Все о турбогенераторах

Турбогенератор

Снятый наружный щит и опорный подшипник генератора турбоагрегата Балаковской АЭС

Турбогенератор — устройство, состоящее из синхронного генератора и паровой или газовой турбины, выполняющей роль привода. Термин «турбогенератор» намеренно включён в название ГОСТ 533, чтобы отличать данные типы генераторов от генераторов вертикального исполнения, используемых в паре с гидротурбинами ГОСТ 5616 (использование терминов «турбогенератор» и «гидрогенератор» для описания отдельно взятых электрических генераторов является неправильным). В случае электростанций применяется термин турбоагрегат.

Основная функция в преобразовании внутренней энергии рабочего тела в электрическую, посредством вращения паровой или газовой турбины. Скорость вращения ротора определяется по параметрам используемого генератора, от десятков тысяч оборотов в минуту (для синхронных генераторов с возбуждением от постоянных магнитов «НПК «Энергодвижение») до 3000, 1500 об/мин (у синхронных генераторов с возбуждением обмоток ротора). Механическая энергия от турбины преобразуется в электрическую посредством вращающегося магнитного поля ротора в статоре. Поле ротора, которое создается либо установленными на ротор постоянными магнитами, либо током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, приводит к возникновению трёхфазного переменного напряжения и тока в обмотках статора. Напряжение и ток на статоре тем больше, чем сильнее поле ротора, т.е. больше ток протекающий в обмотках ротора. У синхронных генераторов с внешним возбуждением напряжение и ток в обмотках ротора создает тиристорная система возбуждения или возбудитель — небольшой генератор на валу основного генератора. В составе турбогенераторов применяются генераторы, имеющие цилиндрический ротор, установленный на двух подшипниках скольжения, в упрощенном виде напоминает увеличенный генератор легкового автомобиля. Выпускаются 2-х полюсные (3000 об/мин), 4-х полюсные (1500 об/мин как на Балаковской АЭС), и многополюсные машины, в зависимости от мест эксплуатации и технологических требований. Для охлаждения таких генераторов используются следующие способы охлаждения обмоток: жидкостное — через рубашку статора; жидкостное — с непосредственным охлаждением обмоток; воздушное; водородное (чаще применяются на АЭС).

Гидрогенератор

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 6 октября 2012 года.

Гидрогенератор — устройство, состоящее из электрического генератора и гидротурбины, выполняющей роль механического привода, предназначен для выработки электроэнергии на гидроэлектростанции. Термин «гидрогенератор» используется по тексту ГОСТ 5616 для сокращения термина «генератор гидротурбинный» (использование термина «гидрогенератор» для описания отдельно взятых электрических генераторов является неправильным).

Конструкция и параметры генераторов гидротурбинных регламентируются ГОСТ 5616-89.

Обычно генератор гидротурбинный представляет собой синхронную явнополюсную электрическую машину вертикального исполнения, приводимую во вращение от гидротурбины, хотя существуют и генераторы горизонтального исполнения (в том числе капсульные гидрогенераторы).

Конструкция генератора в основном определяется параметрами гидротурбины, которые в свою очередь зависят от природных условий в районе строительства гидроэлектростанции (напора воды и её расхода). В связи с этим для каждой гидроэлектростанции обычно проектируется новый генератор.

Генераторы гидротурбинные обычно имеют сравнительно малую частоту вращения (до 600 об/мин) и достаточно большой диаметр (до 20 м), чем в первую очередь определяется вертикальное исполнение большинства генераторов, так как при горизонтальном исполнении становится невозможным обеспечение необходимой механической прочности и жёсткости элементов их конструкции.

Вертикальные генераторы гидротурбинные обычно состоят из следующих основных частей:

  • статор;
  • ротор;
  • верхняя крестовина;
  • нижняя крестовина;
  • подпятник (упорный подшипник, который воспринимает вертикальную нагрузку от вращающихся частей гидрогенератора и гидротурбины);
  • направляющие подшипники.

По особенностям конструкции генераторы гидротурбинные подразделяются на подвесные и зонтичные. У подвесных генераторов подпятник располагается над ротором на верхней крестовине, у зонтичных подпятник располагается под ротором в нижней крестовине или опирается на крышку гидротурбины (в этом случае верхняя крестовина у генератора отсутствует).

На гидроаккумулирующих электростанциях используются обратимые генераторы (генераторы-двигатели), которые могут как вырабатывать электрическую энергию, так и потреблять её. От обычных генераторов они отличаются особой конструкцией подпятника, позволяющей ротору вращаться в обе стороны.

Горизонтальные капсульные гидрогенераторы представляют собой часть герметичной капсулы, содержащей помимо генератора гидротурбину и системы обеспечения. Капсула помещается непосредственно в проточную часть гидроэлектростанции.

> Ссылки

  • ГОСТ 5616-89

Устройство и работа турбогенераторов (стр. 1 из 3)

Введение

1. Технические данные

2. Устройство и работа генератора

3. Указания по технике безопасности

Заключение

Список литературы

Введение

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.

В отечественном турбогенераторостроении огромный вклад в развитие теории, разработку вопросов расчета, проектирования и эксплуатации ТГ внесли многие ученые, исследователи, конструкторы, среди которых в первую очередь следует отметить Алексеева А.Е., Лютера Р.А., Костенко М.П., Одинга А.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. Среди зарубежных 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 и исследований не теряют своей актуальности.

Турбогенератор — неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000,1500об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется 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). Турбогенератор ТВВ-320-2 предназначен для выработки электрической энергии на тепловой электростанции при непосредственном соединении с паровой турбиной К-300-240 Ленинградского металлического завода или Т-250-240 Уральского турбомоторного завода.

1. Технические данные

Номинальные параметры генератора при номинальном давлении и температуре 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
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 больше избыточного давления дистиллята в обмотке.

Номинальная температура холодной воды, Плюс 33

Допустимое отклонение определяется температурой дистиллята.

Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и охлаждающих сред. Изоляция обмоток генератора класса «B».

Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и 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 над температурой 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 нагретого термометров сопротивления не должна превышать 20 могут быть уточнены по согласованию с предприятием-изготовителем для каждой конкретной машины после проведения тепловых испытаний.

Дополнительные технические данные

Расход 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 обмотки статора дистиллированной водой (дистиллятом), а обмотки ротора и сердечника статора – водородом, заключенным внутри газонепроницаемого корпуса.

Дистиллят в обмотке статора циркулирует под напором насосов и охлаждается теплообменниками, расположенными вне генератора.

Охлаждающий водород циркулирует в генераторе под действием вентиляторов, установленных на валу ротора, и охлаждается газоохладителями, встроенными в концевые части корпуса генератора.

Циркуляция воды в газоохладителях и теплообменниках осуществляется насосами, расположенными вне генератора.

Маслоснабжение опорных подшипников и уплотнений вала производится от масляной системы турбины.

Для аварийного снабжения маслом опорных подшипников и уплотнений вала на выбеге агрегата предусмотрены резервные баки, установленные вне генератора.

Генератор возбуждается от высокочастотного индукторного генератора через полупроводниковые выпрямители.

Корпус статора и фундаментные плиты

Сварной газонепроницаемый корпус статора состоит из средней части, несущей сердечник с обмоткой, и двух концевых частей.

В концевых частях располагаются лобовые части обмотки и газоохладители.

В концевой части со стороны возбудителя установлены концевые выводы обмотки — вверху нулевые, а внизу линейные.

Механическая прочность корпуса достаточна, чтобы статор мог выдержать без остаточных деформаций внутреннее давление в случае взрыва водорода.

Наружные щиты статора непосредственно объединены с внутренними щитами, к которым прикреплены щиты вентилятора.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *