лента със сребърна добавка. Охлаждането му се осъществява директно с водород по схема за самовентилация с всмукване на газ от пролуката на машината.

Дуралуминиевите клинове, които държат намотката в жлебовете, имат всмукателни и изходни отвори за охлаждащ газ, които съвпадат със страничните канали, фрезовани в намотките.

Изолацията на жлебовете и навивките на бобините е изработена от пресовано стъклено влакно, покрито с термоустойчив лак. Контактни пръстени, горещо монтирани върху изолирана от тях междинна втулка, са монтирани зад лагера от страната на възбудителя.

Токозахранващите пръти, разположени в централния отвор на ротора, са свързани към намотките и контактните пръстени с помощта на изолирани гъвкави гумии специални изолирани болтове, които имат уплътнения тип сандък, за да осигурят газонепроницаемост на ротора.

Роторните гуми, изработени от специална немагнитна стомана, имат горещо пресоване върху центровъчното заточване на цевта на ротора.

Бандажният пръстен се задържа срещу аксиални движения с пръстеновиден ключ и гайка, завинтени на върха на бандажа отвън.

За да се увеличи топлинното съпротивление на ротора срещу влиянието на токове с отрицателна последователност, затварящи се в краищата на цевта на ротора, върху изолацията на челните части на ротора се припокриват късосъединителни пръстени под формата на двуслойни медни гребени. навиване. Зъбите на гребените са разположени под клиновете в жлебове с навиване и в специални жлебове, фрезовани в големите зъби на цевта.

Челните части на намотката на ротора са изолирани от лентите и центриращите пръстени чрез изолационни сегменти.

Опорни лагери

Опорният лагер на генератора, монтиран от страната на възбудителя, е лагер тип щранг и има саморегулиращ се сачмен лагер.

Смазването на лагерите е принудително. Маслото се подава под свръхналягане от тръбопровода за налягане на турбинното масло.

Конструкцията на лагера осигурява дистанционно управление на температурата на бабитовата втулка и източване на маслото с помощта на съпротивителни термометри. Визуалният контрол на изтичането на маслото се извършва през стъклото в тръбата.

На удължената част на основата на лагерния щранг е монтирана четка, която служи за подаване на възбуждащ ток към контактните пръстени на ротора.

За да се елиминират лагерните токове, този лагер е изолиран от основата и от всички нефтопроводи.

На стойката на траверсната рамка е предвидено монтиране на изолирана от тялото четка, която се използва при измерване на изолационното съпротивление на намотката на ротора и за въвеждане на защита срещу двойна вериганамотки на ротора към корпуса.

Опорният лагер на генератора от страната на турбината се доставя от фабриката за турбини.

Уплътнения на вала

За да се предотврати изтичането на водород от статора, върху външните щитове на генератора са монтирани двукамерни крайни уплътнения на вала. При този тип уплътнение напълнената с Бабит обвивка постоянно се притиска към упорния пръстен на вала на ротора от налягането на затягащото масло и следва всички движения на ротора по оста.

Уплътняващото масло под налягане, надвишаващо налягането на газа в генератора, се подава в камерата под налягане и оттам, през отвори в обшивката, навлиза в пръстеновиден жлеб, обработен в бабитовия пълнеж на обшивката. След това маслото запълва радиалните жлебове и клиновидни скоси и, разпространявайки се в двете посоки от пръстеновидния жлеб, образува непрекъснат филм по време на въртене, който предотвратява изтичането на газ от корпуса на генератора.

Уплътнителните и маслените камери под налягане, образувани между корпуса и обшивката, са уплътнени с гумени корди, поставени в пръстеновидни жлебове на повърхността на обшивката.

За да се предпази вътрешната кухина на статора от проникване на масло, маслоуловителите са монтирани на външните екрани между уплътнението на вала и вътрешната кухина на статора, и допълнителни камерив щитовете на вентилаторите.

За да се елиминират лагерните токове, корпусът на уплътнението и масленият уловител от страната на възбудителя са изолирани от външния екран и маслопроводите.

Необходимото налягане на маслото за уплътняване и затягане се осигурява от регулатори, включени в системата за подаване на масло.

вентилация

Генераторът е вентилиран съгл затворен контур. Газът се охлажда от газови охладители, вградени в корпуса на статора. Необходимото налягане на газа се създава от два вентилатора, монтирани на вала на ротора.

3. Инструкции за безопасност

В електроцентрали, оборудвани с генератори с водородно охлаждане, спазвайте ведомствените разпоредби за безопасност.

Когато работи генератор с водородно охлаждане, водородът изтича до известна степен в атмосферата. Получената газова смесможе да се запали и ако съдържа пет или повече процента водород, може да експлодира.

За да елиминирате възможността от пожари и експлозии по време на монтажа, по време на подготовката за работа и по време на работа, вземете мерки да няма невентилирани обеми в близост до генератора, където може да проникне водород.

Когато вентилирате тези обеми, изключете възможността за навлизане на водород в блоковете на блока, работещ с искри или с висока температура.

Толерантност обслужващ персоналв корпуса на генератора, след като е бил напълно избутан въглероден двуокиси е извършен химичен анализ на въздуха.

Заключение

В момента електричеството се произвежда основно от топлоелектрически, хидравлични и атомни електроцентрали. От тях преобладаващо развитие получиха топлоелектрическите централи, което се обяснява със следното. Цената на електроенергията, произведена от водноелектрически централи, е значително по-ниска от цената на електроенергията, произведена от топлоелектрически централи. Но от гледна точка на капиталовложения водноелектрическите централи са няколко пъти по-скъпи от топлоелектрическите и се изграждат по-дълго. Следователно увеличаването на капацитета за покриване на непрекъснато нарастващите нужди от електроенергия е по-осъществимо чрез изграждането на топлоелектрически централи. В този случай, наред с по-бързото нарастване на енергийната наличност, нарастването на производителността на труда се ускорява във всички Национална икономика, което има допълнително въздействие върху намаляването на периода на изплащане на направените разходи генератор котел циркулация доставка на масло

Горното потвърждава уместността на инсталирането на турбогенератори в котелни, главно както за покриване на собствените нужди на котелните, така и за доставка на електроенергия на външни потребители.

Библиография

1. Braimeister L.G., Поздняков B.I., Теймуразян Ю.В. и др.“Ръководство за основен ремонт на турбогенератор ТВВ-320-2”, Москва: СПО ОРГРЕС, 1976г.

2. Федоров В.А., Смирнов В.М. "Опит в разработването, изграждането и въвеждането в експлоатация на малки електроцентрали", Москва: Теплоенергетика, № 1, 2000 г.

3. Кореннов B.E. „Замяна на ROU с турбина с обратно налягане - ефективно енергоспестяващо предприятие за котелни и топлоелектрически централи“, Москва: Индустриална енергия, № 7, 1997 г.

4. Бушуев В.В., Громов Б.Н., Доброхотов В.И. и др., "Научни, технически и организационно-икономически проблеми на въвеждането на енергоспестяващи технологии", Москва: Теплоенергетика, № 11, 1997 г.

5. Хрилев Л.С. "Основни насоки за развитие на централното отопление", Москва: Теплоенергетика, № 4, 1998 г.

6. Доброхотов В.И. "Енергоспестяване: проблеми и решения", Москва: Теплоенергетика, № 1, 2000 г.

И парна или газова турбина, която действа като задвижване. Терминът „турбогенератор“ е умишлено включен в името на GOST 533, за да се разграничат тези видове генератори от вертикалните генератори, използвани във връзка с хидравлични турбини GOST 5616 (използването на термините „турбогенератор“ и „водороден генератор“ за описание на отделни електрически генераторие неправилно). При електроцентралите се използва терминът турбинен агрегат.

Основната функция е да преобразува вътрешната енергия на работния флуид в електрическа чрез въртене на парна или газова турбина. Скоростта на въртене на ротора се определя от параметрите на използвания генератор от десетки хиляди оборота в минута (за синхронни генератори с възбуждане от постоянни магнити "НПК Енергодвижение") до 3000, 1500 об./мин (за синхронни генератори с възбуждане на роторни намотки). ).Механичната енергия от турбината се преобразува в електричество посредством въртящото се магнитно поле на ротора в статора... Роторното поле, което се създава или от монтирани на ротора постоянни магнити, или постоянен ток на напрежение, протичащ в медната намотка на ротора, води до появата на трифазно променливо напрежение и ток в намотките на статора. Колкото по-силно е полето на ротора, толкова по-голямо е напрежението и тока на статора, т.е. по-актуаленизтичане в намотките на ротора. В синхронните генератори с външно възбуждане напрежението и токът в намотките на ротора се създават от тиристорна система за възбуждане или възбудител - малък генератор на вала на главния генератор. Като част от турбогенераторите се използват генератори, които имат цилиндричен ротор, монтиран на два плъзгащи лагера, в опростена форма прилича на увеличен генератор пътнически автомобил. Произвеждат се 2-полюсни (3000 об/мин), 4-полюсни (1500 об/мин както в АЕЦ Балаково) и многополюсни машини в зависимост от мястото на експлоатация и технологични изисквания. За охлаждане на такива генератори се използват следните методиохлаждане на намотката: течност - през кожуха на статора; течност - с директно охлаждане на намотките; въздух; водород (по-често се използва в атомни електроцентрали).

История

Един от основателите на ABB, Чарлз Браун, построява първия турбогенератор през 1901 г. Това беше 6-полюсен генератор с мощност 100 kVA.

Появата на мощни парни турбини през втората половина на 19 век доведе до необходимостта от високоскоростни турбогенератори. Първото поколение на тези машини имаше стационарна магнитна система и въртяща се намотка. Но този дизайн има редица ограничения, едно от тях е ниската мощност. В допълнение, роторът на генератор с изпъкнал полюс не е в състояние да издържи на големи центробежни сили.

Основният принос на Чарлз Браун за създаването на турбогенератора е изобретяването на ротора, при който неговата намотка (намотка на възбуждане) се вписва в прорези, които водят до механична обработкаизковки Вторият принос на Чарлз Браун към турбогенератора е разработването на ламиниран цилиндричен ротор през 1898 г. И в крайна сметка през 1901 г. той построява първия турбогенератор. Този дизайн се използва в производството на турбогенератори и до днес.

Видове турбогенератори

В зависимост от охладителната система турбогенераторите се разделят на няколко вида: с въздушно охлаждане, с маслено охлаждане, с водородно охлаждане и с водно охлаждане. Има и комбинирани типове, например генератори с водородно-водно охлаждане.

Има и специални турбогенератори, например локомотивни, които служат за захранване на осветителните вериги и радиостанцията на парен локомотив. В авиацията турбогенераторите служат като допълнителни бордови източници на електроенергия. Например, турбогенераторът TG-60 работи на авиационен двигател, взет от компресора сгъстен въздух, осигуряваща задвижване на трифазен генератор за променлив ток 208 волта, 400 херца, номинална мощност 60 kVA*A.

Бяха разработени и свръхмощни турбогенератори KGT-20 и KGT-1000, базирани на свръхпроводимост.

Проектиране на турбогенератор

Генераторът се състои от два ключови компонента - статор и ротор. Но всеки от тях съдържа голямо числосистеми и елементи. Роторът е въртящ се компонент на генератора и е подложен на динамични механични натоварвания, както и на електромагнитни и топлинни. Статорът е неподвижен компонент на турбогенератора, но също така е обект на значителни динамични натоварвания- вибрации и въртящ момент, както и електромагнитни, термични и високоволтови.

Възбуждане на ротора на генератора

Първоначално (стимулиращо) D.C.Роторът на генератора се захранва към него от възбудителя на генератора. Обикновено възбудителят е коаксиално свързан чрез еластичен съединител с вала на генератора и е продължение на системата турбина-генератор-възбудител. Макар и на едро ЕлектроцентралаПредвидено е и резервно възбуждане на ротора на генератора. Такова възбуждане възниква от отделен патоген. Такива DC възбудители се задвижват от своя AC двигател. трифазен токи се включват като резерв във веригата на няколко турбинни агрегата наведнъж. От възбудителя постоянен ток се подава към ротора на генератора чрез плъзгащ контакт през четки и контактни пръстени. Съвременните турбогенератори използват тиристорни системи за самовъзбуждане.

Турбинните генератори са основната машина в света за генериране на електричество с променлив ток. За първи път трифазни токови турбогенератори с цилиндричен ротор се появяват през 1900-1901 г. След това те се развиват бързо както в дизайна, така и в нарастването на единичния капацитет. Най-големите турбогенератори в периода 1900-1920 г. са шестполюсни поради ограничените възможности на металургията да произвежда изковки за ротори. През 1920 г. най-мощният за това време е произведен в САЩ

Ориз. 6.2. Модел на турбогенератор с мощност 1200 MW със скорост на въртене 3000 об/мин в Костромската държавна районна електроцентрала

турбогенератор с мощност 62,5 MW, скорост на въртене 1200 об/мин. Произведени са биполярни турбогенератори с мощност само до 5,0 MW.

След 1920 г. основно развитие получават дву- и четириполюсните турбогенератори. Единичният капацитет на тези машини нараства бързо. Водещите страни в производството на турбогенератори са били и остават Англия, Германия, Русия, САЩ, Франция, Швейцария, Япония.

Първият турбогенератор у нас с мощност 500 kW е произведен през 1924 г. от завод Електросила. През същата година са произведени още два турбогенератора с мощност 1500 kW. Тези първи машини послужиха като основа за създаването през следващите години на серия от турбогенератори с мощност от 0,5 до 24 MW при скорост на въртене 3000 rpm. За 1926 и 1927г Произведени са 29 такива турбогенератора. Тези машини са създадени под ръководството на изключителния производствен инженер A.S. Шварц.

В началото на 30-те години в завода "Електросила" е създадена нова серия турбогенератори с мощност от 0,75 до 50 MW. От съществено значение беше фактът, че при създаването на тази серия беше широко използван опитът на Западна Европа и САЩ в строителството на турбогенератори. В сравнение с предишната серия беше възможно да се намали масата на медта в намотката на статора с 30%, а електрическата стомана с 10-15%. В същото време, трудоемкостта на машинното производство беше намалена. Всички електромагнитни, термични, вентилационни и механични изчисления бяха извършени с помощта на нови изчислителни методи. Автомобилите са направени от домашни материали. Още до 1 януари 1935 г. в местните топлоелектрически централи са инсталирани 12 такива турбогенератора с мощност от 50 MW всеки.

Въз основа на най-новата серия турбогенератори бяха извършени разработки и започна производството на високоскоростни турбо двигатели с мощност от 1 до 12 MW със скорост на въртене 3000 об / мин за турбокомпресори и турбокомпресори.

От особено значение е цикълът на научноизследователска и развойна дейност, чиято кулминация е производството през 1937 г. на най-мощния турбогенератор в света, 100 MW със скорост на въртене 3000 rpm и индиректно въздушно охлаждане. Основните трудности бяха свързани с ротора. Металурзите се справиха със създаването на изковки големи размериизработени от висококачествена стомана, а производителите на електрически машини - с механичната си обработка - изискваха изключително висока точност.

Под ръководството на R.A. Лутер и А.Е. Алексеев извърши изчисления и разработи проекти за предвоенни серии турбогенератори и отделни машини.

В следващите години имаше нужда от разработване на турбогенератори с по-висока мощност - 200 и 300, а в следващите години 500, 800, 1000 и дори 1200 MW при скорост на въртене 3000 об / мин (фиг. 6.2). Основните проблеми при създаването на турбогенератори с такава мощност се създават от ограничението на диаметъра на ротора и разстоянието между неговите опори. В първия случай ограничението се дължи на механична якост, а във втория случай на вибрации. При тези условия се постига увеличаване на мощността чрез използването на по-интензивни методи за охлаждане, което позволява да се увеличи плътността на тока в намотките. Трудността в този случай се състои в необходимостта не само да се поддържа, но и леко да се увеличи ефективността, както и да се намалят вибрациите. Всичко това изискваше много голямо количество теоретични и експериментални изследвания, създаване на експериментални машини и изграждане на уникални тестови стендове.

Изследванията, разработката и производството на мощни турбогенератори са извършени в СССР в три завода: Електросила (Ленинград), Електротяжмаш (Харков) и Сибелектромаш (Новосибирск). Всеки завод създаде свои собствени дизайни и технологични процеси.

В завода "Електросила" за първи път в световната практика беше предложено и усвоено водородно охлаждане на ротори с всмуквания и дефлектори, както и водно охлаждане на намотката на статора. Цялата работа е извършена първоначално под ръководството на главния инженер на завода D.V. Ефремов, главните дизайнери E.G. Комар и Н.П. Иванов, а след това и главен инженер Ю.В. Арошидзе, главен конструктор на турбогенератори Г.М. Хуторецки и ръководителят на научната, техническата и развойната работа на завода L.V. Курилович. Водородът е по-добър хладилен агент от въздуха. Използването на водород започва с турбогенератор със 100 MW, 3000 rpm, който е произведен през 1946 г. Той има индиректно водородно охлаждане за намотките на ротора и статора. Съвсем естествено е, че системата за охлаждане на ядрото на статора е по принцип същата като при въздушното охлаждане. Необходим е преход от индиректно охлаждане на намотките към директно охлаждане. Намотките на ротора имаха диагонални канали, водородът се доставяше в тях чрез всмуквания и се отстраняваше от дефлектори. Всмукателните отвори и дефлекторите са клинове за закрепване на намотката с профилни отвори за преминаване на газ. С увеличаване на мощността беше необходимо увеличаване на налягането на водорода. Така газът беше в пряк контакт с медта на ротора. Пръчките на намотката на статора бяха направени от кухи медни проводници, между които бяха положени плътни проводници. Водата, протичаща през кухите проводници, осигурява директно охлаждане на намотката на статора.

За радикално намаляване на вибрациите на корпусите на машината е използвана еластична връзка между сърцевината и тялото. Това беше постигнато с помощта на надлъжни прорези в правоъгълните ребра, върху които е монтирана сърцевината.

Особени трудности възникнаха при създаването на турбогенератор с мощност 800 MW. Поради много големите електродинамични сили и условията на работа, близки до резонансните, обичайните методи за закрепване на челните части на намотките се оказаха неприемливи. Монолитното закрепване беше постигнато с помощта на нови закрепващи материали: мек материал, който се оформя при стайна температура, т.е. по време на производствения процес на машината и втвърдяване при повишени температури, както и самосвиващи се Mylar корди.

Под ръководството на А.Б. Шапиро и И.А. KadiOgly разработи оригинални турбогенератори с още по-интензивно водно охлаждане на намотките на ротора и статора, ядрото на статора и някои структурни елементи. Първият турбогенератор с пълно водно охлаждане с мощност 63 MW и скорост на въртене 3000 об/мин е пуснат в експлоатация през 1969 г. Впоследствие са направени още три такива машини. През 1980 г. е включен турбогенератор с мощност 800 MW и скорост на въртене 3000 об/мин. Впоследствие заработиха още четири машини. В техния дизайн освен шахтата се подава и отвежда вода. Водата от неподвижна тръба навлиза в зоната на оформения пръстен на ротора и се задържа там от центробежни сили. След това водата отива към долните клеми на намотките от правоъгълни проводници с отвори и под въздействието на центробежни сили навлиза в горните клеми и дренажния пръстен. Такава система се нарича собствено налягане. Трябва да се отбележи, че в целия свят водата се подава и отстранява от намотката на ротора през отвори във вала, което прави дизайна много сложен и по-малко надежден. Предимството на този клас турбогенератори е изключването на водород и запълването на корпуса с въздух при атмосферно налягане.

В завода "Електротяжмаш" (Харков) разработването и производството на турбогенератори с мощност 200, 300 и 500 MW и скорост на въртене 3000 об / мин бяха извършени от главния конструктор на завода Л.Я. Станиславски, заместник-главният дизайнер V.S. Килдишев, главен инженер Н.Ф. Озерни и ръководителят на производството И.Г. Гринченко. Методите за изчисляване на турбогенераторите, особено крайната зона, са разработени от ръководителя на отдела на Института по електродинамика на Академията на науките на Украинската ССР I.M. Постников.

Машината с мощност 200 MW има ротор с водородно охлаждане и статор с водно охлаждане. Турбогенераторът с мощност 300 MW използва директно водородно охлаждане както за намотките на ротора, така и на статора. Роторът използва аксиално-радиална вентилация. В сърцевината на статорната намотка са положени тънкостенни стоманени тръби, през които преминава газ.В турбогенераторите с мощност 500 MW намотките на статора и ротора са оформени от кухи и плътни проводници. Водата се подава и отстранява от намотката на ротора през отвори в линията на вала.

В завода Sibelektrotyazhmash (Новосибирск) е усвоен турбогенератор с мощност 500 MW и скорост на въртене 3000 об / мин с маслено охлаждане на намотката и сърцевината на статора и водно охлаждане на намотката на ротора. Цилиндър, направен от стъклена лента, се вкарва в отвора на статора и се закрепва херметически в щитовете. Маслото от едната страна на статора преминава към другата през канали в намотките и през аксиални отвори в сърцевината. Водата навлиза в намотката на ротора през линията на вала. Напрежението на намотката на статора е 35 kV, което значително улеснява подаването на ток от генератора към повишаващия трансформатор.

Решаващ принос в организацията на производството, методите на изчисление, технологичните процеси и дизайна на разглежданите уникални турбогенератори има P.E. Базунов, К.Ф. Потехин и К.И. Масленников.

Значителна работа беше извършена в завода за турбогенератори Lysva (Lysva, Пермска област) в областта на турбогенераторите със средна мощност. Особено висока оценка получиха синхронните двуполюсни двигатели с мощност 630-12 500 kW, напрежение 6 и 10 kV. Използват се в задвижвания на маслени помпи за магистрални нефтопроводи, нагнетатели за магистрални газопроводи, вентилатори за доменни пещи, газови компресори за химически заводи и др. Разработката им е завършена през 1980 г.

В сравнение с предишната серия, теглото на двигателите от новата серия е намалено с 1,5-2 пъти, ефективността е увеличена с 0,5-2%, трудоемкостта на производството е намалена с 1,5 пъти и обемът на производство е увеличена 3 пъти без увеличаване на производствената площ. По отношение на техническото си ниво двигателите надминават най-добрите световни стандарти. Най-значимият принос в изчисленията и дизайна на двигателите е на Е.Ю. Флейман и В.П. Глазков, а в системите за възбуждане - S.I. Логинов.

Обобщавайки историческото развитие на турбогенераторите в следвоенните години, трябва да се отбележи успехът на научно-техническата дейност на екипи от няколко фабрики, в резултат на които бяха създадени и пуснати в производство турбогенератори с различни конструкции. Наличието на различни конструкции обаче усложнява проектирането и изграждането на електроцентрали, монтажните, пусково-наладъчните и ремонтните дейности, както и осигуряването на резервни части. Следователно в рамките на една страна става желателно да се произвеждат машини с един дизайн.В чуждестранната практика (Франция, Англия, Швеция, Швейцария) този проблем се решава чрез сливане на електротехнически фирми и специализиране на производството. В нашата страна, за да се създаде единна унифицирана серия турбогенератори за всички инсталации, беше разработена и внедрена подробна програма за изследване и развитие на машини от една серия (научен ръководител И. А. Глебов, заместник-научен ръководител Я. Б. Данилевич, гл. дизайнер Г. М. Хуторецки, главен технолог Ю. В. Петров). Изискванията към новата серия са формулирани с участието на специалисти от страните членки на Съвета за икономическа взаимопомощ. Серията се основава на турбогенератори с водородно охлаждане, произведени от асоциацията Electrosila, тъй като техният брой е най-голям и има положителен опит в работата им в целия диапазон на мощност от 63 до 800 MW при скорост на въртене 3000 об / мин. Разработването на турбогенератори от една унифицирана серия започва през 1990 г.

Най-големите постижения на чуждестранни компании в областта на турбогенераторите включват следното. Компанията Alstom-Atlantic произведе серия от четириполюсни турбогенератори с мощност 1600 MVA за атомни електроцентрали; Максималната мощност на четириполюсните турбогенератори за атомните електроцентрали на Siemens е около 1300 MV ∙A. АББ усвои производството на турбогенератори с мощност 1500 MV∙A, 1800 об/мин, 60 Hz и турбогенератори с мощност 1230 MV∙A, 3000 об/мин, 50 Hz. Американски и японски компании произвеждат турбогенератори с най-висока мощност от около 1100 MW A - Всички компании, с изключение на Siemens, използват водородно-водно охлаждане - Siemens използва водно охлаждане за намотките не само на статори, но и на ротори.

Необходимо е да се обърне внимание на непрекъснато нарастващото производство на турбогенератори

Ориз. 6.3. Общ изглед на ударен турбогенератор (инерционно устройство за съхранение на енергия)

1,1,3 - лагер, статор и роторен вал съответно на 200 MW турбогенератор; 4,5.6 - лагер, вал, корпус на маховика, съответно; 7 - асинхронен двигател; 8 - фундаментни салове

средна мощност - до 250 MW за ТЕЦ с комбиниран цикъл (две газови турбини и една парна).

През последните години започна използването на газови инсталации с комбиниран цикъл. Тъй като максималната мощност на газовите турбини в момента е 150-200 MW, газовата система с комбиниран цикъл с мощност 450-600 MW се състои от три блока: два с газови турбини и един с пара. Тъй като такива агрегати изискват турбогенератори с относително ниска мощност (150-200 MW), те се върнаха към въздушно охлаждане, за да опростят дизайна си. Първият турбогенератор с въздушно охлаждане с мощност 150 MW и скорост на въртене 3000 об/мин е произведен за Северозападната ТЕЦ през 1996 г. в АД Електросила.

Турбогенераторите с краткотраен удар принадлежат към специален клас. Те се използват за тестване на превключватели, за експериментални инсталации за термоядрен синтез на базата на токамаци, големи плазматрони, инсталации за масово ускоряване и др. За експериментален токамак със свръхсилно поле бяха използвани четири биполярни турбогенератора с мощност 200 MW (242 MVA). разработени и произведени. Такива турбогенератори са създадени за първи път в световната практика (фиг. 6.3). Те използват индиректно въздушно охлаждане. С цел намаляване на габаритите генераторите се изработват с повишено насищане на магнитопровода. На общ вал с генератора има инерционен акумулатор, направен на базата на ротор на турбогенератор с мощност 800 MW. Съхранената енергия в генератора е 100, а в маховика - 800 MJ. Специфичният енергиен интензитет на ротора на генератора е 5, а този на маховика е 10 J/g.Продължителността на импулса е 5 s. По време на освобождаването на натрупаната енергия скоростта на въртене се намалява до 70%. Така се използва 50% от енергията. Специфичният разход на акумулирана енергия е най-нисък в сравнение с разхода на енергия на други видове запомнящи устройства. Количеството енергия може да се увеличи до 2500 MJ чрез използване на по-здрава стомана и увеличаване на диаметъра на маховика. Инсталацията се стартира от асинхронен двигател с навит ротор на вала на блока или честотен преобразувател, захранван от мрежата. И.А. Глебов, Е.Г. Кашарски и Ф.Г. Рутберг разработва методи за изчисление и извършва технически изследвания различни опциии тяхното сравнение, обосновка на дизайна на турбогенератора за разлика от дизайна на хидрогенератора, използван в чуждестранната практика. Проектът е изпълнен от G.M. Хуторецки, а металургичните проблеми бяха решени от A.M. Шкатова.

Трябва да се отбележи, че в началото на 20-те години на ХХ век. Руски учени М.П. Костенко и П.Л. Капица проектира и внедри първия шоков генератор за създаване на силни магнитни полета.

В Томския политехнически институт, под ръководството и с прякото участие на G.A. Сипаилов е създадена научна школа в областта на генерирането на електрически машини с импулсна мощност в автономни режими. Проведени са множество изследвания, разработени са изчислителни методи и са създадени редица импулсни генератори. Оригиналните решения включват генератори на електрически машини с ламиниран ротор с невидими полюси и импулсно усилване на възбуждането поради намагнитване в асиметрични режими с последователно превключване на намотките на статора и ротора.

Фундаментално ново направление са свръхпроводящите турбогенератори, които имат 2 пъти по-малка маса и загуби. Съвсем естествено е, че първоначално са създадени експериментални свръхпроводящи машини с ниска мощност (синхронни, еднополярни, постоянен ток).

Във ВНИИелектромаш са създадени следните свръхпроводящи машини: колекторен двигател с постоянен ток 3 kW, синхронен генератор с мощност

Ориз. 6.4. Стенд за изпитване със свръхпроводящ турбогенератор с мощност 20 MV∙A (в центъра на снимката)

18 kW, униполярен генератор с ток 10 kA при напрежение 24 V и синхронен генератор с мощност 1200 kW. Първите четири машини са създадени под ръководството и с прякото участие на В.Г. Новицки и В. Н. Шахтарин. G.G. също има значителен принос за разработването и изпълнението на 3 kW DC мотор. Бортов. Под ръководството на V.V. е разработен и произведен синхронен генератор с мощност 1200 kW. Домбровски.

Първият генератор със средна мощност (20 MP A) е създаден във VNIIelektromash през 1979 г. (Фиг. 6.4) . Машината беше подробно разгледана и тествана на щанда на института и по време на работа в Лененерго. Роторът има намотка от ниобий-титанова сплав. Охлажда се от течен хелий (4,2 K), който постъпва в ротора през неподвижна тръба в централния отвор на вала. Връщането на хелий в газообразно състояние също става през вала. За да предпази свръхпроводящата намотка от топлинен приток от външната среда, роторът има три цилиндъра, пространството между които е вакуумирано.

Научноизследователската и развойната работа на Всесъюзния научноизследователски институт по електромеханика (VNIIEM) доведе до създаването на редица свръхпроводящи машини. Първата машина беше с мощност 600 вата. Това беше генератор със свръхпроводяща възбуждаща намотка на статора и трифазна намотка на ротора. Следващата машина беше 25 kW колекторен електродвигател, а след това 100 kW генератор на променлив ток със свръхпроводящ индуктор, криомотор с променлив ток 200 kW със стационарен криостат, модел на синхронни генератори с въртящ се криостат, уникален синхронен индукционен двигател с предаване на въртящия момент без механични съединения на машините . Ръководител, организатор на производството и съизпълнител на научноизследователска и развойна дейност беше N.N. Шереметиевски. Основният разработчик на свръхпроводящи индуктори беше A.S. Веселовски и котви - A.M. Рубенраут.

Създател на синхронен свръхпроводящ генератор с невидими полюси с мощност 200 kW в завода на Харковския електротяжмаш беше V.G. Данко.

Във Физико-техническия институт ниски температури(FTINT, Харков) инициатор, организатор и научен ръководител на цялата работа в областта на използването на явлението свръхпроводимост беше B.I. Веркин. Произведенията на Ю.А. бяха от съществено значение за изследването, разработването и изпълнението на машини. Кириченко, А.В. Погорелова и Г.В. Гаврилова.

Във ФТИНТ са създадени: криотурбинен генератор с мощност 200 kW със стационарна възбудителна намотка и топла въртяща се арматура, турбогенератор с мощност 2 и 3 MW със свръхпроводящи ротори (съвместно с асоциация „Електросила“). Последните две машини са създадени с участието на специалисти от сдружение Електросила И.Ф. Филипова и И.С. Житомирски. Много работа е извършена в областта на еднополярните свръхпроводящи машини: 100 kW дисков арматурен двигател, 150 kW цилиндрична роторна машина и след това двигатели с мощност 325 и 850 kW.

Значителен принос в теорията и методите за изчисляване на електрически машини, използващи явлението свръхпроводимост, направиха учени от Московския авиационен институт A.I. Бертинов, Б.Л. Алиевски, Л.К. Ковальов и др.

В генератор 20 MV A външният цилиндър на ротора е при стайна температура, вътрешният е при температура на течен хелий, а средният е 70 K. Намотката се формира от намотки на състезателна писта с различна ширина и се върти в хелиева вана, образувана от вътрешния цилиндър и крайните части. Поради много високия MMF, няма нужда да се използва стомана за ротора. При тези условия статорът може да бъде направен без прорези. което увеличава количеството мед и мощност приблизително 2 пъти. За ниска външна магнитна индукция в статора се използва феромагнитен екран. Изследванията, разработването на изчислителни методи и технологични процеси, производство и изпитване бяха извършени под ръководството и с прякото участие на I.A. Глебова, Я.Б. Данилевич, А.А. Кършова, Л.И. Чубраева и В.Н. Шахтарина.

И.А. Глебов беше научен ръководител, Я.Б. Дакилевич - главен дизайнер, А.А. Каримов - автор на нови методи за механични изчисления, L.I. Чубраев - специалист, отговорен за изработката на статора и изпитването на свръхпроводящия турбогенератор в електроенергийната система. В.Н. Шахтарин е специалистът, отговорен за разработването и производството на ротора. Тъй като ниските температури се получават с помощта на криогенна технология, творческото участие в разработването и тестването на генератор от 20 MVA от специалисти от Научноизследователския институт Geliymash I.P. Вишнева, А.И. Краузе беше много важен.

И.П. Вишнев извършва разработването и надзора на работата по създаването на устройства за криогенно оборудване, A.I. Krause извърши въвеждане в експлоатация и тестване на криогенни устройства. От особено значение беше участието им в работата по определяне на минималната продължителност на охлаждане на ротора, допустима при условията на механична якост на неговите елементи.

Под ръководството на I.F. Филипов като разработчик на методи за изчисляване на топлофизичните процеси и ръководител на работата по създаването на уникален криогенен стенд и Г.М. Хуторецки, като главен конструктор в асоциацията „Електросила“, създаде свръхпроводящ турбогенератор с мощност 300 MW и скорост на въртене 3000 об./мин. Статорът и роторът са успешно тествани при температура на течен азот. Недостатъчната газонепроницаемост на външния цилиндър обаче не ни позволи да имаме необходимия вакуум и да достигнем проектния режим с течен хелий.

Свръхпроводящите турбогенератори принадлежат към бъдещото поколение турбогенератори. В редица страни се работи в тази посока.

САЩ, западноевропейските страни и Япония постигнаха значителен напредък в областта на изследването и разработването на свръхпроводящи електрически машини. Най-големи успехи в областта на свръхпроводящите турбогенератори постигнаха Япония и САЩ. В Германия са създадени основните елементи на свръхпроводящ турбогенератор с мощност 800 MVA В Япония има национална програма с крайна цел завладяване на световния пазар в областта на турбогенераторното строителство, базирано на използването на феномена на свръхпроводимост. В момента в Япония се произвеждат три свръхпроводящи турбогенератора с мощност от 70 MVA всеки. Най-големите постижения в областта на униполярните свръхпроводящи машини включват резултатите от работата на английската компания IRD (униполярен двигател с мощност 2,42 MW).

Горният преглед в областта на свръхпроводимите машини и преди всичко турбогенераторите показва, че страната ни е на челни места в света.