Содержание
Введение
1. Технические данные
2. Устройство и работагенератора
3. Указания по техникебезопасности
Заключение
Список литературы
Введение
Турбогенераторы (ТГ) представляют собой основной видгенерирующего оборудования, обеспечивающего свыше 80% общего мирового объемавыработки электроэнергии. Одновременно ТГ являются и наиболее сложным типомэлектрических машин, в которых тесно сочетаются проблемы мощности, габаритов,электромагнитных характеристик, нагрева, охлаждения, статической и динамическойпрочности элементов конструкции. Обеспечение максимальной эксплуатационнойнадежности и экономичности ТГ является центральной научно-техническойпроблемой.
В отечественном турбогенераторостроении огромный вклад вразвитие теории, разработку вопросов расчета, проектирования и эксплуатации ТГвнесли многие ученые, исследователи, конструкторы, среди которых в первуюочередь следует отметить Алексеева А.Е., Лютера Р.А., Костенко М.П., ОдингаА.И., Бергера А.Я., Комара Е.Г., Ефремова Д.В., Иванова Н.П., Глебова И.А.,Казовского Е.Я., Еремина М.Я., Вольдека А.И., Жерве Г.К., Важнова А.И. Средизарубежных специалистов следует отметить Видемана Е., Келленбергера В.,Шуйского В.П., Готтера Г.
Вместе с тем, несмотря на огромное количество работ,выполненных за прошедшие десятилетия, вопросы дальнейшего развития теории,разработки более совершенных технологий и конструкций ТГ, методов расчета иисследований не теряют своей актуальности.
Турбогенератор — неявнополюсный синхронный генератор, основнаяфункция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровойили газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора(3000,1500об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется вэлектрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается токомпостоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что в своюочередь приводит к возникновению трехфазного переменного тока и напряжения вобмотках статора. В зависимости от систем охлаждения турбогенераторыподразделяются на несколько видов: генераторы с воздушным охлаждением, генераторыс водородным охлаждением и генераторы с водяным охлаждением. Также существуюткомбинированные типы, например, генератор с водородно-водяным охлаждением(ТВВ). Турбогенератор ТВВ-320-2 предназначен для выработки электрическойэнергии на тепловой электростанции при непосредственном соединении с паровойтурбиной К-300-240 Ленинградского металлического завода или Т-250-240Уральского турбомоторного завода.
1. Технические данные
Номинальные параметры генератора при номинальном давлении итемпературе охлаждающих сред даны в табл. 1.Наименование основных параметров Номинальный режим Длительно допустимый режим Полная мощность, квт 353000 367000 Активная мощность, квт 300000 330000 Коэффициент мощности 0,85 0,9 Напряжение. в 20000 20000 Ток, а 10200 10600 Частота, гц 50 50 Скорость вращения, об/мин 3000 3000 Коэффициент полезного действия, % 98,7 Не нормируется Критическая скорость вращения, об/мин 900/2600 900/2600 Соединение фаз обмотки статора Двойная звезда Число выводов обмотки статора 9 9
Основные параметры охлаждающих сред
Водород в корпусе статора
Избыточное давление номинальное, кг/см2 4
Избыточное давление наибольшее, кг/см2 4,5
Номинальная температура холодного газа,/> 40 Чистота, % Не менее 97 Содержание кислорода, % Не более 1,2 Относительная влажность водорода при номинальном давлении, % Не более 10
Дистиллят в обмотке статора
Номинальное избыточное давление на входе в обмотку, кгс/см2 3 Допустимое отклонение, кгс/см2 0.5
Номинальная температура холодного дистиллята,/> Плюс 40
Допустимое отклонение,/> 5
Номинальный расход, м3/час 35
Допустимое отклонение, м3/час 3.5 Номинальное удельное сопротивление дистиллята, ком*см 200 Допустимое наименьшее удельное сопротивление дистиллята, ком*см 75
Техническая вода в газоохладителях
Номинальное избыточное давление холодной воды, кгс/см2 4
Допустимое отклонение, кгс/см2 0.5
Номинальная температура холодной воды,/> 33
Наименьшая температура воды,/> 20 Наибольшая температура воды
Номинальный расход воды, м3/час 600
Техническая вода в теплообменниках обмотки статора
Избыточное давление технической воды должно быть не большеизбыточного давления дистиллята в обмотке.
Номинальная температура холодной воды, /> Плюс 33
Допустимое отклонение определяется температурой дистиллята.
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератораи охлаждающих сред. Изоляция обмоток генератора класса «B».
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератораи охлаждающих сред указана в табл. 2.
Наименование элементов
генератора
Наибольшая температура,/> , измеренная по сопротивлению по термометрам сопротивления По ртутным термометрам Обмотка статора - 105 - Обмотка ротора 115* - - Сердечник статора - 105 - Горячий дистиллят на выходе из обмотки - - 85 Горячий газ в генераторе - 75 75
*Допускается превышение температуры обмотки ротора надтемпературой холодного водорода не более чем на 75/>.
Допустимая температура по температурам сопротивления,заложенным под клинья статорной обмотки, не должна превышать 75/> между показаниями наиболее и наименее нагретоготермометров сопротивления не должна превышать 20/> могут быть уточнены по согласованию с предприятием-изготовителемдля каждой конкретной машины после проведения тепловых испытаний.
Дополнительные технические данныеРасход масла на подшипник генератора (без уплотнения вала), л /мин 370
Избыточное давление масла в опорных подшипниках, кгс/см2 0.3÷0.5 Расход масла на уплотнения вала с обеих сторон генератора, л/мин 180
Газовый объем собранного генератора, м3 87 Число ходов воды газоохладителя 2 Масса газоохладителя, кг 1915 Масса ротора генератора, кг 55000 Масса средней части с серьгой для монтажа (без рым-лап), кг 198200 Масса концевой части, кг 23050 Масса статора с рым-лапами, газоохладителями и щитами, кг 271000 Масса подшипника с траверсой и фундаментной плитой, кг 11100 Масса вывода концевого (крайнего), кг 201 Масса полущита наружного, кг 75
2. Устройство и работа генератора
Общая функциональная схема работы
Генератор выполнен с непосредственным охлаждением обмоткистатора дистиллированной водой (дистиллятом), а обмотки ротора и сердечникастатора – водородом, заключенным внутри газонепроницаемого корпуса.
Дистиллят в обмотке статора циркулирует под напором насосов иохлаждается теплообменниками, расположенными вне генератора.
Охлаждающий водород циркулирует в генераторе под действием вентиляторов,установленных на валу ротора, и охлаждается газоохладителями, встроенными вконцевые части корпуса генератора.
Циркуляция воды в газоохладителях и теплообменникахосуществляется насосами, расположенными вне генератора.
Маслоснабжение опорных подшипников и уплотнений валапроизводится от масляной системы турбины.
Для аварийного снабжения маслом опорных подшипников иуплотнений вала на выбеге агрегата предусмотрены резервные баки, установленныевне генератора.
Генератор возбуждается от высокочастотного индукторногогенератора через полупроводниковые выпрямители.
Корпус статора и фундаментные плиты
Сварной газонепроницаемый корпус статора состоит из среднейчасти, несущей сердечник с обмоткой, и двух концевых частей.
В концевых частях располагаются лобовые части обмотки игазоохладители.
В концевой части со стороны возбудителя установлены концевыевыводы обмотки — вверху нулевые, а внизу линейные.
Механическая прочность корпуса достаточна, чтобы статор могвыдержать без остаточных деформаций внутреннее давление в случае взрываводорода.
Наружные щиты статора непосредственно объединены свнутренними щитами, к которым прикреплены щиты вентилятора.
Половины щитов вентиляторов изолированы от внутренних щитов имежду собой.
Разъемы щитов расположены в горизонтальной плоскости.
В щитах и в бочке ротора предусмотрены специальные каналы, покоторым охлаждающий газ попадает в лобовые части обмотки ротора.
Газоплотность соединений соединения плоскостей корпуса инаружных щитов обеспечивается резиновым шнуром, приклеенным по дну канавок,выфрезерованных в наружных щитах.
Чтобы приникнуть внутрь корпуса, не разбирая наружных щитов,в нижней его части предусмотрен люк.
До установки генератора на фундамент статор опирается натранспортные лапы, приваренные к корпусу.
Статор устанавливается на фундамент посредством рым- лап,которые при транспортировании снимаются.
Основанием для генератора и возбудителя служат фундаментныеплиты, выполненные из стальных листов. Они устанавливаются во время монтажа назакладные плиты и постоянные подкладки и подливаются бетоном.
Для крепления генератора к фундаменту используютсяфундаментные шпильки.
Основанием для подшипника генератора является фундаментнаяплита коробчатого типа.
Газоохладители
Выделяющееся в генераторе тепло отводится четырьмявертикальными охладителями.
Каждый охладитель состоит из биметаллических,латунно-алюминиевых трубок с прокатанными алюминиевыми ребрами.
Трубки завальцованы с обеих сторон в трубные доски, к которымприболчены камеры, уплотненные резиной и связанные между собою рамами.
Охладители вставляются в статор сверху и верхними трубнымидосками опираются на концевые части статора.
Нижние камеры по отношению к корпусу статора уплотненырезиной таким образом, что обеспечивается свободное тепловое расширениеохладителей в вертикальном направлении.
Съемные крышки водяных камер позволяют производить чисткутрубок и контроль за их состоянием, не нарушая герметичности корпуса статора.
Напорные и сливные трубы присоединены к нижним крышкам.
Для выпуска воздуха из верхних камер охладителейпредусмотрены контрольные дренажные трубки.
Каждая трубка, пропущенная через одну из охлаждающих трубок инижнюю камеру, заканчивается фланцем, приваренным к камере.
К фланцам присоединяются отводящие трубки с кранами, которыево время работы генератора должны быть постоянно открыты с минимальным сливомводы в дренаж.
Сердечник статора
Сердечник статора собран на клиньях из сегментовэлектротехнической стали толщиной 0.5 мм и вдоль оси разделён вентиляционнымиканалами на пакеты.
Поверхность сегментов покрыта изоляционным лаком.
Клинья сердечника статора приварены к поперечным кольцамкорпуса.
Спрессованный сердечник статора стягивается нажимнымикольцами из немагнитной стали. Зубцовая зона крайних пакетов уплотнена нажимнымипальцами из не магнитной стали, установленными между сердечником и нажимнымикольцами.
Для демпфирования электромагнитных потоков рассеяния лобовыхчастей обмотки статора под нажимными кольцами установлены медные экраны.
Для уменьшения передачи на корпус и фундамент стопериодныхколебаний сердечника в клиньях статора выполнены продольные прорези, чтосоздаёт упругую связь сердечника статора с корпусом.
Обмотка статора
Обмотка статора-трехфазная, двухслойная, с укороченным шагом,стержневая, с транспозицией элементарных проводников. Лобовые части обмотки-корзиночноготипа. Стержни обмотки сплетены из сплошных и полых элементарных изолированныхпроводников и в пазах сердечника закрепляются специальными клиньями.
Для охлаждения обмотки по полым проводникам проходитдистиллированная вода.
На концах стержней припаяны наконечники для подвода воды к полымпроводникам. Наконечники припаяны к стержням твёрдым припоем типа ПСр.Электрическое соединение стержней осуществляется медным хомутом и клиньями спайкой мягким припоем типа ПОС.
Начала и концы обмотки выведены наружу через концевые выводы.Обозначение линейных и нулевых концевых выводов указано на монтажном чертеже,входящем в комплект эксплуатационной документации.
Для подвода и слива охлаждающей воды из обмотки статора имеютсякольцевые коллекторы, установленные на изоляторах. Соединение коллекторов состержнями обмотки осуществляется водосоединительными трубками из изоляционногоматериала. Охлаждающая вода в обмотке проходит по двум стержням, шинам ивыводам, соединенным последовательно. Для контроля заполнения коллекторов водойи для выпуска из них воздуха в верхних точках коллекторов установлены дренажныетрубки, выведенные из корпуса статора наружу.
В период эксплуатации дренажные трубки должны быть открыты сминимальным сливом для непрерывного удаления воздуха из системы охлажденияобмотки статора. Контроль проходимости дистиллята в стержнях обмотки статораосуществляется измерением температуры термосопротивлениями, заложенными подклинья в каждом пазу сердечника статора.
Ротор
Ротор изготовлен из цельной поковки специальной стали,обеспечивающей его механическую прочность при всех режимах работы генератора.
Обмотка ротора выполнена из полосовой меди с присадкойсеребра. Её охлаждение осуществляется непосредственно водородом по схемесамовентиляции с забором газа из зазора машины.
Дюралюминиевые клинья, удерживающие обмотку в пазах, имеютзаборные и выходные отверстия для охлаждающего газа, совпадающие с боковымиканалами, выфрезерованными в катушках.
Пазовая и витковая изоляции катушек выполнены изпрессованного стеклополотна на теплостойком лаке. Контактные кольца, насаженныев горячем состоянии на промежуточную, изолированную от них втулку, установленыза подшипником со стороны возбудителя.
Стержни токоподвода, расположенные в центральном отверстииротора, соединяются с обмоткой и контактными кольцами с помощью изолированныхгибких шин и специальных изолированных болтов, которые для обеспечениягазоплотности ротора имеют уплотнения сальникового типа.
Роторные бандажи, выполненные из специальной немагнитнойстали, имеют горячепрессовую посадку на центрирующую заточку бочки ротора.
От осевых перемещений бандажное кольцо удерживается кольцевойшпонкой и гайкой, навинченной на носик бандажа с наружной стороны.
Для повышения термической стойкости ротора против воздействиятоков обратной последовательности, замыкающихся по торцам бочки ротора, поверхизоляции лобовых частей обмотки уложены внахлёст короткозамыкающие кольца ввиде двухслойных медных гребёнок. Зубья гребёнок располагаются под клинья впазах с обмоткой и в специальных пазах, выфрезерованных в больших зубцах бочки.
Лобовые части обмотки ротора изолированы от бандажей ицентрирующих колец изоляционными сегментами.
Опорные подшипники
Опорный подшипник генератора, установленный со сторонывозбудителя, является подшипником стоякового типа и имеет шаровойсамоустанавливающийся вкладыш.
Смазка подшипника-принудительная. Масло подаётся подизбыточным давлением из напорного маслопровода турбины.
В конструкции подшипника предусмотрен дистанционный контрольтемпературы баббита вкладыша и сливного масла с помощью термометровсопротивления. Визуальный контроль слива масла производится через стекло впатрубке.
На удлинённой части основания стояка подшипника установленащеточная траверса, которая служит для подвода тока возбуждения к контактнымкольцам ротора.
Для устранения подшипниковых токов предусмотрена изоляцияэтого подшипника от фундамента и от всех маслопроводов.
На стойке каркаса траверсы предусмотрена установкаизолированной от корпуса щётки, которая используется при измерениисопротивления изоляции обмотки ротора и для введения защиты от двойногозамыкания обмотки ротора на корпус.
Опорный подшипник генератора со стороны турбины поставляетсятурбинным заводом.
Уплотнения вала
Для предотвращения выхода водорода из статора на наружныхщитах генератора установлены двухкамерные масляные уплотнения вала торцевоготипа. В уплотнениях этого типа вкладыш с баббитовой заливкой постоянноприжимается к упорному кольцу вала ротора давлением прижимного масла и следуетза всеми перемещениями ротора вдоль оси.
Уплотняющее масло под давлением, превышающим давление газа вгенераторе, подаётся в напорную камеру и оттуда через отверстия во вкладышепоступает в кольцевую канавку, проточенную в баббитовой заливке вкладыша. Затеммасло заполняет радиальные канавки и клиновые скосы и растекаясь в обе стороныот кольцевой канавки, образует при вращении сплошную пленку, котораяпрепятствует утечке газа из корпуса генератора.
Камеры уплотняющего и прижимного масла, образованные междукорпусом и вкладышем, уплотнены резиновыми шнурами, помещенными в кольцевыеканавки на поверхности вкладыша.
Для защиты внутренней полости статора от попадания маслапредусмотрены маслоуловители, установленные на наружных щитах между уплотнениемвала и внутренней полостью статора, и дополнительные камеры в вентиляторныхщитах.
Для устранения подшипниковых токов корпус уплотнения имаслоуловитель со стороны возбудителя изолированы от наружного щита имаслопроводов.
Необходимое давление уплотняющего и прижимного маслаобеспечивается регуляторами, входящими в систему маслоснабжения.
Вентиляция
Вентиляция генератора осуществлена по замкнутому циклу. Газохлаждается газоохладителями, встроенными в корпус статора. Необходимый напоргаза создаётся двумя вентиляторами, установленными на валу ротора.
3. Указания по технике безопасности
На электростанциях, оборудованных генераторами с водороднымохлаждением, руководствоваться ведомственными правилами по техникебезопасности.
При работе генератора с водородным охлаждением в какой-тостепени происходить утечка водорода в атмосферу. Образовавшаяся газовая смесьможет загореться, а при содержании в ней пяти и более процентов водорода-взорваться.
Чтобы исключить возможность пожаров и взрывов во времямонтажа, при подготовке к работе и в эксплуатации, принять меры к тому, чтобыпоблизости от генератора не было невентилируемых объемов, куда может проникатьводород.
При осуществлении вентиляции этих объёмов исключитьвозможность попадания водорода на узлы агрегата, работающего с искрением илиимеющего высокую температуру.
Допуск обслуживающего персонала в корпус генераторапроизводить после того, как из него полностью вытеснен углекислый газ ипроведен химический анализ воздуха.
Заключение
В настоящее время электроэнергия в основном вырабатывается натепловых, гидравлических и атомных электростанциях. Из них преимущественноеразвитие получили тепловые электростанции, что объясняется следующим. Стоимостьэлектроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, значительно нижестоимости электроэнергии, вырабатываемой тепловыми станциями. Однако поразмерам капиталовложений гидроэлектростанции в несколько раз дороже тепловых исооружаются они более длительное время. Поэтому наращивание мощностей дляпокрытия всё возрастающих потребностей в электроэнергии более целесообразно засчет строительства тепловых электростанций. В этом случае, вместе с болеебыстрым ростом энерговооружаемости ускоряется рост производительности труда вовсех народного хозяйства, что оказывает дополнительное влияние на сокращениесроков окупаемости производимых затрат. генератор котельныйциркуляция маслоснабжение
Изложенное подтверждает актуальность установки на котельныхтурбогенераторов, главным образом, как для покрытия собственных нужд котельных,так и отдачи внешним потребителям электроэнергии.
Список литературы
1. Браймайстер Л.Г.,Поздняков Б.И., Теймуразян Ю.В. и др. «Руководство по капитальному ремонтутурбогенератора ТВВ-320-2», Москва: СПО ОРГРЭС, 1976 г.
2. Федоров В.А., СмирновВ.М. «Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малыхэлектростанций», Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.
3. Кореннов Б.Е. «ЗаменаРОУ противодавленческой турбиной – эффективное энергосберегающее предприятиедля котельных и ТЭЦ», Москва: Промышленная энергетика, №7, 1997 г.
4. Бушуев В.В., Громов Б.Н.,Доброхотов В.И. и др. «Научно-технические и организационно-экономическиепроблемы внедрения энергосберегающих технологий», Москва: Теплоэнергетика,№11, 1997 г.
5. Хрилев Л.С. «Основныенаправления развития теплофикации», Москва: Теплоэнергетика, №4, 1998 г.
6. Доброхотов В.И. «Энергосбережение:проблемы и решения», Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.