Системи охолодження турбогенераторів - Експлуатація генераторів
| Експлуатація синхронних генераторів |
| Елементи конструкції гідрогенераторів |
| Охолодження гідрогенераторів |
| Системи збудження |
| Режими роботи гідрогенераторів |
| Розвиток методів електромагнітного розрахунку гідрогенераторів |
| Допоміжні пристрої гідрогенератора |
| Дефекти статора гідрогенератора |
| Дефекти ротора гідрогенератора |
| Технічне обслуговування генераторного обладнання |
| Зупинка агрегату, обладнання у резерві |
| Ремонт генераторного обладнання |
| Експлуатація турбогенераторів |
| Конструктивні особливості турбогенераторів, ймовірні ушкодження |
| Конструктивні особливості ротора турбогенераторів |
| Система ущільнень валу турбогенераторів |
| Пошкодження ротора турбогенераторів |
| Системи охолодження турбогенераторів |
| Особливості пуску та набору навантаження турбогенераторів |
| Нормальні режими роботи турбогенераторів |
| Турбогенератори серії ТФ |
| Турбогенератори серії ТВМ |
| Надпровідникові турбогенератори |
| Асинхронізовані синхронні генератори |
| Турбогенератори з повітряним охолодженням за кордоном |
| Діагностичне обслуговування генераторів електростанцій |
| Оцінка технічного стану гідрогенераторів |
| Нові вітчизняні методи діагностики гідрогенераторів |
| Нові напрямки та вдосконалення систем діагностики турбогенераторів |
| Нові методи діагностикитурбогенераторів |
| Експертні системи діагностики генераторів |
В атмосфері водню завдяки його високій теплопровідності практично зникають температурні перепади в пазових включеннях в ізоляції та пазах машини; знижується перевищення температури міді обмоток стосовно водню, що дозволяє збільшити струмові навантаження при постійних розмірах активних елементів; Найнадійніше працює ізоляція обмотки статора, т.к. озон, що руйнує ізоляцію, не утворюється. При водневому охолодженні відсутнє забруднення машини, можливе застосування обмоток збудження з неізольованими лобовими частинами практично зникає вентиляційний шум. Поряд з перевагами системи з водневим охолодженням володіють і суттєвими недоліками, насамперед через вибухонебезпечність суміші водню та повітря. Тому всередині корпусу необхідно підтримувати тиск водню, що перевищує атмосферне для запобігання попаданню повітря в машину; корпус статора розраховується на випробувальний тиск до 1 МПа, щоб вибух не зашкодив машині. Це призводить до майже подвійного збільшення маси корпусу і зовнішніх щитів ТГ з водневим охолодженням порівняно з ТГ, повітрям, що охолоджується. Турбогенератори серії ТБ мали поздовжньо-горизонтальне розташування газоохолоджувачів у корпусі статора та вентилятори відцентрового типу, встановлені на валу ротора. Основні елементи конструкції генератора серії ТБ такі ж, як у машинах з повітряним охолодженням; схема охолодження також багатоструменева Достоїнством схеми з поздовжнім розташуванням газоохолоджувачів є її висока надійність. Турбогенератори серії ТВ2 маютьвертикально розташовані газоохолоджувачі, що суттєво полегшує їх монтаж та демонтаж. Число секцій та їх розміри вибираються так, щоб відключення однієї секції не вимагало зниження потужності генератора. У машинах потужністю 100 та 150 МВт встановлено по вісім секцій, а також вентилятори пропелерного (осьового) типу. Основною особливістю ТГ серії ТВФ є безпосереднє (форсоване) охолодження обмотки ротора. Інтенсифікація охолодження обмотки збудження дозволила суттєво збільшити потужність генераторів та підвищити використання активних матеріалів. Обмотка ротора має безпосереднє охолодження воднем за принципом самовентиляції, для цього на бічних стінках котушок обмотки зроблені канали. Система охолодження сердечника та обмотки статора - непряма, радіальна багатоструменева. Циркуляція водню забезпечується двома осьовими вентиляторами, розташованими по обидва кінці ротора. Газ охолоджується у газоохолоджувачах, вбудованих у корпус статора; генератори ТВФ-100-2 та ТВФ-120-2 (2-двополюсний) мають по шість горизонтальних охолоджувачів, у генераторі ТВФ-200-2 шість вертикальних охолоджувачів. Схема охолодження ротора - багатострунна. Зони захоплення та викиду газу по довжині ротора чергуються відповідно до розташування відсіків (струменів) гарячого та холодного водню в статорі. Турбогенератори серії ТГВ мають вбудовані в торцеві щити підшипники. Корпус статора подвійний. Внутрішній корпус є розташованим у ньому сердечником пов'язаний із зовнішнім корпусом плоскими пружинами. З торців статор закритий щитами із роз'ємом у горизонтальній площині. Серце статора має аксіально розташовані канали, тому пакети сердечника розділені суцільними текстолітовими прокладками. Для циркуляції газу всередині статора обмотки між двома рядами стрижнів встановленітонкостінні вентиляційні трубки із немагнітної сталі. Циркуляція водню створюється потужним відцентровим компресором, розташованим на роторі з боку контактних кілець. У генераторі ТГВ-300 водень з відсіку високого тиску розподіляється наступним чином; одна частина його проходить а отвори вентиляційних трубок, закладених у стрижні статора, охолоджує їх і виходить у відсік нагрітого газу; інша частина потрапляє в аксіальні канали в осерді статора; третя використовується для охолодження обмотки ротора, причому лобові та пазові частини охолоджуються роздільними потоками. Водень охолоджується трьома газоохолоджувачами, які розташовані в камері нижньої частини корпусу генератора. Генератор ТГВ-200 має радіально-аксіальну систему вентиляції. Газоохолоджувачі розташовані вертикально та вбудовані в корпус статора з боку турбіни. Пакети осердя статора розділені розпірками, що утворюють радіальні вентиляційні канали. Циркуляція газу створюється потужним компресором та осьовим вентилятором, встановленими відповідно з боку контактних кілець та турбіни. Після газоохолоджувачів холодний водень надходить у простір між внутрішнім та зовнішнім корпусами машини. Звідси частина водню через круглі отвори у внутрішньому корпусі прямує у радіальні канали сердечника, охолоджує його і виходить у зазор. Інша частина водню проходить послідовно і лобову, і пазову частину чверті витка обмотки ротора; третина водню охолоджує статорну обмотку (аналогічно ТГВ-300). Генератори серії ТВВ з безпосереднім охолодженням водою обмотки етатора і воднем обмотки ротора є одними з найбільш досконалих електричних машин, що виробляють електроенергію. Вода має теплоємність, теплопровідність і тепловідвідну здатність, набагато переважаєаналогічні властивості повітря та водню. Це дозволяє інтенсивно відводити теплоту при більш високих густинах струму в обмотках, отже, виконувати генератори більшої потужності без істотних змін їх габаритів. У генераторах ТВВ потужністю 165-1200 МВт водою охолоджується лише обмотка статора; осердя статора та обмотка ротора охолоджуються воднем, як і в генераторах серії ТВФ. Для безпосереднього охолодження обмотки статора частина елементарних провідників стрижнів виконується великих розмірів із внутрішніми каналами для циркуляції води. Інші провідники виконуються суцільними. Генератори ТВВ-200, ТВВ-320 та ТВВ-500-2 мають у стрижнях обмотки один порожнистий провідник на два суцільні. Вода, що використовується для охолодження обмотки статора, що знаходиться під високою напругою, повинна мати хороші діелектричні властивості, тому застосовують знесолену воду - дистилят. Висновки обмотки статора та сполучні шини також охолоджуються водою. Нагріта вода з колектора подається до теплообмінників для охолодження. Вода в системі охолодження безперервно механічно та хімічно обробляється. Втрата води поповнюється конденсатом з паротурбінної установки. Генератори серії ТВВ мають різні схеми газового охолодження сердечника статора. У генераторі TВB-200-2 застосована одноструменева витяжна вентиляція. Чотири газоохолоджувачі розташовані у статорі горизонтально. Осьові вентилятори, встановлені з двох сторін ротора, відсмоктують нагрітий газ із зазору і подають через газоохолоджувачі в радіальні канали сердечника. Частина холодного водню прямує в лобову зону ротора і кінцеву зону статора для охолодження. Недоліком радіальної схеми є нерівномірний розподіл газу в каналах по довжині сердечника і пов'язане з цим підвищення температуригазу в зазорі, що погіршує умови охолодження ротора, що самовентилює. Тому для генераторів ТВВ-165, ТВВ-320, ТВВ-500 була застосована одноструменева радіально-тангенціальна схема вентиляції (рис. 1.31, г). Холодний газ із вхідних відсіків проходить у радіальні канали сердечника, охолоджує його та надходить у зазор. Тут газ переміщається у тангенціальному напрямку і знову через радіальні канали сердечника надходить у вихідні відсіки нагрітого газу. Радіальний потік водню охолоджує також масивний кільцевий мідний екран, розташований безпосередньо під натискною плитою. Турбогенератори серії Т3В з повністю водяним охолодженням, тобто обмотки статора, ротора і сердечник охолоджуються дистильованою водою. Застосування водяного охолодження замість водневого дозволяє зменшити перевищення температури обмоток та знизити втрати у каналах охолодження на 15-20 %. Зменшення цих втрат, а також обсягу машини з водяним охолодженням дозволяє забезпечити високі експлуатаційні показники: ККД (98,86 %), стійкість, маневреність, розширення діапазону допустимих навантажень, запас потужності нагрівання. Генератори Т3В мають високу монолітність осердя статора, тому що замість вентиляційних каналів для охолодження активної сталі застосовуються плоскі силумінові охолоджувачі у вигляді сегментів із залитими в них змійовиками з нержавіючої сталевої трубки. Така конструкція крім ефективності охолодження статора дозволяє усунути в його осерді концентратори механічних напруг і вирівняти тиск по площі пакетів. Тим самим виключається місцеве передавання Лівану е ізоляційного покриття листів активної сталі і забезпечуються висока щільність і стабільність сердечника. Підвищення монолітності статора знижує високочастотні вібрації, характерні для ТГ із газовим.охолодженням. Генератори Т3В мають стрижневу обмотку статора, виконану з транспонованих порожнистих і суцільних провідників, та безпосередню систему охолодження. Стяжні ребра, натискні кільця та мідні екрани торців сердечника, крайні перегородки, кінцеві частини, торцеві щити та вивідні шини статора також охолоджуються водою. Внутрішній об'єм генератора Т3В заповнений повітрям при невеликому надлишковому тиску. Для охолодження обмотки збудження застосована самонапірна система з подачею та зливом води крім валу. З метою компенсації високочастотних полів та поля зворотної послідовності в синхронному режимі ротор забезпечений демпферною обмоткою, що складається з мідних провідників, покладених у пази під пазові клини, та короткозамикаючих кілець, розташованих під бандажними кільцями. Порожнисті провідники демпферної обмотки також охолоджуються водою, яка є активним охолоджувачем сталі ротора, бандажних кілець та повітря у зазорі. Таким чином, виключається необхідність у вентиляторах, газоохолоджувачах, пристроях для спрямування потоку газу, що охолоджує. Конструкція ротора забезпечує підвищену втомну міцність за рахунок зменшення кількості місць з високими механічними напругами. Низька температура обмотки збудження знижує ймовірність появи теплового небалансу, що забезпечує низький рівень коливань ротора та підшипників, а також відбудову від критичних швидкостей. У генераторах Т3В максимально враховано світовий досвід турбогенераторобудування. Конструкція багатьох найважливіших вузлів немає аналогів у світовій практиці і вирішує основні проблеми використання повного рідинного охолодження. У генераторах Т3В застосовуються тільки негорючі матеріали (водень та масляні ущільнення відсутні). Для змащування підшипників розроблено спеціальневогнестійка олія. У зв'язку з цим такі машини повністю вибухо- та пожежобезпечні. Основні технічні характеристики турбогенераторів Т3В та їх зарубіжних аналогів наведені у табл. 1.2. Турбогенератори серії ТВМ потужністю 300 та 500 МВт. Обмотка статорів цих генераторів має корпусну (пазову) ізоляцію, виконану на кшталт ізоляції трансформаторів. На стрижні обмотки статора накладено стрічкову ізоляцію з кабельного паперу, просоченого маслом.
Технічні характеристики турбогенераторів T3R Таблиця 1.2
Оскільки трансформаторна олія є гарним ізолюючим і охолодним середовищем, то в генераторах ТВМ воно одночасно використовується для охолодження обмотки статора та його сердечника. З цією метою елементарні провідники виконують порожнистими, як при безпосередньому водяному охолодженні, а сердечник статора має аксіальні канали для циркуляції олії. Обмотка ротора охолоджується водою. Водою охолоджуються і зубці ротора, навіщо в зубці вбудовані трубчасті охолоджувачі. Контактні кільця турбогенераторів мають безпосереднє водяне охолодження. Поверхня ротора генератора ТВМ-300 охолоджується повітрям. В даний час олію в генераторах серії ТВМ замінюють негорючим рідким діелектриком.