Bir turbojeneratörün çalışma prensibi. Turbojeneratör. Turbojeneratör ünitesi. Güvenlik talimatları

giriiş

Turbojeneratörler (TG), toplam küresel elektrik üretiminin %80'inden fazlasını sağlayan ana üretim ekipmanı türüdür. Aynı zamanda TG en karmaşık türdür elektrikli makineler Yapı elemanlarının güç, boyut, elektromanyetik özellikler, ısıtma, soğutma, statik ve dinamik mukavemet sorunlarını yakından birleştiren. TG'nin maksimum operasyonel güvenilirliğini ve verimliliğini sağlamak, merkezi bir bilimsel ve teknik sorundur. Aynı zamanda, son on yılda gerçekleştirilen çok sayıda çalışmaya rağmen, teorinin daha da geliştirilmesi, daha ileri teknolojilerin ve TG tasarımlarının geliştirilmesi, hesaplama yöntemleri ve araştırma konuları alaka düzeyini kaybetmiyor.

Turbojeneratör, ana işlevi, çalışma halindeki mekanik enerjiyi bir buhar veya gaz türbininden elektrik enerjisine dönüştürmek olan, çıkıntısız kutuplu bir senkron jeneratördür. yüksek hızlar rotor dönüşü (3000,1500 rpm). Mekanik enerji Türbinden gelen döner bir mekanizma kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülür. manyetik alan Rotorun bakır sargısında akan doğru voltaj akımının yarattığı, bu da üç fazlı bir akımın ortaya çıkmasına neden olur. alternatif akım ve stator sargılarındaki voltaj. Soğutma sistemlerine bağlı olarak, turbojeneratörler çeşitli türlere ayrılır: hava soğutmalı, hidrojen soğutmalı jeneratörler ve su soğutmalı jeneratörler. Ayrıca orada kombine tiplerörneğin hidrojen-su soğutmalı bir jeneratör (HWG). Turbojeneratör TVV-320-2 üretmek için tasarlanmıştır elektrik enerjisi Leningrad Metal Fabrikası'nın K-300-240 buhar türbini veya Ural Turbomotor Fabrikası'nın T-250-240'ı ile doğrudan bağlantılı bir termik santralde.

Egzersiz yapmak

a) elektrik devresinin spesifikasyonlara, uygulama kapsamına uygun olarak tasarımı ve çalışma prensibi;

b) sarma diyagramı.

Bir seçenek seçin

a) tablo 1.1'e göre seçilmiştir

Tablo 1.1

b) Tablo 1.2 ve 1.3'e göre seçilmiştir

Tablo 1.2

Tablo 1.3

Turbojeneratörler

2.1 Turbojeneratör- bir türbinle birlikte çalışan senkron bir jeneratör. Ana işlev, bir buhar veya gaz türbininin dönme mekanik enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektir. Rotor hızı 3000, 1500 rpm. Türbinden gelen mekanik enerji, statordaki rotorun dönen manyetik alanı sayesinde elektrik enerjisine dönüştürülür. Rotorun bakır sargısında akan doğru voltaj akımının oluşturduğu rotor alanı, üç fazlı bir elektrik akımının oluşmasına neden olur. alternatif akım voltajı ve stator sargılarındaki akım. Rotor alanı ne kadar güçlü olursa, statordaki voltaj ve akım da o kadar büyük olur. daha güncel Rotor sargılarında sızıntı. Rotor sargılarındaki voltaj ve akım, bir turbojeneratörün şaftındaki küçük bir jeneratör olan bir tristör uyarma sistemi veya uyarıcı tarafından oluşturulur. Turbojeneratörler iki kaymalı yatak üzerine monte edilmiş silindirik bir rotora sahiptir; basitleştirilmiş haliyle büyütülmüş bir jeneratöre benzerler Yolcu aracı. 2 kutuplu (3000 d/dk), 4 kutuplu (Balakovo NGS'de olduğu gibi 1500 d/dk) üretilmekte olup, yüksek dönüş hızlarına ve buna bağlı problemlere sahiptirler. Bir turbojeneratörün sargılarını soğutma yöntemlerine göre ayırt edilirler: su soğutmalı (üç su), hava soğutmalı ve hidrojen soğutmalı (daha sıklıkla nükleer santrallerde kullanılır).

Soğutma sistemine bağlı olarak turbojeneratörler çeşitli türlere ayrılır: hava soğutmalı, yağ soğutmalı, hidrojen soğutmalı ve su soğutmalı. Hidrojen-su soğutmalı jeneratörler gibi kombine türleri de vardır. Ayrıca bir buharlı lokomotifin aydınlatma devrelerine ve radyo istasyonuna güç sağlamaya hizmet eden lokomotifler gibi özel turbojeneratörler de vardır. Havacılıkta, turbojeneratörler ek yerleşik elektrik kaynağı olarak hizmet vermektedir. Örneğin TG-60 turbojeneratörü, kompresörden alınan bir uçak motoru üzerinde çalışır. sıkıştırılmış hava 208 volt, 400 hertz, nominal gücü 60 kVA*A olan üç fazlı alternatif akım jeneratörü için tahrik sağlar.

Turbojeneratör tasarımı

Jeneratör iki temel bileşenden oluşur: stator ve rotor. Ama her biri içerir Büyük sayı Sistemler ve unsurlar. Rotor, jeneratörün dönen bir bileşenidir ve dinamik mekanik yüklerin yanı sıra elektromanyetik ve termal yüklere de maruz kalır. Stator, turbojeneratörün sabit bir bileşenidir ancak aynı zamanda önemli dinamik yükler- titreşim ve torkun yanı sıra elektromanyetik, termal ve yüksek voltaj. Başlangıç ​​(uyarıcı) DC Jeneratör rotoru, jeneratör uyarıcısından ona beslenir. Tipik olarak uyarıcı, elastik bir bağlantıyla jeneratör şaftına eş eksenli olarak bağlanır ve türbin-jeneratör-uyarıcı sisteminin bir devamıdır. Büyük olmasına rağmen güç istasyonları Jeneratör rotorunun yedek uyarımı da sağlanır. Böyle bir uyarılma ayrı bir patojenden meydana gelir. Bu tür DC uyarıcılar AC motorları tarafından çalıştırılır. üç fazlı akım ve aynı anda birkaç türbin ünitesinin devresine yedek olarak dahil edilir. Uyarıcıdan, fırçalar ve kayma halkaları aracılığıyla kayan bir kontak vasıtasıyla jeneratör rotoruna doğru akım sağlanır. Modern turbojeneratörler tristör kendi kendini uyarma sistemlerini kullanır.

Turbojeneratörün çalışması

Çıkıntılı olmayan kutuplu rotorlar (Şekil 10 ve 11) kullanılır. senkron makineler yüksek güç, dönme hızı n = 1500÷3000 dev/dak. Çıkıntılı kutuplu rotor tasarımına sahip, bu tür dönme hızlarına sahip yüksek güçlü makinelerin imalatı, rotorun mekanik mukavemeti ve kutupların ve alan sargılarının sabitlenmesi nedeniyle imkansızdır.

Çıkıntısız kutuplu rotorlar esas olarak buhar türbinlerine doğrudan bağlantı için tasarlanmış senkron jeneratörlere sahiptir. Bu tür makinelere turbojeneratörler denir. Termik santrallere yönelik turbojeneratörler 3000 devir/dakika dönüş hızına ve iki kutuplu olup, nükleer enerji santralleri- 1500 rpm ve dört kutuplu. Türbin jeneratörünün rotoru masif, sağlam bir çelik dövmeden yapılmıştır. Yüksek güçlü turbojeneratörlerin rotorları için yüksek kaliteli krom-nikel veya krom-nikel-molibden çeliği kullanılır. Mekanik dayanım koşullarına göre, 3000 rpm dönme hızında rotor çapı 1,2-1,25 m'yi geçmemelidir Gerekli mekanik sağlamlığı sağlamak için rotorun aktif uzunluğu 6,5 m'den fazla olmamalıdır.

İncirde. 10. dan Genel form ve Şek. 11 - bir turbojeneratörün iki kutuplu rotorunun kesiti.

Rotorun dış yüzeyinde, içine alan sargı bobinlerinin yerleştirildiği dikdörtgen oluklar frezelenmiştir. Sargı, kutup bölümünün yaklaşık üçte birine yerleştirilmemiştir ve bu kısım, içinden jeneratörün manyetik akısının ana kısmının geçtiği büyük diş olarak adlandırılan kısmı oluşturur. Bazen büyük dişte havalandırma kanalları oluşturacak oluklar açılır. Uyarma sargısına etki eden büyük merkezkaç kuvvetleri nedeniyle, manyetik olmayan metal takozlar kullanılarak oluklara sabitlenir. Manyetik olmayan takozlar, diş doygunluğuna neden olabilecek ve net akıyı azaltabilecek yuva sızıntısı manyetik akılarını azaltır. Büyük dişin olukları manyetik takozlarla kapatılmıştır. Sargının ön kısımları rotor bantlarıyla sabitlenmiştir. Rotor sargısı B veya F sınıfı izolasyona sahiptir.Alan sargısından gelen kablolar rotor üzerindeki kayma halkalarına bağlanır. Rotor ekseni boyunca, tüm uzunluğu boyunca, dövme parçanın orta kısmının malzemesini incelemeye ve dövme parçayı tehlikeli iç gerilimlerden kurtarmaya yarayan merkezi bir delik açılır. İncirde. Şekil 12'de turbojeneratörün genel görünümü gösterilmektedir. Turbojeneratörlerde damper sarımının işlevi masif rotor gövdesi ve takozlar tarafından gerçekleştirilir.

Çıkık kutuplu rotora sahip turbojeneratörlere ek olarak, yüksek hızlı, yüksek güçlü senkron motorlar - turbomotorlar - üretilmektedir.

Statordaki rotorun dönen manyetik alanı sayesinde. Rotor üzerine monte edilerek oluşturulan rotor alanı kalıcı mıknatıslar Bakır rotor sargısında akan doğru gerilim akımı, stator sargılarında üç fazlı alternatif gerilim ve akımın ortaya çıkmasına neden olur. Rotor alanı ne kadar güçlü olursa, statordaki voltaj ve akım da o kadar büyük olur. Rotor sargılarında daha fazla akım akar. Harici uyarmalı senkron turbojeneratörlerde, rotor sargılarındaki voltaj ve akım, bir tristör uyarma sistemi veya turbojeneratörün şaftındaki küçük bir jeneratör olan uyarıcı tarafından oluşturulur. Turbojeneratörler, büyütülmüş bir binek otomobil jeneratörünü anımsatan basitleştirilmiş bir biçimde, iki kaymalı yatak üzerine monte edilmiş silindirik bir rotora sahiptir. İşletme yerine ve Müşteri ihtiyacına göre 2 kutuplu (3000 d/dk), 4 kutuplu (Balakovo NGS'de olduğu gibi 1500 d/dk) ve çok kutuplu makineler üretilmektedir. Turbojeneratörün sargılarını soğutma yöntemlerine göre ayırt edilirler: stator ceketi aracılığıyla sıvı soğutma ile; sargıların sıvıyla doğrudan soğutulması ile; hava soğutmalı; hidrojen soğutmalı (daha çok nükleer santrallerde kullanılır).

Hikaye

ABB'nin kurucularından Charles Brown, 1901 yılında ilk turbojeneratörü inşa etti. 100 kVA gücünde 6 kutuplu bir jeneratördü.

19. yüzyılın ikinci yarısında güçlülerin ortaya çıkışı Buhar türbinleri yüksek hızlı turbojeneratörlere olan ihtiyacı doğurdu. Bu makinelerin ilk nesli sabit bir manyetik sisteme ve dönen bir sargıya sahipti. Ancak bu tasarımın bir takım sınırlamaları var, bunlardan biri düşük güç. Ek olarak, çıkıntılı kutuplu bir jeneratörün rotoru büyük merkezkaç kuvvetlerine dayanamaz.

Charles Brown'un turbojeneratörün yaratılmasına ana katkısı, sargısının (uyarma sargısı) ortaya çıkan yuvalara oturduğu rotorun icadıydı. işleme dövmeler Charles Brown'un turbojeneratöre ikinci katkısı, 1898'de lamine silindirik rotorun geliştirilmesiydi. Ve sonunda 1901'de ilk turbojeneratörü yaptı. Bu tasarım bugüne kadar turbojeneratörlerin üretiminde kullanılmaktadır.

Turbojeneratör türleri

Soğutma sistemine bağlı olarak turbojeneratörler çeşitli türlere ayrılır: hava soğutmalı, yağ soğutmalı, hidrojen soğutmalı ve su soğutmalı. Hidrojen-su soğutmalı jeneratörler gibi kombine türleri de vardır.

Ayrıca bir buharlı lokomotifin aydınlatma devrelerine ve radyo istasyonuna güç sağlamaya hizmet eden lokomotifler gibi özel turbojeneratörler de vardır. Havacılıkta, turbojeneratörler ek yerleşik elektrik kaynağı olarak hizmet vermektedir. Örneğin, TG-60 turbojeneratör, uçak motoru kompresöründen alınan basınçlı havayla çalışarak, 60 kVA*A nominal güce sahip, 208 volt, 400 hertz'lik üç fazlı bir alternatif akım jeneratörü için tahrik sağlar.

Turbojeneratör tasarımı

Jeneratör iki temel bileşenden oluşur: stator ve rotor. Ancak her biri çok sayıda sistem ve unsur içerir. Rotor, jeneratörün dönen bir bileşenidir ve dinamik mekanik yüklerin yanı sıra elektromanyetik ve termal yüklere de maruz kalır. Stator, bir turbojeneratörün sabit bir bileşenidir, ancak aynı zamanda titreşim ve burulma gibi önemli dinamik yüklerin yanı sıra elektromanyetik, termal ve yüksek voltaj yüklerine de maruz kalır.

Jeneratör rotorunun uyarılması

Jeneratör rotorunun ilk (uyarıcı) doğru akımı, jeneratör uyarıcısından ona sağlanır. Tipik olarak uyarıcı, elastik bir bağlantıyla jeneratör şaftına eş eksenli olarak bağlanır ve türbin-jeneratör-uyarıcı sisteminin bir devamıdır. Her ne kadar büyük enerji santralleri jeneratör rotorunun yedek uyarılmasını da sağlıyorsa da. Böyle bir uyarılma ayrı bir patojenden meydana gelir. Bu tür doğru akım uyarıcıları, kendi üç fazlı alternatif akım elektrik motoruyla çalıştırılır ve aynı anda birkaç türbin ünitesinin devresine yedek olarak dahil edilir. Uyarıcıdan, fırçalar ve kayma halkaları aracılığıyla kayan bir kontak vasıtasıyla jeneratör rotoruna doğru akım sağlanır. Modern turbojeneratörler tristör kendi kendini uyarma sistemlerini kullanır.

"Turbojeneratör" makalesi hakkında bir inceleme yazın

Edebiyat

• Voldek A.I. Elektrikli makineler. Enerji. L.1978
• Büyük Turbo Jeneratörlerin Çalıştırılması ve Bakımı, Geoff Klempner ve Isidor Kerszenbaum, ISBN 0-471-61447-5, 2004

Notlar

Bağlantılar

Turbojeneratörü karakterize eden bir alıntı

Türbin jeneratörleri, alternatif akım elektriği üreten dünyanın birincil makinesidir. İlk kez 1900-1901'de silindirik rotorlu üç fazlı akım turbojeneratörleri ortaya çıktı. Bundan sonra hem tasarım hem de ünite kapasitelerinin büyümesinde hızla geliştiler. 1900-1920 dönemindeki en büyük turbojeneratörler, metalurjinin rotorlar için dövme parça üretme konusundaki sınırlı kapasitesi nedeniyle altı kutuplu olarak yapıldı. 1920'de o zamanın en güçlüsü ABD'de üretildi

Pirinç. 6.2. Kostroma Eyalet Bölgesi Elektrik Santrali'nde 3000 rpm dönüş hızına sahip 1200 MW'lık bir turbojeneratörün modeli

62,5 MW gücünde turbojeneratör, dönüş hızı 1200 rpm. Bipolar turbojeneratörler yalnızca 5,0 MW'a kadar güçle üretildi.

1920'den sonra iki ve dört kutuplu turbojeneratörler ana gelişmeyi aldı. Bu makinelerin birim kapasitesi hızla arttı. Turbojeneratör üretimi alanında önde gelen ülkeler İngiltere, Almanya, Rusya, ABD, Fransa, İsviçre ve Japonya olmuştur ve olmaya devam etmektedir.

Ülkemizde 500 kW kapasiteli ilk turbojeneratör 1924 yılında Elektrosila fabrikasında üretildi. Aynı yıl 1500 kW kapasiteli iki turbojeneratör daha üretildi. Bu ilk makineler, sonraki yıllarda 3000 rpm dönüş hızında 0,5 ila 24 MW güç aralığında bir dizi turbojeneratörün yaratılmasının temelini oluşturdu. 1926 ve 1927 için Bu tür 29 turbojeneratör yapıldı. Bu makineler seçkin üretim mühendisi A.S.'nin önderliğinde oluşturuldu. Schwartz.

30'lu yılların başında Elektrosila tesisinde 0,75 ila 50 MW kapasiteye sahip yeni bir turbojeneratör serisi oluşturuldu. Bu seriyi oluştururken Batı Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'nin turbojeneratör yapımındaki deneyiminin yaygın olarak kullanılması büyük önem taşıyordu. Önceki seriyle karşılaştırıldığında stator sargısındaki bakır kütlesini %30, elektrikli çeliği ise %10-15 oranında azaltmak mümkün oldu. Aynı zamanda makine imalatındaki emek yoğunluğu da azaldı. Tüm elektromanyetik, termal, havalandırma ve mekanik hesaplamalar yeni hesaplama yöntemleri kullanılarak yapıldı. Arabalar yerli malzemelerden yapıldı. Zaten 1 Ocak 1935'e kadar, yerli termik santrallere her biri 50 MW kapasiteli bu tür 12 turbojeneratör kuruldu.

En yeni turbojeneratör serisine dayanarak geliştirmeler yapıldı ve turboblowerlar ve turbokompresörler için 1 ila 12 MW gücünde, 3000 rpm dönüş hızına sahip yüksek hızlı turbo motorların üretimine başlandı.

1937 yılında dünyanın en güçlü turbojeneratörünün, 3000 rpm dönüş hızına ve dolaylı hava soğutmasına sahip 100 MW'ın üretimiyle sonuçlanan araştırma ve geliştirme döngüsü özellikle önemlidir. Ana zorluklar rotorla ilgiliydi. Metalurjistler dövme üretimiyle başa çıktılar büyük boyutlar yüksek kaliteli çelikten yapılmıştı ve elektrikli makine imalatçıları, mekanik işlemesi nedeniyle olağanüstü yüksek hassasiyet gerektiriyordu.

R.A.'nın önderliğinde. Luther ve A.E. Alekseev, savaş öncesi turbojeneratörler ve bireysel makineler için hesaplamalar yaptı ve tasarımlar geliştirdi.

Sonraki yıllarda, 3000 rpm dönüş hızında 200 ve 300 ve sonraki yıllarda 500, 800, 1000 ve hatta 1200 MW daha yüksek güçlü turbojeneratörler geliştirmeye ihtiyaç duyuldu (Şekil 6.2). Bu tür güce sahip turbojeneratörler oluştururken ana problemler, rotor çapının ve destekleri arasındaki mesafenin sınırlandırılmasından kaynaklanmaktadır. İlk durumda sınırlama mekanik dayanımdan, ikinci durumda ise titreşimlerden kaynaklanmaktadır. Bu koşullar altında daha yoğun soğutma yöntemlerinin kullanılmasıyla güç artışı sağlanmakta, bu da sargılardaki akım yoğunluğunun arttırılmasına olanak sağlamaktadır. Bu durumda zorluk, yalnızca bakımın değil, aynı zamanda verimliliğin biraz arttırılmasının yanı sıra titreşimlerin azaltılması ihtiyacında da yatmaktadır. Bütün bunlar çok büyük miktarda teorik ve deneysel araştırmayı, deneysel makinelerin oluşturulmasını ve benzersiz test tezgahlarının inşasını gerektiriyordu.

Güçlü turbojeneratörlerin araştırılması, geliştirilmesi ve üretimi SSCB'de üç fabrikada gerçekleştirildi: Elektrosila (Leningrad), Elektrotyazhmash (Kharkov) ve Sibelektromash (Novosibirsk). Her fabrika kendi tasarımlarını ve teknolojik süreçlerini yarattı.

Elektrosila fabrikasında dünya pratiğinde ilk kez, giriş ve deflektörlerle rotorların hidrojenle soğutulması ve stator sargısının su ile soğutulması önerildi ve üzerinde uzmanlaştı. Tüm çalışmalar başlangıçta tesisin baş mühendisi D.V.'nin rehberliğinde gerçekleştirildi. Efremov, baş tasarımcılar E.G. Komar ve N.P. Ivanov ve ardından baş mühendis Yu.V. Aroshidze, turbojeneratörlerin baş tasarımcısı G.M. Khutoretsky ve tesisin bilimsel, teknik ve geliştirme çalışmaları başkanı L.V. Kuriloviç. Hidrojen havadan daha iyi bir soğutucudur. Hidrojenin kullanımı 1946 yılında üretilen 100 MW'lık, 3000 rpm'lik bir turbojeneratörle başladı. Rotor ve stator sargıları için dolaylı hidrojen soğutması vardı. Stator çekirdeğinin soğutma sisteminin prensipte hava soğutmayla aynı olması oldukça doğaldır. Sargıların dolaylı soğutulmasından doğrudan soğutmaya geçiş gerekliydi. Rotor bobinleri çapraz kanallara sahipti, hidrojen bunlara girişlerden beslendi ve deflektörler tarafından uzaklaştırıldı. Girişler ve deflektörler, gaz geçişi için profil delikli sarımı sabitlemek için takozlardır. Artan güçle birlikte hidrojen basıncında da bir artış gerekliydi. Böylece gaz, rotorun bakırıyla doğrudan temas halindeydi. Stator sargı çubukları, aralarına katı iletkenlerin döşendiği içi boş bakır iletkenlerden yapılmıştır. İçi boş iletkenlerden akan su, stator sargısının doğrudan soğutulmasını sağladı.

Makine gövdelerinin titreşimlerini radikal biçimde azaltmak için çekirdek ile gövde arasında elastik bir bağlantı kullanıldı. Bu, çekirdeğin monte edildiği dikdörtgen nervürlerdeki uzunlamasına yarıklar kullanılarak elde edildi.

800 MW kapasiteli bir turbojeneratör oluştururken özellikle zorluklar ortaya çıktı. Çok büyük elektrodinamik kuvvetler ve rezonansa yakın çalışma koşulları nedeniyle, sarımların ön kısımlarını sabitlemeye yönelik olağan yöntemlerin kabul edilemez olduğu ortaya çıktı. Monolitik sabitleme, yeni sabitleme malzemeleri kullanılarak sağlandı: oda sıcaklığında oluşan yumuşak bir malzeme, yani. makinenin üretim süreci sırasında ve yüksek sıcaklıklarda sertleşmenin yanı sıra kendiliğinden büzüşen Mylar kordonlar.

A.B. Shapiro ve I.A. KadıOgly, rotor ve stator sargıları, stator çekirdeği ve bazı yapısal elemanlar için daha da yoğun su soğutmalı orijinal turbojeneratörler geliştirdi. 63 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip ilk tamamen su soğutmalı turbojeneratör 1969 yılında işletmeye alındı. Daha sonra bu tür üç makine daha yapıldı. 1980 yılında 800 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip bir turbojeneratör devreye alındı. Daha sonra dört makine daha çalışmaya başladı. Tasarımlarında şafta ek olarak su sağlanıyor ve boşaltılıyor. Sabit bir borudan gelen su, rotor üzerindeki şekillendirilmiş halkanın alanına girer ve orada merkezkaç kuvvetleri tarafından tutulur. Daha öte su akıyor delikli dikdörtgen tellerden bobinlerin alt terminallerine ve merkezkaç kuvvetlerinin etkisi altında üst terminallere ve boşaltma halkasına girer. Böyle bir sisteme öz basınç denir. Dünyanın her yerinde suyun rotor sargısına şafttaki deliklerden sağlandığı ve buradan çıkarıldığı, bunun da tasarımı çok karmaşık ve daha az güvenilir hale getirdiği unutulmamalıdır. Bu sınıftaki turbojeneratörlerin avantajı, hidrojenin hariç tutulması ve mahfazanın atmosferik basınçta hava ile doldurulmasıdır.

Elektrotyazhmash fabrikasında (Kharkov), 200, 300 ve 500 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip turbojeneratörlerin geliştirilmesi ve üretimi, L.Ya tesisinin baş tasarımcısı tarafından gerçekleştirildi. Stanislavsky, baş tasarımcı yardımcısı V.S. Kildishev, baş mühendis N.F. Ozerny ve üretim müdürü I.G. Grinchenko. Turbojeneratörlerin, özellikle de son bölgenin hesaplanmasına yönelik yöntemler, Ukrayna SSR I.M. Bilimler Akademisi Elektrodinamik Enstitüsü bölüm başkanı tarafından geliştirilmiştir. Postnikov.

200 MW'lık makinenin hidrojen soğutmalı bir rotoru ve su soğutmalı bir statoru vardır. 300 MW'lık turbojeneratör, hem rotor hem de stator sargıları için doğrudan hidrojen soğutmasını kullanıyor. Rotor eksenel-radyal havalandırmayı kullanır. Gazın geçtiği stator sargısının çekirdeğine ince duvarlı çelik borular döşenir.500 MW'lık turbojeneratörlerde stator ve rotor sargıları içi boş ve katı iletkenlerden oluşur. Su, şaft hattındaki deliklerden rotor sargısına beslenir ve buradan alınır.

Sibelektrotyazhmash fabrikasında (Novosibirsk), 500 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip, stator sargısının yağ soğutmalı ve rotor sargısının çekirdeğinin ve su soğutmalı bir turbojeneratörde ustalaştı. Stator deliğinin içine cam banttan yapılmış bir silindir yerleştirilir ve koruyuculara hava geçirmez şekilde sabitlenir. Statorun bir tarafından gelen yağ, sargı çubuklarındaki kanallardan ve çekirdekteki eksenel deliklerden diğer tarafa geçer. Su, şaft hattından rotor sargısına girer. Stator sargısının voltajı 35 kV'dur ve bu, jeneratörden yükseltici transformatöre akım beslemesini büyük ölçüde kolaylaştırır.

P.E., dikkate alınan benzersiz turbojeneratörlerin üretim organizasyonuna, hesaplama yöntemlerine, teknolojik süreçlerine ve tasarımlarına belirleyici bir katkı yaptı. Bazunov, K.F. Potekhin ve K.I. Maslennikov.

Lysva turbojeneratör tesisinde (Lysva, Perm bölgesi) turbojeneratörler alanında önemli çalışmalar yapıldı orta güç. 630-12.500 kW gücünde, 6 ve 10 kV voltajı olan senkron iki kutuplu motorlar özellikle büyük övgü aldı. Ana petrol boru hatları için yağ pompalarının tahriklerinde, ana gaz boru hatları için süperşarjörlerde, yüksek fırın körüklerinde, kimya tesisleri için gaz kompresörlerinde vb. kullanılırlar. Geliştirilmeleri 1980 yılında tamamlandı.

Önceki seriyle karşılaştırıldığında yeni serinin motorlarının ağırlığı 1,5-2 kat azaltılmış, verimlilik %0,5-2 artırılmış, imalattaki emek yoğunluğu 1,5 kat azaltılmış ve üretim hacmi Üretim alanı artırılmadan 3 kat artırıldı. Teknik seviye açısından motorlar en iyi dünya standartlarını aştı. Motorların hesaplamalarına ve tasarımlarına en önemli katkı E.Yu tarafından yapılmıştır. Fleyman ve V.P. Glazkov ve uyarma sistemlerinde - S.I. Loginov.

Savaş sonrası yıllarda turbojeneratörlerin tarihsel gelişimini özetlersek, çeşitli fabrika ekiplerinin bilimsel ve teknik faaliyetlerinin başarılarına dikkat edilmeli, bunun sonucunda çeşitli tasarımlarda turbojeneratörler yaratılıp üretime geçirilmiştir. Ancak farklı yapıların varlığı, enerji santrallerinin tasarımını ve inşasını, kurulum, işletmeye alma ve onarım işlerini ve ayrıca yedek parça teminini zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, tek bir ülkede tek tasarımlı makinelerin üretilmesi arzu edilir hale gelirken, yabancı uygulamalarda (Fransa, İngiltere, İsveç, İsviçre), bu sorun elektrik mühendisliği firmalarının birleştirilmesi ve üretimin uzmanlaştırılmasıyla çözülmektedir. Ülkemizde, tüm tesisler için tek bir birleşik turbojeneratör serisi oluşturmak amacıyla, tek serideki makineler için ayrıntılı bir araştırma ve geliştirme programı geliştirilmiş ve uygulanmıştır (bilimsel danışman I.A. Glebov, bilimsel danışman yardımcısı Ya.B. Danilevich, baş tasarımcı GM. Khutoretsky, baş teknoloji uzmanı Yu.V. Petrov). Yeni serinin gereklilikleri, Karşılıklı Ekonomik Yardım Konseyi'ne üye ülkelerden uzmanların katılımıyla formüle edildi. Seri, Electrosila derneği tarafından üretilen hidrojen soğutmalı turbojeneratörlere dayanıyordu, çünkü sayıları en fazlaydı ve 63 ila 800 MW arasındaki tüm güç aralığında 3000 rpm dönüş hızında çalışmalarında olumlu deneyimler vardı. Tek bir birleşik serinin turbojeneratörlerinin geliştirilmesi 1990 yılında başladı.

Yabancı şirketlerin turbojeneratörler alanındaki en büyük başarıları arasında aşağıdakiler yer almaktadır. Alstom-Atlantic şirketi, nükleer santraller için 1600 MVA kapasiteli bir dizi dört kutuplu turbojeneratör üretti; Siemens nükleer santralleri için dört kutuplu turbojeneratörlerin maksimum gücü yaklaşık 1300 MV ∙A'dır. ABB, 1500 MV∙A, 1800 rpm, 60 Hz kapasiteli turbojeneratörler ve 1230 MV∙A, 3000 rpm, 50 Hz kapasiteli turbojeneratörler üretiminde uzmanlaşmıştır. Amerikan ve Japon şirketleri yaklaşık 1100 MW A civarında en yüksek güce sahip turbojeneratörler üretiyor. - Siemens hariç tüm şirketler hidrojen-su soğutma kullanıyor - Siemens, sadece statorların değil rotorların sargıları için de su soğutma kullanıyor.

Her geçen gün artan turbojeneratör üretimine dikkat etmek gerekiyor

Pirinç. 6.3. Darbeli bir turbojeneratörün genel görünümü (ataletsel enerji depolama cihazı)

1,1,3 - sırasıyla 200 MW'lık bir turbojeneratörün yatağı, statoru ve rotor mili; 4,5.6 - sırasıyla yatak, mil, volan muhafazası; 7 - asenkron motor; 8 - temel salları

orta güç - kombine çevrimli termik santraller için (iki gaz türbini ve bir buhar) 250 MW'a kadar.

Son yıllarda kombine çevrim gaz santrallerinin kullanımına başlanmıştır. Gaz türbinlerinin maksimum gücü şu anda 150-200 MW olduğundan 450-600 MW kapasiteli kombine çevrim gaz sistemi ikisi gaz türbinli, biri buharlı olmak üzere üç bloktan oluşuyor. Bu tür üniteler nispeten düşük güçlü turbojeneratörler (150-200 MW) gerektirdiğinden, tasarımlarını basitleştirmek için hava soğutmaya geri döndüler. 150 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip ilk hava soğutmalı turbojeneratör, 1996 yılında JSC Elektrosila'da Kuzey Batı CHPP için üretildi.

Kısa süreli darbeli türbin jeneratörleri özel bir sınıfa aittir. Anahtarları test etmek, tokamaklara dayalı deneysel termonükleer füzyon kurulumları, büyük plazmatronlar, kütle hızlandırma kurulumları vb. için kullanılırlar. Süper güçlü bir alana sahip deneysel bir tokamak için, 200 MW (242 MVA) gücünde dört bipolar turbojeneratör vardı. geliştirildi ve üretildi. Bu tür turbojeneratörler dünya pratiğinde ilk kez yaratıldı (Şekil 6.3). Dolaylı hava soğutmasını kullanırlar. Boyutları azaltmak için jeneratörler, manyetik devrenin doygunluğu arttırılarak yapılır. Jeneratörle ortak bir şaft üzerinde, 800 MW gücünde bir turbojeneratörün rotoru temelinde yapılmış bir atalet akümülatörü bulunmaktadır. Jeneratörde depolanan enerji 100, volanda ise 800 MJ'dir. Jeneratör rotorunun özgül enerji yoğunluğu 5, volanın özgül enerji yoğunluğu ise 10 J/g'dir. Darbe süresi 5 s'dir. Biriken enerjinin serbest bırakılması sırasında dönüş hızı %70'e düşer. Böylece enerjinin %50'si kullanılır. Birikmiş enerjinin spesifik maliyeti, diğer depolama cihazlarının enerji maliyetiyle karşılaştırıldığında en düşüktür. Daha güçlü çelik kullanılarak ve volanın çapı arttırılarak enerji miktarı 2500 MJ'e çıkarılabilir. Kurulum, ünite şaftı üzerinde sargılı bir rotora sahip asenkron bir motor veya ağdan beslenen bir frekans dönüştürücü ile başlatılır. I.A. Glebov, E.G. Kasharsky ve F.G. Rutberg hesaplama yöntemleri geliştirdi ve teknik çalışmalar yaptı Çeşitli seçenekler ve bunların karşılaştırılması, yabancı uygulamalarda kullanılan hidrojeneratör tasarımının aksine turbojeneratör tasarımının gerekçesi. Proje G.M. Khutoretsky ve metalurjik sorunlar A.M. Shkatova.

XX yüzyılın 20'li yıllarının başında olduğu unutulmamalıdır. Rus bilim adamları M.P. Kostenko ve P.L. Kapitsa, güçlü manyetik alanlar yaratan ilk şok jeneratörünü tasarladı ve hayata geçirdi.

Tomsk Politeknik Enstitüsü'nde, G.A.'nın liderliğinde ve doğrudan katılımıyla. Sipailov, otonom modlarda darbeli güç üreten elektrikli makine üretimi alanında bilimsel bir okul kuruldu. Çok sayıda çalışma yapıldı, hesaplama yöntemleri geliştirildi ve çok sayıda puls üreteci oluşturuldu. Orijinal çözümler arasında, çıkıntısız kutuplu lamine rotorlu ve stator ve rotor sargılarının sıralı anahtarlanmasıyla asimetrik modlarda mıknatıslanma nedeniyle darbeli uyarım artışına sahip elektrikli makine jeneratörleri yer alıyor.

Temelde yeni bir yön, 2 kat daha az kütle ve kayıplara sahip süper iletken turbojeneratörlerdir. İlk başta deneysel düşük güçlü süper iletken makinelerin (senkron, tek kutuplu, doğru akım) yaratılması oldukça doğaldır.

VNIIelektromash'ta aşağıdaki süper iletken makineler oluşturuldu: 3 kW'lık bir DC komütatör motoru, güçlü bir senkron jeneratör

Pirinç. 6.4. 20 MV∙A gücünde süper iletken turbojeneratöre sahip test tezgahı (resmin ortasında)

18 kW, 24 V voltajda 10 kA akıma sahip tek kutuplu jeneratör ve 1200 kW gücünde senkron jeneratör. İlk dört makine, V.G.'nin liderliğinde ve doğrudan katılımıyla oluşturuldu. Novitsky ve V.N. Shakhtarin. G.G. ayrıca 3 kW DC motorun geliştirilmesine ve uygulanmasına da önemli katkılarda bulundu. Bortov. V.V.'nin öncülüğünde 1200 kW gücünde senkron jeneratör geliştirilmiş ve üretilmiştir. Dombrovsky.

İlk orta güç jeneratörü (20 MP A) 1979'da VNIIelektromash'ta oluşturuldu. (Şekil 6.4) . Makine, enstitünün standında ve Lenenergo'daki çalışma sırasında ayrıntılı olarak incelendi ve test edildi. Rotorun niyobyum-titanyum alaşımından yapılmış bir sargısı vardır. Şaftın merkezi deliğinde bulunan sabit bir tüp aracılığıyla rotora giren sıvı helyum (4,2 K) ile soğutulur. Helyumun gaz halinde geri dönüşü de şaft aracılığıyla gerçekleşir. Süper iletken sargıyı dış ortamdan gelen ısı akışından korumak için rotorda, aralarındaki boşluk boşaltılmış üç silindir bulunur.

All-Union Bilimsel Elektromekanik Araştırma Enstitüsü'ndeki (VNIIEM) araştırma ve geliştirme çalışmaları, bir dizi süper iletken makinenin yaratılmasıyla sonuçlandı. İlk makinenin gücü 600 watt'tı. Statorunda süper iletken alan sargısı ve rotorunda üç fazlı sargısı olan bir jeneratördü. Bir sonraki makine, 25 kW'lık bir komütatörlü elektrik motoru ve ardından süper iletken indüktörlü 100 kW'lık bir alternatif akım jeneratörü, sabit bir kriyostatlı 200 kW'lık bir alternatif akım kriyomotoru, dönen bir kriyostatlı model senkron jeneratörler, benzersiz bir senkron endüksiyonlu motordu. Makinelerin mekanik bağlantıları olmadan tork aktarımı. Üretimin yöneticisi, organizatörü ve araştırma ve geliştirmenin ortak yürütücüsü N.N. Sheremetyevsky. Süper iletken indüktörlerin ana geliştiricisi A.S. Veselovsky ve çapalar - A.M. Rubenraut.

Kharkov Elektrotyazhmash fabrikasında 200 kW gücünde senkron süper iletken çıkıntısız kutup jeneratörünün yaratıcısı V.G. Danko.

Fiziko-Teknik Enstitüsünde Düşük sıcaklık(FTINT, Kharkov) süperiletkenlik olgusunun kullanılması alanındaki tüm çalışmaların başlatıcısı, organizatörü ve bilimsel süpervizörü B.I. Verkin. Yu.A.'nın çalışmaları makinelerin araştırılması, geliştirilmesi ve uygulanması için çok önemliydi. Kirichenko, A.V. Pogorelova ve G.V. Gavrilova.

FTINT'te aşağıdakiler oluşturuldu: sabit uyarma sargılı ve sıcak dönen armatürlü 200 kW'lık bir kriyotürbin jeneratörü, süper iletken rotorlu 2 ve 3 MW'lık bir turbojeneratör (Elektrosila birliğiyle birlikte). Son iki makine, Electrosila derneği I.F.'den uzmanların katılımıyla oluşturuldu. Filippova ve I.S. Zhitomirsky. Tek kutuplu süperiletken makineler alanında pek çok çalışma yapılmıştır: 100 kW'lık disk armatür motoru, 150 kW'lık silindirik rotorlu makine ve ardından 325 ve 850 kW'lık motorlar.

Süperiletkenlik olgusunu kullanarak elektrikli makineleri hesaplama teorisine ve yöntemlerine önemli bir katkı, Moskova Havacılık Enstitüsü A.I.'den bilim adamları tarafından yapıldı. Bertinov, B.L. Aliyevski, L.K. Kovalev ve ark.

20 MV A jeneratörde rotorun dış silindiri oda sıcaklığında, iç silindiri sıvı helyum sıcaklığında ve orta silindiri 70 K'dir. Sargı farklı genişliklerdeki yarış pisti bobinlerinden oluşur ve döndürülür. iç silindir ve uç kısımlardan oluşan bir helyum banyosunda. MMF'nin çok yüksek olması nedeniyle rotor için çelik kullanılmasına gerek yoktur. Bu koşullar altında stator yarıksız hale getirilebilir. bu da bakır miktarını ve gücü yaklaşık 2 kat artırır. Düşük harici manyetik indüksiyon için statorda ferromanyetik bir ekran kullanılır. Hesaplama yöntemlerinin ve teknolojik süreçlerin araştırılması, geliştirilmesi, üretim ve testler I.A.'nın liderliğinde ve doğrudan katılımıyla gerçekleştirildi. Glebova, Ya.B. Danilevich, A.A. Karshova, L.I. Chubraeva ve V.N. Shakhtarina.

I.A. Glebov, Ya.B'nin bilimsel danışmanıydı. Dakilevich - baş tasarımcı, A.A. Karymov - yeni mekanik hesaplama yöntemlerinin yazarı L.I. Chubraev, statorun üretiminden ve güç sistemindeki süper iletken turbojeneratörün test edilmesinden sorumlu bir uzmandır. V.N. Shakhtarin, rotorun geliştirilmesinden ve üretiminden sorumlu uzmandır. Düşük sıcaklıklar kriyojenik teknoloji kullanılarak elde edildiğinden, Geliymash Araştırma Enstitüsü I.P. uzmanları tarafından 20 MVA'lık bir jeneratörün geliştirilmesine ve test edilmesine yaratıcı katılım. Vishneva, A.I. Krause çok önemliydi.

I.P. Vishnev, A.I. kriyojenik ekipman cihazlarının oluşturulmasına yönelik çalışmaların geliştirilmesini ve denetlenmesini gerçekleştirdi. Krause, kriyojenik cihazların devreye alınmasını ve test edilmesini gerçekleştirdi. Elemanlarının mekanik mukavemeti koşulları altında izin verilen minimum rotor soğutma süresini belirleme çalışmalarına katılımları özellikle önemliydi.

I.F.'nin liderliğinde. Filippov, termofiziksel süreçleri hesaplamak için yöntemlerin geliştiricisi ve benzersiz bir kriyojenik stand oluşturma çalışmalarının lideri olarak ve G.M. Elektrosila derneğinin baş tasarımcısı Khutoretsky, 300 MW gücünde ve 3000 rpm dönüş hızına sahip süper iletken bir turbojeneratör yarattı. Stator ve rotor sıvı nitrojen sıcaklığında başarıyla test edilmiştir. Ancak dış silindirin gaz sızdırmazlığının yetersiz olması, gerekli vakumu elde etmemize ve sıvı helyumla tasarım moduna ulaşmamıza izin vermedi.

Süperiletken turbojeneratörler gelecek nesil turbojeneratörlere aittir. Birçok ülkede bu yönde çalışmalar yürütülüyor.

ABD, Batı Avrupa ülkeleri ve Japonya, süper iletken elektrik makinelerinin araştırma ve geliştirmesi alanında önemli ilerlemeler kaydetti. Süperiletken turbojeneratörler alanında en büyük başarılar Japonya ve ABD tarafından elde edildi. Almanya'da 800 MVA kapasiteli süper iletken bir turbojeneratörün ana unsurları oluşturuldu.Japonya'da, turbojeneratör yapımı alanında dünya pazarını fethetmeyi amaçlayan, fenomenin kullanımına dayanan ulusal bir program var. süperiletkenlik. Şu anda Japonya'da her biri 70 MVA kapasiteli üç süper iletken turbojeneratör üretim aşamasındadır. Tek kutuplu süper iletken makineler alanındaki en büyük başarılar, İngiliz IRD şirketinin (2,42 MW gücünde tek kutuplu motor) çalışmalarının sonuçlarını içerir.

Başta turbojeneratörler olmak üzere süperiletken makineler alanında yukarıdaki inceleme ülkemizin dünyada ön sıralarda yer aldığını göstermektedir.

giriiş

1. Teknik veriler

2. Jeneratörün tasarımı ve çalıştırılması

3. Güvenlik talimatları

Çözüm

Kaynakça

giriiş

Turbojeneratörler (TG), toplam küresel elektrik üretiminin %80'inden fazlasını sağlayan ana üretim ekipmanı türüdür. TG'ler aynı zamanda yapısal elemanların güç, boyut, elektromanyetik özellikler, ısıtma, soğutma, statik ve dinamik mukavemet sorunlarını yakından birleştiren en karmaşık elektrik makineleri türüdür. TG'nin maksimum operasyonel güvenilirliğini ve verimliliğini sağlamak, merkezi bir bilimsel ve teknik sorundur.

Yerli turbojeneratör endüstrisinde, TG'lerin teorisinin geliştirilmesine, hesaplama konularının geliştirilmesine, tasarımına ve çalıştırılmasına büyük katkı, aralarında her şeyden önce Alekseev A.E.'nin de belirtildiği birçok bilim adamı, araştırmacı, tasarımcı tarafından yapılmıştır. Luther R.A., Kostenko M.P., Odinga A.I., Bergera A.Ya., Komara E.G., Efremova D.V., Ivanova N.P., Glebova I.A., Kazovsky E.Ya., Eremina M.Ya., Voldek A.I., Gervais G.K., Vazhnova yapay zeka Yabancı uzmanlar arasında E. Wiedemann, V. Kellenberger, V.P. Shuisky, G. Gotter belirtilmelidir.

Aynı zamanda, son on yılda gerçekleştirilen çok sayıda çalışmaya rağmen, teorinin daha da geliştirilmesi, daha ileri teknolojilerin ve TG tasarımlarının geliştirilmesi, hesaplama yöntemleri ve araştırma konuları alaka düzeyini kaybetmiyor.

Bir turbojeneratör, ana işlevi bir buhar veya gaz türbininden çalışırken mekanik enerjiyi yüksek rotor hızlarında (3000-1500 rpm) elektrik enerjisine dönüştürmek olan, çıkıntısız kutuplu bir senkron jeneratördür. Türbinden gelen mekanik enerji, rotorun bakır sargısında akan doğru voltaj akımı tarafından oluşturulan dönen bir manyetik alan kullanılarak elektrik enerjisine dönüştürülür ve bu da türbinde üç fazlı alternatif akım ve voltajın üretilmesine yol açar. stator sargıları. Soğutma sistemlerine bağlı olarak turbojeneratörler çeşitli tiplere ayrılır: hava soğutmalı jeneratörler, hidrojen soğutmalı jeneratörler ve su soğutmalı jeneratörler. Hidrojen-su soğutmalı jeneratör (HW) gibi kombine tipler de vardır. TVV-320-2 turbojeneratör, Leningrad Metal Fabrikası'nın K-300-240 buhar türbini veya Ural Turbomotor Fabrikası'nın T-250-240 buhar türbini ile doğrudan bağlantılı olarak bir termik santralde elektrik enerjisi üretmek üzere tasarlanmıştır.

1. Teknik veriler

Jeneratörün nominal parametreleri Nominal basınç Soğutma ortamlarının ve sıcaklıkları tabloda verilmiştir. 1.

Soğutma ortamının ana parametreleri

Stator mahfazasındaki hidrojen

Stator sargısında damıtılmış

Gaz soğutucularındaki proses suyu

Stator sargısı ısı eşanjörlerindeki proses suyu

Aşırı basınç proses suyu sargıda damıtma ürününün aşırı basıncından daha fazlası olmamalıdır.

İzin verilen sapma, damıtma ürününün sıcaklığına göre belirlenir.

En büyük izin verilen sıcaklık bireysel jeneratör bileşenleri ve soğutma ortamı. Jeneratör sargılarının yalıtımı "B" sınıfıdır.

Bireysel jeneratör bileşenlerinin ve soğutma ortamının izin verilen en yüksek sıcaklığı tabloda gösterilmiştir. 2.

* Rotor sargısının sıcaklığının soğuk hidrojenin sıcaklığını 75°C'den fazla aşmamasına izin verilir.

Stator sargısının takozları altına döşenen direnç sıcaklıklarına göre izin verilen sıcaklık, en çok ve en az ısıtılan direnç termometrelerinin okumaları arasında 75'i geçmemelidir, termal testlerden sonra her bir makine için üretici ile anlaşarak belirlenebilir .

Ek teknik veriler

2. Jeneratörün tasarımı ve çalıştırılması

Genel fonksiyonel çalışma diyagramı

Jeneratör, stator sargısının damıtılmış su (damıtılmış su) ile doğrudan soğutulması ve rotor sargılarının ve stator çekirdeğinin, gaz geçirmez bir mahfazanın içinde bulunan hidrojen ile doğrudan soğutulması ile tasarlanmıştır.

Stator sargısındaki distilat, pompaların basıncı altında dolaşır ve jeneratörün dışında bulunan ısı eşanjörleri tarafından soğutulur.

Soğutma hidrojeni, rotor miline monte edilmiş fanların etkisi altında jeneratörde dolaşır ve jeneratör mahfazasının uç kısımlarına yerleştirilmiş gaz soğutucuları tarafından soğutulur.

Gaz soğutucuları ve ısı eşanjörlerindeki su sirkülasyonu, jeneratörün dışında bulunan pompalar tarafından gerçekleştirilir.

Destek yataklarına ve salmastralara yağ beslemesi türbin yağ sisteminden gelir.

Ünitenin çalışma halindeki destek yataklarına ve salmastralara acil durum yağ beslemesi için yedek tanklar jeneratörün dışına monte edilir.

Jeneratör, yarı iletken redresörler aracılığıyla yüksek frekanslı bir indüktör jeneratörü tarafından uyarılır.

Stator muhafazası ve temel plakaları

Kaynaklı gaz sızdırmaz stator mahfazası, sarımlı çekirdeği taşıyan bir orta kısım ve iki uç kısımdan oluşur.

Uç kısımlarda sarım ön kısımları ve gaz soğutucuları bulunmaktadır.

Uyarıcı tarafındaki uç kısımda, sarımın uç terminalleri monte edilir - üstte sıfır ve altta doğrusal.

Muhafazanın mekanik mukavemeti, bir hidrojen patlaması durumunda statorun artık deformasyon olmadan iç basınca dayanabilmesi için yeterlidir.

Dış stator korumaları, fan korumalarının takıldığı iç korumalarla doğrudan birleştirilir.

Fan kalkanı yarıları yalıtımlıdır iç kalkanlar ve kendi aralarında.

Kalkanların konnektörleri yatay bir düzlemde bulunur.

Kalkanlarda ve rotor kovanında, soğutma gazının rotor sargısının ön kısımlarına girdiği özel kanallar bulunmaktadır.

Gövde düzlemleri ile dış paneller arasındaki bağlantıların gaz sızdırmazlığı, dış panellerde frezelenen olukların tabanı boyunca yapıştırılan kauçuk fitil ile sağlanmaktadır.

Dış panelleri sökmeden gövdenin içine girebilmek için alt kısmında bir kapak bulunmaktadır.

Jeneratörü temele monte etmeden önce stator, mahfazaya kaynaklanmış taşıma ayakları üzerinde durur.

Stator, nakliye sırasında çıkarılan kaldırma kolları kullanılarak temel üzerine monte edilir.

Jeneratörün ve uyarıcının temeli çelik saclardan yapılmış temel levhalardır. Montaj sırasında gömülü levhalara ve kalıcı kaplamalara monte edilirler ve betonla doldurulurlar.

Jeneratörü temele sabitlemek için temel saplamaları kullanılır.

Jeneratör yatağının tabanı kutu tipi bir temel levhasıdır.

Gaz soğutucuları

Jeneratörde üretilen ısı dört adet dikey soğutucu tarafından uzaklaştırılır.

Her soğutucu, haddelenmiş alüminyum kanatlı bimetalik, pirinç-alüminyum tüplerden oluşur.

Borular her iki taraftan, odaların cıvatalandığı, kauçukla kapatıldığı ve çerçevelerle bağlandığı boru levhaları halinde yuvarlanır.

Soğutucular statorun içine yukarıdan yerleştirilir ve üst boru plakaları ile statorun uç kısımlarına dayanır.

Stator mahfazasına göre alt bölmeler, soğutucuların dikey yönde serbest termal genleşmesi sağlanacak şekilde kauçukla kapatılmıştır.

Su odalarının çıkarılabilir kapakları, stator mahfazasının sıkılığını ihlal etmeden tüpleri temizlemenizi ve durumlarını izlemenizi sağlar.

Basınç ve drenaj boruları alt kapaklara yapıştırılmıştır.

Havayı boşaltmak için üst odalar Soğutucular kontrol drenaj boruları ile donatılmıştır.

Her tüp soğutma tüplerinden birinden geçti ve Alt bölme, hazneye kaynaklanmış bir flanşla biter.

Flanşlar, jeneratörün çalışması sırasında drenaja minimum su tahliyesi ile sürekli açık olması gereken musluklarla çıkış borularına bağlanır.

Stator çekirdeği

Stator çekirdeği, 0,5 mm kalınlığındaki elektrikli çelik parçalardan oluşan takozlar üzerine monte edilir ve eksen boyunca bölünür havalandırma kanalları paketler için.

Segmentlerin yüzeyi yalıtım verniği ile kaplanmıştır.

Stator çekirdeği takozları mahfazanın enine halkalarına kaynaklanmıştır.

Sıkıştırılmış stator çekirdeği, manyetik olmayan çelikten yapılmış basınç halkaları ile sıkılır. Dış paketlerin dişli alanı, çekirdek ile basınç halkaları arasına monte edilen, manyetik olmayan çelikten yapılmış basınç parmaklarıyla kapatılmıştır.

Stator sargısının ön kısımlarından elektromanyetik sızıntı akılarını azaltmak için basınç halkalarının altına bakır ekranlar yerleştirilmiştir.

Çekirdeğin durma süresi titreşimlerinin mahfazaya ve temele iletilmesini azaltmak için, stator takozlarında stator çekirdeği ile mahfaza arasında elastik bir bağlantı oluşturan uzunlamasına yarıklar yapılır.

Sabit sargı

Stator sargısı üç fazlı, iki katmanlı, kısaltılmış adımlı, çubuk tipi, temel iletkenlerin yer değiştirmesi ile. Sarımın ön kısımları sepet tipindedir. Sargı çubukları katı ve içi boş temel yalıtımlı iletkenlerden dokunmuştur ve çekirdeğin oluklarına özel takozlarla sabitlenmiştir.

Sargıyı soğutmak için içi boş iletkenlerden damıtılmış su geçer.

Çubukların uçlarında içi boş iletkenlere su sağlamak için uçlar lehimlenmiştir. Uçlar çubuklara lehimlenmiştir sert lehim P Ort. yazın Çubukların elektrik bağlantısı bakır kelepçe ve POS tipi yumuşak lehim ile lehimleme takozları ile gerçekleştirilir.

Sargının başlangıçları ve bitişleri uç terminallerden dışarı çıkarılır. Doğrusal ve sıfır uçlu terminallerin tanımı, operasyonel dokümantasyon setinde yer alan kurulum çiziminde belirtilmiştir.

Stator sargısına soğutma suyu sağlamak ve boşaltmak için yalıtkanların üzerine monte edilmiş halka toplayıcılar vardır. Kolektörlerin sarım çubuklarına bağlantısı, su bağlantı boruları ile gerçekleştirilir. İzolasyon malzemesi. Sargıdaki soğutma suyu seri bağlı iki çubuk, çubuk ve terminalden geçer. Kollektörlerin suyla doldurulmasını kontrol etmek ve havayı boşaltmak için kollektörlerin üst noktalarına stator mahfazasından dışarı çıkan drenaj boruları yerleştirilir.

Çalışma sırasında, stator sargısı soğutma sistemindeki havanın sürekli olarak uzaklaştırılması için drenaj tüpleri minimum drenajla açık olmalıdır. Stator sargı çubuklarındaki damıtma ürününün geçirgenliğinin izlenmesi, stator çekirdeğinin her bir oluğundaki kamaların altına yerleştirilen termal dirençlerle sıcaklığın ölçülmesiyle gerçekleştirilir.

Rotor, jeneratörün tüm çalışma modlarında mekanik dayanıklılığını sağlayan tek bir dövme özel çelikten yapılmıştır.

Rotor sargısı gümüş katkılı şerit bakırdan yapılmıştır. Soğutması, makinenin boşluğundan gaz girişi olan bir kendi kendine havalandırma şeması kullanılarak doğrudan hidrojen ile gerçekleştirilir.

Sargıyı oluklarda tutan duralumin takozlar, bobinlere frezelenmiş yan kanallarla çakışan soğutma gazı için giriş ve çıkış açıklıklarına sahiptir.

Bobinlerin oluk ve dönüş izolasyonu ısıya dayanıklı vernikle kaplanmış preslenmiş cam elyaftan yapılmıştır. Kendilerinden izole edilmiş bir ara burç üzerine sıcak monte edilmiş kontak halkaları, uyarıcı taraftaki yatağın arkasına monte edilir.

Rotorun merkezi deliğinde bulunan akım besleme çubukları, yalıtımlı kablolar kullanılarak sargıya ve kayma halkalarına bağlanır. esnek lastikler ve rotorun gaz sızdırmazlığını sağlamak için salmastra tipi contalara sahip özel yalıtımlı cıvatalar.

Özel manyetik olmayan çelikten yapılmış rotor lastikleri, rotor namlusunun merkezleme bilemesine sıcak presle geçme özelliğine sahiptir.

Bandaj halkası, dışarıdan bandajın burnuna vidalanan bir halka anahtar ve somun ile eksenel hareketlere karşı tutulur.

Rotor tamburunun uçlarında kapanan negatif dizili akımların etkisine karşı rotorun termal direncini arttırmak için, iki katmanlı bakır tarak şeklindeki kısa devre halkaları, rotorun ön kısımlarının yalıtımının üzerine üst üste bindirilir. sarma. Tarakların dişleri, kamaların altında, sargılı oluklarda ve namlunun büyük dişlerine frezelenmiş özel oluklarda bulunur.

Rotor sargısının ön kısımları yalıtım parçalarıyla bantlardan ve merkezleme halkalarından yalıtılmıştır.

Destek yatakları

Uyarıcı tarafına monte edilen jeneratör destek yatağı, yükseltici tipte bir yataktır ve kendi kendini hizalayan bilyalı bir yatağa sahiptir.

Rulman yağlaması zorunlu. Yağ, türbin yağı basınç hattından aşırı basınç altında beslenir.

Rulman tasarımı, rezistans termometreleri kullanılarak babbitt astarının ve tahliye yağının sıcaklığının uzaktan kontrol edilmesini sağlar. Yağ drenajının görsel kontrolü boru içindeki cam aracılığıyla gerçekleştirilir.

Yatak yükselticisinin tabanının uzatılmış kısmına, rotor kayma halkalarına uyarma akımı sağlamaya yarayan bir fırça travers monte edilmiştir.

Yatak akımlarını ortadan kaldırmak için bu yatak temelden ve tüm petrol boru hatlarından yalıtılmıştır.

Travers çerçevenin rafında, rotor sargısının izolasyon direncini ölçerken ve karşı koruma sağlamak için kullanılan, gövdeden izole edilmiş bir fırçanın montajı için hüküm bulunmaktadır. çift ​​devre rotor sargıları mahfazaya.

Türbin tarafı jeneratör destek yatağı türbin fabrikası tarafından tedarik edilir.

Mil contaları

Hidrojenin statordan kaçmasını önlemek için jeneratörün dış kalkanlarına iki odacıklı uç tipi mil yağ keçeleri takılmıştır. Bu tip contalarda Babbitt dolgulu astar, sıkma yağının basıncıyla sürekli olarak rotor milinin baskı halkasına doğru bastırılır ve rotorun eksen boyunca tüm hareketlerini takip eder.

Jeneratördeki gaz basıncını aşan bir basınç altında sızdırmazlık yağı, basınç odasına beslenir ve buradan, astardaki deliklerden, astarın Babbitt dolgusunda işlenmiş halka şeklindeki bir oluğa girer. Daha sonra yağ radyal olukları ve kama eğimlerini doldurur ve halka şeklindeki oluktan her iki yönde de yayılarak dönüş sırasında sürekli bir film oluşturarak jeneratör mahfazasından gaz sızıntısını önler.

Gövde ile astar arasında oluşturulan sızdırmazlık ve basınçlı yağ hazneleri, astarın yüzeyindeki halka şeklindeki oluklara yerleştirilen kauçuk fitiller ile sızdırmaz hale getirilir.

Statorun iç boşluğunu yağ girişinden korumak için, salmastra ile statorun iç boşluğu arasındaki dış kalkanlara ve fan kalkanlarındaki ek odalara yağ tutucular monte edilir.

Rulman akımlarını ortadan kaldırmak için, conta yuvası ve ikaz tarafındaki yağ tutucu, dış kalkandan ve yağ boru hatlarından izole edilmiştir.

Gerekli sızdırmazlık ve sıkıştırma yağı basıncı, yağ besleme sistemine dahil olan regülatörler tarafından sağlanır.

Havalandırma

Jeneratör aşağıdakilere göre havalandırılır: kapalı döngü. Gaz, stator mahfazasına yerleştirilmiş gaz soğutucuları tarafından soğutulur. Gerekli gaz basıncı, rotor miline monte edilmiş iki fan tarafından oluşturulur.

3. Güvenlik talimatları

Hidrojen soğutmalı jeneratörlerle donatılmış enerji santrallerinde departmanın güvenlik düzenlemelerine uyun.

Hidrojen soğutmalı bir jeneratör çalıştırıldığında, hidrojen bir miktar atmosfere sızar. Sonuç gaz karışımı tutuşabilir ve yüzde beş veya daha fazla hidrojen içeriyorsa patlayabilir.

Kurulum sırasında, çalışmaya hazırlık sırasında ve çalışma sırasında yangın ve patlama olasılığını ortadan kaldırmak için, jeneratörün yakınında hidrojenin nüfuz edebileceği havalandırılmamış hacimlerin bulunmamasını sağlayacak önlemler alın.

Bu hacimleri havalandırırken, kıvılcımla çalışan veya yüksek sıcaklığa sahip ünitenin ünitelerine hidrojen girme olasılığını ortadan kaldırın.

Hata payı servis personeli tamamen dışarı itildikten sonra jeneratör mahfazasına karbon dioksit ve gerçekleştirildi kimyasal analiz hava.

Çözüm

Şu anda elektrik çoğunlukla termik, hidrolik ve nükleer santrallerden üretiliyor. Bunlardan en öne çıkan gelişme şuydu: Termal enerji santralleri aşağıdaki gibi açıklanmaktadır. Hidroelektrik santrallerin ürettiği elektriğin maliyeti, termik santrallerin ürettiği elektriğin maliyetinden önemli ölçüde daha düşüktür. Ancak sermaye yatırımı açısından hidroelektrik santraller termik santrallere göre birkaç kat daha pahalıdır ve inşası daha uzun sürer. uzun zaman. Bu nedenle, giderek artan elektrik ihtiyacının karşılanması için kapasitenin arttırılması, termik santrallerin inşası yoluyla daha uygulanabilir olmaktadır. Bu durumda, enerji kullanılabilirliğinin daha hızlı artmasıyla birlikte, işgücü verimliliğindeki artış da hızlanır. Ulusal ekonomi Bu, oluşan maliyetlerin geri ödeme süresinin azaltılmasında ek bir etkiye sahiptir.jeneratör kazan sirkülasyon yağı temini

Yukarıdakiler, hem kazan dairelerinin kendi ihtiyaçlarını karşılamak hem de harici tüketicilere elektrik sağlamak için kazan dairelerine turbojeneratörlerin kurulmasının uygunluğunu doğrulamaktadır.

Kaynakça

1. Braimeister L.G., Pozdnyakov B.I., Teymurazyan Yu.V. vb. "Kılavuzu büyük yenileme turbojeneratör TVV-320-2", Moskova: SPO ORGRES, 1976.

2. Fedorov V.A., Smirnov V.M. "Küçük enerji santrallerinin geliştirilmesi, inşası ve devreye alınmasında deneyim", Moskova: Teploenergetika, No. 1, 2000.

3. Korennov B.E. "ROU'nun bir karşı basınç türbiniyle değiştirilmesi - kazan daireleri ve termik santraller için etkili bir enerji tasarrufu sağlayan girişim", Moskova: Endüstriyel Enerji, No. 7, 1997.

4. Bushuev V.V., Gromov B.N., Dobrokhotov V.I. ve diğerleri “Enerji tasarrufu sağlayan teknolojilerin tanıtılmasının bilimsel, teknik ve organizasyonel-ekonomik sorunları”, Moskova: Teploenergetika, No. 11, 1997.

5.Khrilev L.S. "Bölgesel ısıtmanın geliştirilmesinin ana yönleri", Moskova: Teploenergetika, No. 4, 1998.

6.Dobrokhotov V.I. "Enerji tasarrufu: sorunlar ve çözümler", Moskova: Teploenergetika, No. 1, 2000.

Ve tahrik görevi gören bir buhar veya gaz türbini. "Turbojeneratör" terimi, bu tür jeneratörleri, GOST 5616 hidrolik türbinlerle birlikte kullanılan dikey jeneratörlerden ayırmak için GOST 533 ismine kasıtlı olarak dahil edilmiştir ("turbojeneratör" ve "hidrojen jeneratörü" terimlerinin, bireysel elektrik jeneratörleri yanlış). Enerji santralleri söz konusu olduğunda türbin ünitesi terimi kullanılır.

Ana işlevi, bir buhar veya gaz türbinini döndürerek çalışma akışkanının iç enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmektir. Rotor dönüş hızı, kullanılan jeneratörün parametrelerine göre dakikada onbinlerce devirden (örneğin senkron jeneratörler 3000, 1500 rpm'ye kadar kalıcı mıknatıslar "NPK "Energodvizhenie") uyarılmasıyla (rotor sargılarının uyarılmasıyla senkron jeneratörler için) Türbinden gelen mekanik enerji, statordaki rotorun dönen manyetik alanı aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. Rotor üzerine sabit mıknatıslar yerleştirilerek veya rotorun bakır sargısından akan doğru gerilim akımıyla oluşturulan rotor alanı, stator sargılarında üç fazlı alternatif gerilim ve akımın ortaya çıkmasına neden olur. Statordaki voltaj ve akım ne kadar büyük olursa, rotor alanı o kadar güçlü olur, yani sargı rotorunda akan akım o kadar büyük olur.Harici uyarmalı senkron jeneratörlerde, rotor sargılarındaki voltaj ve akım bir tristör uyarma sistemi veya bir tristör uyarma sistemi tarafından oluşturulur. uyarıcı - ana jeneratörün şaftındaki küçük bir jeneratör.Turbojeneratörlerin bir parçası olarak, iki kaymalı yatak üzerine monte edilmiş silindirik bir rotora sahip jeneratörler kullanılır, basitleştirilmiş bir biçimde, büyütülmüş bir jeneratör binek arabasına benzer. İşletme yerine ve işletmeye göre 2 kutuplu (3000 d/dk), 4 kutuplu (Balakovo NGS'de olduğu gibi 1500 d/dk) ve çok kutuplu makineler üretilmektedir. teknolojik gereksinimler. Bu tür jeneratörleri soğutmak için kullanılırlar aşağıdaki yöntemler sargı soğutması: sıvı - stator ceketi aracılığıyla; sıvı - sargıların doğrudan soğutulmasıyla; hava; hidrojen (daha çok nükleer santrallerde kullanılır).

Hikaye

ABB'nin kurucularından Charles Brown, 1901 yılında ilk turbojeneratörü inşa etti. 100 kVA gücünde 6 kutuplu bir jeneratördü.

19. yüzyılın ikinci yarısında güçlü buhar türbinlerinin ortaya çıkışı, yüksek hızlı turbojeneratörlere olan ihtiyacı doğurdu. Bu makinelerin ilk nesli sabit bir manyetik sisteme ve dönen bir sargıya sahipti. Ancak bu tasarımın bir takım sınırlamaları var, bunlardan biri düşük güç. Ek olarak, çıkıntılı kutuplu bir jeneratörün rotoru büyük merkezkaç kuvvetlerine dayanamaz.

Charles Brown'un turbojeneratörün yaratılmasına ana katkısı, sargısının (uyarma sargısı) dövmenin işlenmesiyle elde edilen yuvalara oturduğu rotorun icadıydı. Charles Brown'un turbojeneratöre ikinci katkısı, 1898'de lamine silindirik rotorun geliştirilmesiydi. Ve sonunda 1901'de ilk turbojeneratörü yaptı. Bu tasarım bugüne kadar turbojeneratörlerin üretiminde kullanılmaktadır.

Turbojeneratör türleri

Soğutma sistemine bağlı olarak turbojeneratörler çeşitli türlere ayrılır: hava soğutmalı, yağ soğutmalı, hidrojen soğutmalı ve su soğutmalı. Hidrojen-su soğutmalı jeneratörler gibi kombine türleri de vardır.

Ayrıca bir buharlı lokomotifin aydınlatma devrelerine ve radyo istasyonuna güç sağlamaya hizmet eden lokomotifler gibi özel turbojeneratörler de vardır. Havacılıkta, turbojeneratörler ek yerleşik elektrik kaynağı olarak hizmet vermektedir. Örneğin, TG-60 turbojeneratör, uçak motoru kompresöründen alınan basınçlı havayla çalışarak, 60 kVA*A nominal güce sahip, 208 volt, 400 hertz'lik üç fazlı bir alternatif akım jeneratörü için tahrik sağlar.

Süperiletkenliğe dayalı ultra güçlü turbojeneratörler KGT-20 ve KGT-1000 de geliştirildi.

Turbojeneratör tasarımı

Jeneratör iki temel bileşenden oluşur: stator ve rotor. Ancak her biri çok sayıda sistem ve unsur içerir. Rotor, jeneratörün dönen bir bileşenidir ve dinamik mekanik yüklerin yanı sıra elektromanyetik ve termal yüklere de maruz kalır. Stator, bir turbojeneratörün sabit bir bileşenidir, ancak aynı zamanda titreşim ve burulma gibi önemli dinamik yüklerin yanı sıra elektromanyetik, termal ve yüksek voltaj yüklerine de maruz kalır.

Jeneratör rotorunun uyarılması

Jeneratör rotorunun ilk (uyarıcı) doğru akımı, jeneratör uyarıcısından ona sağlanır. Tipik olarak uyarıcı, elastik bir bağlantıyla jeneratör şaftına eş eksenli olarak bağlanır ve türbin-jeneratör-uyarıcı sisteminin bir devamıdır. Her ne kadar büyük enerji santralleri jeneratör rotorunun yedek uyarılmasını da sağlıyorsa da. Böyle bir uyarılma ayrı bir patojenden meydana gelir. Bu tür doğru akım uyarıcıları, kendi üç fazlı alternatif akım elektrik motoruyla çalıştırılır ve aynı anda birkaç türbin ünitesinin devresine yedek olarak dahil edilir. Uyarıcıdan, fırçalar ve kayma halkaları aracılığıyla kayan bir kontak vasıtasıyla jeneratör rotoruna doğru akım sağlanır. Modern turbojeneratörler tristör kendi kendini uyarma sistemlerini kullanır.