Технічна експлуатація та ремонт гідрогенераторів
1. ТИПИ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ ТА ЇХ ОСОБЛИВОСТІ
1.1 Основні виконання гідрогенераторів
1.2 Основні залежності між розмірами та параметрами
2. ОРГАНІЗАЦІЯ ТЕХНІЧНОГО ОБСЛУГОВУВАННЯ ТА РЕМОНТУ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ
2.1 Система планово-попереджувального ремонту, планування підготовка та проведення технічного
обслуговування та ремонту
2.2 Номенклатура та обсяг типових робіт
при капітальному ремонті
3. РОЗБІРКА І ЗБІРКА ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ
4. РЕЖИМИ РОБОТИ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ
4.1 Загальні положення
4.2 Зміна напруги
4.3 Зміна частоти
4.4 Зміна коефіцієнта потужності
4.5 Зміна температури води та повітря
4.6 Несиметричне навантаження
Гідроенергетика безперервно розвивається у напрямі збільшення потужності споруджуваних ГЕС. Побудовано такі енергетичні гіганти, як Братська, Усть-Ілімська, Красноярська, Саяно-Шушенська ГЕС потужністю кожна від 4 до 6 мільйонів кіловат, і намічено будівництво ще потужніших ГЕС. Цим визначається постійне зростання одиничної потужності гідрогенераторів. Вже введено в експлуатацію агрегати по 500-700 МВт і належить створення гідрогенераторів потужністю 1-1.5 мільйонів кіловат.
Підвищення вимог щодо техніко-економічних показників, якості, надійності та довговічності гідрогенераторів викликали необхідність удосконалення конструкцій основних вузлів, методів розрахунку та контролю. Досягнення цих областях уможливили значно підняти загальний рівень гидрогенераторостроения. Україна посідає провідне місце в галузі виробництва гідрогенераторів, забезпечуючи ними не тільки постійно зростаючі внутрішні потреби, а йпоставляючи значну частину гідрогенераторів експорту.
1.ТИПИ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ ТА ЇХ ОСОБЛИВОСТІ
1.1 Основні виконання гідрогенераторів
Серед усіх типів електричних машин гідрогенератори займають особливе місце. Це пов'язано з тим, що, як і турбогенератори, найбільш потужними електричними машинами, вони в той же час характеризуються дуже низькими номінальними частотами обертання і тому перевершують всі інші електричні машини за значеннями моментів, що обертаються, за своїми радіальними розмірами і габаритами, масами обертових частин та загальних мас машин, динамічних моментів інерції, навантажень на підшипники, витратах охолоджуючого агента.
Розміри гідрогенераторів - найбільш матеріаломістких і трудомістких електричних машин - визначають значну тривалість циклу їх виробництва, необхідність використання при цьому великої кількості спеціального вимірювального інструменту, що створюються заново для кожного нового типу машин.
Для виготовлення гідрогенераторів потрібен різноманітний парк верстатів, у тому числі деяких унікальних, потужне кранове, пресове, ковальське та термічне обладнання, наявність розвинених допоміжних спеціалізованих виробництв – ливарного, зварювального, штампувального, ізоляційного та ін.
Оскільки розміри та маси гідрогенераторів не дозволяють транспортувати їх у зібраному вигляді до гідроелектростанцій, основні роботи зі збирання всіх великих вузлів і машин в цілому здійснюються при монтажі гідрогенераторів і являють собою, по суті, продовження розпочатого на заводі виробничо-технологічного процесу.
Створення та введення в експлуатацію гідрогенератора – одні з центральних етапів у спорудженні гідроелектростанції, будівництво якої завжди єзначною подією у розвитку цілого економічного району.
Гідрогенератори є типовими представниками машин дрібносерійного або одиничного виробництва, так як за умовами водотоку для кожної ГЕС, що будується, потрібен, як правило, новий тип агрегату. Тому номенклатура гідрогенераторів, що випускаються, постійно оновлюється, що дозволяє з урахуванням накопичуваного досвіду і досягнень у суміжних областях техніки вдосконалювати конструкції гідрогенераторів швидше, ніж інших великих електричних машин.
Все це разом узяте робить гідрогенераторобудування певною мірою престижною галуззю великого електромашинобудування, про рівень якого в цілому судять за досягненнями в галузі виробництва гідрогенераторів.
Незважаючи на різноманітність конструкцій гідрогенераторів, до цього часу відсутня їхня класифікація, що пов'язано з труднощами виділення найважливіших ознак, що визначають основні виконання. Зазвичай як такі ознаки вказує число і розташування підшипників щодо ротора, а також системи охолодження та збудження.
Однією з основних чинників, визначальних конструкцію гидрогенератора, є, безумовно, положення осі його валопровода. За цією ознакою всі гідрогенератори можуть бути розбиті на дві групи: вертикальні та горизонтальні.
Переважна більшість гідрогенераторів виконується з вертикальним валом, що обумовлено специфікою приводу – гідравлічної турбіни, нерентабельністю, а в багатьох випадках і неможливістю створення гідрогенераторів великих розмірів у горизонтальному виконанні за умов забезпечення необхідних жорсткостей статора та ротора, а також виконання підшипників відповідної вантажопідйомності. Складання, експлуатація та ремонт великих вертикальних машин здійснюютьсязначно легше, ніж горизонтальних. Однак вертикальне положення валопроводу призводить до появи в конструкції гідрогенератора опорних елементів - підп'ятника і в багатьох випадках опорної хрестовини, які повинні бути розраховані на сприйняття зусиль від маси частин генератора і турбіни, що обертаються, а також від реакцій води на її робоче колесо.
У свою чергу, вертикальні гідрогенератори поділяються на два основні типи: парасольковий, з розташуванням підп'ятника під роторам на нижній хрестовині або на підставці, на кришці турбіни, і підвіскою, з підп'ятником, що встановлюється над ротором, на верхній хрестовині. Не існує чіткої межі між областями застосування цих двох виконань вертикальних гідрогенераторів, у багатьох випадках обидва можуть бути використані. Для генераторів з низькими та середніми частотами обертання (до 150 об/хв) характерно переважно парасолькове виконання, хоча є приклади його реалізації при значно більш високих частотах обертання, і відзначається поступовий перехід до парасолькового виконання все більш швидкохідних машин. Останні виготовляються, зазвичай, підвісного типу.
У зарубіжній практиці іноді розрізняють парасолькове та напівзонтичне виконання, розуміння при цьому під першим виконання ротора у вигляді усіченого конуса завдяки вигнутій.
Горизонтальне виконання донедавна застосовувалося в основному для швидкохідних гідрогенераторів, які спаруються, як правило, з однією або двома (по обидва боки агрегату) ковшовими турбінами. Горизонтальні гідрогенератори при досить високих частотах обертання виявляються компактнішими і легкими в порівнянні з вертикальними.
До горизонтального розташування валу вдавалися також при створенні деяких типів невеликих прямоточних і прищілинних установок, неодержали, проте, скільки-небудь істотного поширення і мають великого енергетичного значення. Разом з тим розвиток робіт з прямоточних машин призвело до створення нового типу енергетичного обладнання – капсульного гідроагрегату, що складається з капсульного гідрогенератора та поворотно-лопатевої турбіни, поєднаних в одному корпусі та розташованих під водою.
Такі агрегати знайшли широке застосування для низьконапірних руслових та приливних ГЕС. Вони характеризуються відносно невеликими частотами обертання та штучно зменшеними у генераторів радіальними розмірами, що досягається використанням ефективніших, примусових систем охолодження. Поодинока потужність капсульних гідроагрегатів не перевищує 50МВт, проте при необхідності вона може бути значно підвищена.
Обом відомим виконанням вертикальних гідрогенераторів відповідають свої модифікації капсульних машин: підвісному – конструктивна схема з розміщенням підп'ятника та контрпідп'ятника між турбіною та генератором, зонтичному – компонування з розташуванням підп'ятника та контрпідп'ятника з боку, протилежної турбіні.
Відомі також дуже рідкісні установки невеликих гідроагрегатів із похилою віссю.
Поряд із положенням осі обертання як інша класифікаційна ознака для гідрогенераторів може бути запропонована і їх функціональна роль в енергосистемі. У цьому плані всі гідрогенератори поділяються на дві групи: генератори звичайного виконання, призначені в основному для вироблення в мережу електричної енергії, та оборотні машини, що в різний час працюють у генераторному (турбінному) або руховому (насосному) режимі.
Оснащені оборотними гідроагрегатами гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС), звані іноді такожнасосно-акумулюючим (НАЕС), служать для покриття піків навантаження енергосистем або переводяться в режим споживання активної потужності, вирівнювання загальний графік навантаження системи та перекачуючи при цьому воду з нижнього басейну до верхнього.
Оборотні гідроагрегати в залежності від того, поєднують чи ні одиниці обладнання, що входять в них, різні функції, можуть бути чотиримашиними, тримашиними і двомашинними. Останні (турбіна – насос та генератор – двигун), як найбільш компактні, дешеві та прості в обслуговуванні, зазвичай краще і з освоєнням оборотних машин знайшли найширше застосування.
Оборотні гідрогенератори можуть бути вертикальними та горизонтальними, парасольковими та підвісними. Особливості капсульних генераторів викладено нижче.
Заслуговує бути зазначеним окремо, незважаючи на поки що одиничний приклад здійснення (Іовська ГЕС), асинхронізований тип гідрогенератора (АС-генератор), що дозволяє на відміну від звичайних синхронних машин при обертанні агрегату з різними ковзаннями щодо синхронної швидкості забезпечувати постійну та номінальну частоту мережі. Досягається це створенням відносно ротора, що біжить, з частотою ковзання магнітного поля збудження.