Особенности конструкций турбогенераторов

ТУРБОГЕНЕРАТОРЫ

Турбогенераторы (ТГ) представляют собой основной вид генерирующего оборудования, обеспечивающего свыше 80% общего мирового объема выработки электроэнергии. Одновременно ТГ являются и наиболее сложным типом электрических машин, в которых тесно сочетаются проблемы мощности, габаритов, электромагнитных характеристик, нагрева, охлаждения, статической и динамической прочности элементов конструкции. Обеспечение максимальной эксплуатационной надежности и экономичности ТГ является центральной научно-технической проблемой.

Турбогенератор - неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в преобразовании механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000, 1500об/мин). Механическая энергия от турбины преобразуется в электрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что в свою очередь приводит к возникновению трехфазного переменного тока и напряжения в обмотках статора. В зависимости от систем охлаждения турбогенераторы подразделяются на несколько видов: генераторы с воздушным охлаждением, генераторы с водородным охлаждением и генераторы с водяным охлаждением. Также существуют комбинированные типы, например, генератор с водородно-водяным охлаждением (ТВВ).

Особенности конструкций турбогенераторов

В турбогенераторах с водородным охлаждением корпус (рис 1.) герметичный и должен выдерживать гидравлическое испытание давлением воды, превышающим номинальное давление водорода в генераторе на 0,5 МПа, в течение 30 мин. Его торцевые шиты должны не только быть герметичными, но и иметь достаточную жесткость.

Рис. 1.Общий вид турбогенератора:

1-корпус; 2-сердечник статора; 3-ротор; 4-секции водородного охлаждения; 5-возбудитель.

Машины мощностью 300 МВт и выше имеют разъемный корпус. Это обеспечивает транспортабельность статора при перевозке его по железным дорогам и лучшую технологичность при изготовлении. Например, статор турбогенератора ТВВ-1000-4 состоит из трех частей: одной центральной и двух концевых. В центральной части размещается сердечник с обмоткой, в концевых — газоохладители и выводы статорной обмотки.

Сердечник (рис.1.) турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов собирают из листов высоколегированной горячекатаной стали толщиной 0,5 мм. При мощности генераторов выше 100 МВт применяют холоднокатаную сталь, листы которой располагают так, чтобы направление магнитного потока совпадало с направлением прокатки стали. Из листов стали набирают пакеты, а из пакетов — сегменты сердечника. Вентиляционные каналы между пакетами выполняют с помощью распорок из немагнитной стали.

Обмотки статора выполняют двухслойными, корзиночного типа. В каждый паз укладывают два стержня, принадлежащих двум разным секциям. В обмотках применяют непрерывную изоляцию прямого участка и лобовых частей стержня наложением микаленты, изготовляемой на основе асфальтового масляного лака.

Непосредственное охлаждение обмотки статора в генераторах серии ТГВ выполняют путем циркуляции водорода по трубкам из нержавеющей стали, уложенным между двумя рядами элементарных проводников стержня, а в генераторах серии ТВВ — за счет циркуляции воды (дистиллята) по полым проводникам стержня, уложенным вперемежку со сплошными элементарными проводниками.

Рис. 2. Сечение стержня статора с косвенным охлаждением (а), непосредственным охлаждением водородом (б) и непосредственным охлаждением водой (в):

1 — клин; 2 — корпусная изоляция стержня; 3 — сплошной проводник;

4 — полый проводник; 5 — трубка для газа

Ротор крупного турбогенератора (рис 2) выполняется из цельной поковки хромоникельмолибденовой или хромоникельмолибденованадиевой стали, обладающей высокими механическими свойствами. Ротор турбогенератора меньшей мощности (рис 3) изготовляют из углеродистой стали повышенного качества. Для укладки обмотки на бочке ротора протачивают пазы. Чтобы выдержать большие механические нагрузки, изоляция обмотки ротора должна иметь высокую механическую прочность, сохраняющуюся при температуре 130... 150°С.

Рис. 3. Общий вид ротора турбогенератора

Для предотвращения деформации от центробежных сил лобовые части обмотки ротора закрепляют роторными бандажами, состоящими из бандажного и центрирующего колец.

Дата добавления: 2015-09-07