Турбогенератор: назначение и принцип действия. Особенности конструкции турбогенератора Турбогенератор назначение и принцип действия

Турбогенератор

Турбогенератор: назначение и принцип действия. Особенности конструкции турбогенератора Турбогенератор назначение и принцип действия

В зависимости от конструкции первичного двигателя существует два основных типа синхронных генераторов:быстроходные и тихоходные.

Быстроходные генераторы на 3000 и 1500 об/мин предназначаются для непосредственного соединения с паровыми турбинами и называются турбогенераторами.

С увеличением числа оборотов размеры и вес паровой турбины и генератора уменьшаются, что дает ряд экономических преимуществ. В связи с этим в настоящее время широко применяют двухполюсные турбогенераторы на 3000 об/мин.

Синхронизация и принятие нагрузки турбогенератора

После того как турбина развернута до номинального числа оборотов, нужно проверить действие приспособления для изменения числа оборотов (синхронизатора).

Убедившись, что оно работает исправно, можно включать генератор на сеть, помня, что работать длительное время без нагрузки турбина не должна во избежание чрезмерного нагрева части низкого давления. Если на данную сеть не работает какой-либо другой генератор, то включение осуществляется очень просто.

Включают возбуждение генератора, доводят его напряжение до нормального и включают главный масляный выключатель, после чего поочередно включают масляные выключатели фидеров, передающих энергию к потребителям.

Иначе обстоит дело, когда генератор приключается к сети, на которую уже работают другие генераторы.

Включение на параллельную или, как говорят, синхронную работу с другими генераторами должно быть произведено в момент, когда напряжение приключаемого генератора равно напряжению в сети, число периодов в секунду (частота) приключаемого генератора одинаково с частотой уже работающих на сеть генераторов (то есть с частотой сети) и имеет место совпадение фаз напряжения в сети и напряжения приключаемого генератора.

Равенство напряжений определяется по показаниям вольтметров, установленных на распределительном щите и указывающих действительные значения напряжений приключаемого генератора и сети. В случае, если показания вольтметров различны, то напряжение генератора подгоняют к напряжению сети, соответствующим образом регулируя возбуждение генератора.

Как известно, напряжение на зажимах (выводах) генератора переменного тока непрерывно изменяется; оно увеличивается от нуля до некоторого максимального положительного значения, затем уменьшается до нуля, после чего принимает отрицательное значение и, достигнув определенной величины, опять падает до нуля и так далее. Графически эти изменения изобразятся кривой, по форме близкой к синусоиде (рис. 8). Время, в течение которого напряжение проходит все свои положительные и отрицательные значения, называется периодом, а число периодов в секунду- частотой. Обычно применяется частота, равная 50 пер/сек.

Частота определяется выражением

pn/60

где р- число пар полюсов генератора;      n- число оборотов в минуту;     60- число секунд в минуте.

Следовательно, равенство частот работающего и приключаемого генераторов будет иметь место при условии, что

pn/60=p1n1/60.

Это значит, что при равном числе полюсов работающего и приключаемого генераторов, то есть р= p1, должны быть равны и числа их оборотов n= n1. Таким образом, для получения близкого совпадения частот число оборотов приключаемого генератора должно быть возможно точно доведено до числа оборотов работающего генератора.

При большем числе полюсов у работающего генератора число оборотов приклчаемого должно быть соответственно больше, и наоборот.

После того как равенство напряжений и близость частот достигнуты, нужно уловить момент совпадения фаз напряжения в сети и напряжения приключаемого генератора и включить генератор именно в этот момент. Это условие требует некоторого пояснения.

Известно, что напряжение в сети, к которой мы должны приключить генератор, изменяется по кривой, аналогичной изображенной на (рис.

8) Практически почти неизбежно, что напряжение генератора, уже работающего на сеть, и напряжение приключаемого генератора, даже имея равные амплитуды, окажутся сдвинутыми по фазе, то есть будут достигать каждого из своих мгновенных одинаковых значений разновременно (рис.

9) Если мы при этом условии соединим в момент М генераторы для параллельной работы, то между зажимами генераторов окажется разность потенциалов, равная (b – a), и через обмотки пойдет ток, который может оказаться даже больше тока короткого замыкания.

Указанная разность потенциалов будет изменяться по величине примерно так, как показано на (рис. 10) На этой фигуре кривая е1 изображает напряжение работающего на сеть генератора, кривая

– напряжение приключаемого генератора, а кривая ер– равнодействующую напряжений, которое получается от взаимодействия е1 и е2.

Задача состоит в том, чтобы приключить генератор в такой момент, когда его напряжение и напряжение уже работающего на сеть генератора достигнут своих максимальных значений одновременно, будучи при этом равными и взаимно противоположными(будучи взаимно противоположными в внутренней цепи (в обмотках машины), совпадут по фазе по отношению к внешней цепи тока (сборным шинам)).

В этот момент результирующее напряжение ер будет равно нулю, и включение может быть произведено совершенно безопасно.

Рассматривая диаграмму, представленную на (рис. 10), мы видим, что кривые е1 и е2 имея равные амплитуды, постепенно сдвигаются одна относительно другой.

Этот сдвиг вызывается некоторой разностью в числе оборотов генератора, которая практически всегда имеет место до включения на параллельную работу.

Соответственно изменяется и амплитуда кривой ер, которая достигает своего максимального значения в момент совпадения одноименных максимальных значений е1 и е2 (точки А и В).

Своего нулевого значения ер достигает в моменты одновременности равных, но взаимно противоположных значений е1 и е2 (точка D) или одновременности нулевых значений (точка С).

Таким образом, приключать генератор можно в моменты, соответствующие точкам С и D. Для определения этих моментов между соединяемыми шинами включают электрические лампы, называемые фазовыми лампами (рис. 11). Ток, проходящий в этих лампах, вызывается равнодействующим напряжением ер.

Очевидно, что в соответствии с изменениями ер будет изменяться накал фазовых ламп, которые будут ярко светиться в моменты, соответствующие точкам А и В, и постепенно погасать с уменьшением ер.

При этом, чем ближе совпадают скорости вращения генераторов, тем продолжительнее будут периоды вспыхивания и затухания фазовых ламп, так как тем реже будет иметь место совпадение фаз е1 и е2. Схема параллельного соединения двух трехфазных генераторов с включением фазовых ламп показана на (рис. 12).

Как видно из этой схемы, обе фазовые лампы при включении выключателей В3 и В4 будут вспыхивать одновременно.

Фазовые лампы не дают возможности точно уловить момент, когда ер становится равным нулю, так как они перестают светиться уже с того момента, когда ер становится недостаточным для их накала, но имеет еще существенную величину.

Поэтому в параллель к фазовым лампам обычно приключают вольтметр, по которому можно более точно наблюдать разность потенциалов между соединяемыми шинами. В таком случае включение генератора производят в момент, когда вслед за потуханием фазовой лампы стрелка вольтметра займет нулевое положение.

Предварительно добиваются возможно более продолжительных периодов загорания и потухания фазовых ламп, регулируя от руки или со щита число приключаемого генератора посредством приспособления для изменения числа оборотов турбины (синхронизатора).

Эксплуатация турбогенератора

Величина длительно допускаемой (без ограничения времени) нагрузки генератора зависит: 1)температуры охлаждающего воздуха; 2)коэффициента мощности с которым работает генератор; 3)длительно допускаемой температуры нагрева обмоток и стали статора, а также обмоток ротора.

Большинство генераторов, установленных на электростанциях, рассчитано на отдачу номинальной мощности при температуре входящего охлаждающего воздуха +35 или +400 С .

При этом нагрев воздуха в генераторе (температурный перепад) в зависимости от типа генератора обычно составляет не более 25-300 С, соответственно чему температура выходящего из генератора воздуха обычно не превышает +60-700 С.

Длительно допускаемые температуры нагрева обмоток и стали различны для генераторов различного типа и зависят от рода их изоляции. Точные значения температур указывают в станционных инструкциях для каждого генератора, однако в большинстве случаев они не должны превышать 100-120 0 С для статорных обмоток и 120-145 0 С для роторных обмоток.

Температура стали в месте расположения обмотки не должна быть больше допускаемой температуры последней.

При этом предполагается, что температура нагрева обмоток и стали статора измеряются термодетекторами (термометрами сопротивления), заложенными между стержнями обмоток и на дно пазов статора, а температура нагрева обмоток ротора определяется по методу изменения сопротивления при нагреве.

Изоляция генераторов постепенно изнашивается или, как принято говорить, стареет. Старение изоляции происходит в следствии воздействия на нее электрического поля, под действием различных механических нагрузок (вибрации машины, электродинамических действий токов к. з., трения струи охлаждающего воздуха и т. д.).

В следствии ее загрязнения, увлажнения, окисления кислородом воздуха и ряда других причин. Особенно большое влияние на старение изоляции оказывает ее нагрев – чем выше температура нагрева изоляции, тем быстрее она разрушается, тем меньше ее срок службы.

Например, если взять наиболее распространенную для статорных и роторных обмоток изоляцию класса В (изделия из слюды, асбеста и других минеральный материалов со связующими материалами на шеллаке), то оказывается, что если при нагреве до температуры 1200 С срок службы ее составляет около 15 лет, то при нагреве до 1400 С срок службы ее резко уменьшается почти до 2 лет. Значительный нагрев изоляции приводит к уменьшению ее эластичности, она становиться хрупкой, электрическая прочность ее резко уменьшается. Так же изоляция класса В при температуре нагрева порядка 1050 С стареет медленно и срок службы ее становится более 25-30 лет.
Из сказанного следует, что в эксплуатации при любых режимах работы генераторов нельзя допускать нагрева их изоляции свыше установленных для них предельно допустимых температур.

Если температура входящего в генератор воздуха меньше номинальной (соответственно +35 или +400 С), то условия охлаждения генератора улучшаются и его мощность может быть несколько увеличена по сравнению с номинальной.

Наоборот, если температура входящего воздуха выше номинальной, то мощность генератора должна быть несколько уменьшена.

Значения допускаемых нагрузок генераторов при различных температурах входящего воздуха указываются в станционных и типовых инструкциях на генераторы.

Наибольшая допускаемая температура входящего в генератор воздуха +500 С, а выходящего (горячего) +750 С.

Для большинства генераторов номинальный коэффициент мощности cos f составляет от 0,8 до 0,9. От величины коэффициента мощности, с которым работает генератор, зависит величина тока возбуждения генератора.

При одной и той же нагрузке генератора в киловольтамперах, чем меньше коэффициент мощности, тем больше ток возбуждения, тем больше загрузка ротора.

Работа генератора с коэффициентом мощности меньше номинального приводит к неполному использованию мощности агрегата.

Если напряжение на зажимах генератора отличается от номинального не более чем на 5%, то генератор может быть загружен на номинальную мощность. Допускаются следующие предельные повышения напряжения на зажимах: для генераторов 6,6 кв – 10%, а для генераторов 10,5 кв и выше – 5%.

В случае увеличения напряжения на зажимах генераторов до 6,6 кв и ниже более чем на 5% нагрузка их должна быть несколько уменьшена.

Объясняется это тем,что в следствии недопустимости перегрузки ротора повышенное напряжение на зажимах генератора может быть получено только за счет уменьшения его нагрузки Наоборот, в случае уменьшения напряжения на зажимах тех же генераторов более чем на 5%, нагрузка их может быть несколько увеличена.

Несимметричная нагрузка фаз приводит к наведению токов в демпферных обмотках и к перегреву последних. Поэтому следует стремиться обеспечить равномерную нагрузку фаз генератора. Если турбогенераторы имеют роторы с капами, то наибольшая не симметрия нагрузки не должна превышать 10%; при роторах с проволочными бандажами не симметричная нагрузка не допускается.

Генераторы, присоединенные к сети с незаземленными нейтралями или к компенсированной сети (с дугогасящими катушками в нейтралях), могут продолжать работу при однофазных замыканиях на землю в сети.

При этом длительность такого режима не должна превышать: для генераторов напряжением 6,6 кв и ниже – 2 часа; а для генераторов напряжением 10,5 кв – 1 часа.

Ток замыкания на землю должен быть не более 50 А.

         Далее  ► ► ►                                                             страница

Источник: http://par-turbina.ucoz.net/index/turbogenerator/0-9

Паровой электрогенератор

Паровой электрогенератор — преобразует горячую воду в пар под высоким давлением и часто с дополнительными змеевиками для перегрева пара. Паровые электрогенераторы используют конструкцию с прямоточным принудительным потоком для преобразования поступающей воды в пар в течение одного прохода через змеевик воды.

Когда вода проходит через змеевик, тепло передается от горячих газов, что заставляет воду превращаться в пар. Конструкция генератора не использует паровой барабан, в котором пар бойлера имеет зону отсоединения от воды, поэтому для достижения качества пара 99,5% требуется использование сепаратора пара / воды.

Паровые генераторы не используют большой сосуд высокого давления, как в жаровой трубе, они часто меньше по размеру и быстрее запускаются.

Однако это происходит за счет выработки энергии, так как генераторы имеют низкие скорости выключения и, следовательно, менее способны обеспечивать подачу пара в периоды переменного спроса.

Турбогенераторы для ТЭЦ

Компания DMEnergy поставляет и обслуживает турбогенераторы на ТЭЦ. Более того, мы можем оказать реинжиниринговые услуги с привлечением специалистов завода-производителя турбогенератора.

Обычно турбогенератор — это синхронный генератор, непосредственно соединённый с турбиной тепловой электростанции.

Так как турбины, используемые на ТЭЦ, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то турбогенератор, находящиеся на одном валу с турбинами, должен быть быстроходными.

Любое оборудование со временем может выйти из строя и тогда потребуется диагностика и ремонт. Ремонт турбогенераторов ТЭЦ следует проводить силами квалифицированного персонала, предварительно проведя предварительные приготовления и испытательные работы

Испытания турбогенераторов

Испытание турбогенератора является важным и необходимым процессом. Испытания гарантируют, что соответствующая часть оборудования исправна и способна выполнять свои функции. Тестирование проводится в симуляциях, которые, как правило, очень похожи на практический сценарий, в котором работает турбогенератор.

Тестирование предоставляет экспериментальные данные, такие как эффективность, потери, характеристики, температурные пределы и т. д. Тепловые испытания турбогенераторов необходимы для определения тепловых характеристик и возможных нагрузок турбогенераторов.

Компания DMEnergy осуществляет как ввод в эксплуатацию, так и проводит шеф-монтажные и пусконаладочные работы.

Такие испытания проводится в первый год эксплуатации для определения температур стали статора, обмоток ротора и статора, проверки работы газоохладителя. Результаты испытаний сравниваются с техническими условиями и ГОСТ, и по ним устанавливаются допустимые в эксплуатации режимы работы генератора.

Испытания проводятся при нагрузках 60, 75, 90 и 100 % номинальной мощности. Изоляция турбогенератора главным образом определяет срок эксплуатации, надежность и безопасность всей системы.

С этой целью проводятся высоковольтные испытания турбогенераторов, которые выявляют все имеющиеся дефекты и части требующие замены.

Бандажное кольцо турбогенератора

Специалисты компании DMEnergy рекомендуют регулярно проводить бороскопическое обследование обмоток под бандажными кольцами. Сегодня большая часть энергии производится в турбогенераторах, которые работают со скоростью 3000 оборотов в минуту.

Вращающееся магнитное поле создается обмотками с переменной полярностью, которые вызваны постоянным током. Обмотки выступают из продольных канавок ротора на концах шара и образуют головку обмотки, которая должна быть защищена от центробежной силы.

Бандажные кольца ротора турбогенератора принимают на себя эту функцию. 

Они являются компонентом, несущим наибольшую нагрузку в турбогенераторе. Бандажное кольцо турбогенератора выдерживает огромную центробежную силу в генераторах – до 3600 оборотов в минуту.

Бандажные кольца генератора-ротора, которые вращаются вместе с ротором и обычно изготовлены из немагнитных стальных сплавов, являются наиболее напряженными компонентами во всей системе турбины и генератора-ротора.

Ротор турбогенератора

Ротор турбогенератора – это вращающийся электрический компонент в двигателе. Он содержит группу электромагнитов, организованных вокруг цилиндра, и их полюса обращены к полюсам статора.

Ротор расположен внутри статора и установлен на валу двигателя переменного тока.

Статор состоит из рамы статора для поддержки многослойного сердечника, обмоток и многослойного сердечника статора, снабженного вентиляцией для того, чтобы минимизировать потери на вихревые токи, его целью является поддержка обмотки статора.

Ротор вращающейся части состоит из вала ротора с прорезями для размещения обмотки возбуждения (обмотки ротора турбогенератора), который представляет собой единый цельный элемент, способный выдерживать высокие механические нагрузки и немагнитные стопорные кольца ротора для преодоления центробежной силы.

Основная задача ротора – поглощать механическую энергию вне генератора и использовать ее для создания вращательного движения. Ротор в турбогенераторе может быть прикреплен к набору лопаток ветряных турбин, комплекту лопаток реактивной или импульсной паровой турбины, лопаток гидротурбины или газового двигателя.

Выбег ротора турбогенератора – это необходимый эксплуатационный этап, по которому можно сделать вывод об исправности турбоагрегата.

Система возбуждения турбогенератора

Компания DMEnergy проводит диагностику системы возбуждения, а именно – проверку релейной защиты турбогенератора, АРН (автоматического регулятора напряжения), ARV (automatical regulator voltage), диодов обратного тока и диодного кольца.

Система, которая используется для подачи необходимого тока поля на обмотку ротора генератора, называется системой возбуждения.

Основным требованием к системе возбуждения является надежность при любых условиях эксплуатации, простота управления, обслуживания, стабильность и быстрый переходный процесс.

Требуемая величина возбуждения зависит от тока нагрузки, коэффициента мощности нагрузки и скорости машины. Система возбуждения – это единое целое, в котором каждый генератор имеет свой возбудитель.

Возбуждение турбогенератора в основном подразделяется на три типа:

  • система возбуждения постоянного тока;
  • система возбуждения переменного тока;
  • система статического возбуждения.

Для того чтобы добиться изменения тока возбуждения пропорционально току нагрузки генератора, используется токовый трансформатор. Система APH обеспечивает ток возбуждения даже при коротком замыкании.

Система возбуждения постоянного тока имеет два возбудителя – основной возбудитель и пилотный возбудитель. Выходной сигнал возбудителя регулируется автоматическим регулятором напряжения (система AVR) для управления напряжением выходной клеммы генератора.

Вход трансформатора тока в AVR обеспечивает ограничение тока генератора во время отказа.

Синхронный генератор переменного тока, который работает в паре с газовой турбиной, называют турбогенератором.

задача – преобразование механической энергии вращения ротора турбины в электрическую. Главные компоненты электрогенератора – ротор и статор.

Каждый из главных компонентов включает в себя различное число элементов и систем. Ротор – вращающийся элемент генератора, статор – неподвижный.

Механическая энергия преобразуется в электрическую через магнитное поле ротора в статоре. Магнитное поле создается несколькими путями: постоянными магнитами, током постоянного напряжения.

Различают несколько типов генераторов: 2-х полюсные (скорость вращения 3000 об/мин.), 4-x полюсные (1500 об/мин) и многополюсные. Генераторы также различаются по типу применяемой системы охлаждения.

Существуют модели с воздушным, водяным, масляным и даже водородным охлаждением. Также, не редко применение находят и комбинированные системы охлаждения.

Охлаждение турбогенератора

Воздушная пробка, протечки, поломка кулера и другие проблемы с охлаждением турбогенератора, приводят его перегреву и выходу из рабочего состояния. DMEnergy прекрасно справляется с решением этой проблемы.

Системы охлаждения турбогенераторов представлены несколькими способами: водородное, воздушное, охлаждение водой и водородно-водяное охлаждение. Турбогенераторы с водородным охлаждением — это турбогенератор с газообразным водородом в качестве теплоносителя.

Водородное охлаждение турбогенератора предназначено для создания атмосферы с низким сопротивлением и охлаждения для одноосных и комбинированных циклов в сочетании с паровыми турбинами.

Из-за высокой теплопроводности и других благоприятных свойств газообразного водорода, водородный турбогенератор — это наиболее распространенный сегодня тип в своей области. Турбогенераторы с воздушным охлаждением используют циркуляцию воздуха для снижения температуры.

В системах воздушного охлаждения двигатель забирает холодный воздух из атмосферы и выдувает его изнутри через разные части генераторной установки. Это удерживает генератор от перегрева.

Система воздушного охлаждения бывает либо с открытой вентиляцией, либо полностью закрытая. В системе с открытым воздухом используется атмосферный воздух, а выхлопные газы выпускаются обратно в атмосферу. В закрытой системе воздух рециркулирует внутри, чтобы охладить внутренние части генератора.

Водяное охлаждение применяется непосредственно для охлаждения обмоток статора и ротора турбогенераторов при помощи подачи воды. Конструкция турбогенераторов с полностью водяным охлаждением – взрывозащищена.

Турбогенераторы обладают высочайшей надежностью, улучшенной способностью к частым пускам и перегрузочной способности благодаря низким уровням нагрева и вибрации.

У турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением процесс охлаждения распределяется следующим образом: обмотка ротора охлаждается при помощи пресной воды, а ротор с помощью водорода. Внешняя поверхность также охлаждается водородом.

Производители генераторов

Наша компания осуществляет сервис, ремонт, поставку как самого оборудования, так и сопутствующих комплектующих. Сотрудничаем с производителями напрямую. Благодаря этому поставляем гарантийное оригинальное оборудование для турбогенераторов по оптимальной цене прямо с завода производителя. Для услуг связанные с сервисом возможно договориться о выезде специалиста от самого производителя.

Один из ведущих производителей турбогенераторов на сегодняшний день – компания Brush Turbogenerators. Генераторы отличаются высоким качеством и развитой системой управления, которая позволяет осуществлять параллельную синхронную сбалансированную работу нескольких установок между собой и сетью, релейную защиту и интеграцию с системой управления ГТУ.

Так же большой популярностью пользуются генераторы такого производителя, как General Electric типа ELIN. Например турбогенератор ELIN 6FA, больше известный как GE 6F.03

Статья написана при участии господина Андрианова А., начальника электротехнического отдела компании DMEnergy.

Источник: https://DM.energy/ru/turbogenerator

Синхронный турбогенератор

Турбогенератор: назначение и принцип действия. Особенности конструкции турбогенератора Турбогенератор назначение и принцип действия

Рассмотрены принцип работы, характеристики, внешний вид, конструкция и методы диагностики синхронных турбогенераторов. Даны примеры расшифровки типов.

Механическая энергия самой турбины (рис.1) превращается в электрическую. Это возможно благодаря вращающемуся магнитному полю, создаваемого с помощью непрерывного тока, протекающему в обмотке самого ротора. Это способствует и формированию трехфазного переменного тока, а также напряжению в статоре (его обмотках). Крутящий момент от двигателя передается на ротор генератора.

Данная характеристика турбогенератора позволяет при обращении ротора образовывать магнитный момент, который и создает электрический ток в его обмотках. Благодаря системе возбуждения в агрегате обеспечивается поддержка постоянного напряжения на всех режимах функционирования данного устройства.

Циркуляция воды в теплообменниках и газоохладителях происходит при помощи насосов, которые располагаются вне самого турбогенератора.

Рисунок 1 – Общий вид турбины

2. Характеристики

В зависимости от мощности данного оборудования, его разделяют на три основные категории:

  • 2,5 – 32 МВт;
  • 60 – 320 МВт;
  • мощность турбогенераторов более чем 500 МВт.

 Что касается частоты вращения, то турбогенераторы бывают:

  • двухполюсные с частотой вращения от 1500 до 1800 оборотов в минуту;
  • четырёхполюсные (300 – 3600 об/мин).

В зависимости от электрической мощности и самих технических задач энергоснабжения, различают следующие типы турбогенераторов с различными системами охлаждения:

  • масляные;
  • воздушные;
  • водородные;
  • асинхронные;
  • комбинированные водородно-водяные.

Последний тип данных устройств чаще всего используют для работы на АЭС. Асинхронные же турбогенераторы нашли своё применение в энергетических системах с высокими колебаниями нагрузки и составе мощных ТЭЦ. Агрегаты масляным и воздушным охлаждением применяют для работы на тепловых электростанциях (ТЭС), обладающих различной мощностью.

3. Внешний вид

В качестве примера показан продольный разрез турбогенератора (рис.2) мощностью 12 МВт с воздушным охлаждением.

Рисунок 2 – Общий вид современного турбогенератора

  • 1 – уплотнения на валу ротора;
  • 2 – торцевой щит;
  • 3 – кронштейн крепления;
  • 4 – ротор;
  • 5 – магнитопровод статора;
  • 6 – детали крепления магнитопровода к корпусу;
  • 7 – корпус турьогенератора;
  • 8 –охладитель турбогенератора;
  • 9 – возбудитель;
  • 10 – патрубок подвода воды к охладителю;
  • 11- охладитель возбудителя;
  • 12 – маслопровод к подшипнику;
  • 13 – стойка подшипника;
  • 14 – термометр;
  • 15 – трубки для циркуляции воды в охладителе;
  • 16 – бандажные кольца обмотки статора;
  • 17 – бандажное кольцо ротора;
  • 18 – центробежный вентилятор;
  • 19 – фланец для соединения вала ротора с турбиной

4. Конструкция

Основные конструктивные элементы турбогенератора – это ротор и статор.

Статор турбогенератора

Статор (рис.4) изготавливается из корпуса, в котором имеется сердечник с углублениями для установки в них обмотки. В основу сердечника входят слои, которые набираются из нескольких листов стали (электротехнической), дополнительно имеющих лаковое покрытие. Между этими слоями имеются специальные каналы для вентиляции (порядка 5 – 10 сантиметров).

В месте, где находятся углубления, обмотка закрепляется при помощи клиньев, а ее передняя часть укреплена на специальных кольцах. Располагается она с конца статора. Сам сердечник помещен в прочный сварной корпус, изготовленный из стали.

 

Рисунок 4 – Общий вид статора

Возбуждающий режим (система возбуждения)

В виде основного такого метода служит бесщеточная система. Возбудитель закрытого типа обладает изолированной вентиляцией. Для турбогенераторов, производительность которых составляет 160 – 800 Мегаватт, используется тиристорная система, с самостоятельной активизацией. Сам возбудитель представляет собой синхронный трехфазный генератор переменного тока.

При помощи термопреобразователей осуществляется проверка теплового режима главных узлов, а также охлаждающей системы. Подсоединяются они к установке центрального управления.

Благодаря специальной аппаратуре можно осуществлять контроль давления, расход охлаждающей воды, дистиллята, следить за давлением масла и т.п. С ее помощью происходит непрерывное отслеживание всех изменений заданных параметров от нормы.

На данных агрегатах устанавливают и специальные системы защиты. Такая характеристика турбогенератора сообщает о снижении уровня воды, расходуемой в газоохладителе.

5. Диагностика турбогенераторов

Средний срок эксплуатации турбогенератора составляет 30 лет. Несложно представить, что за такой длительный период машина может выйти из строя полностью или частично, и по этой причине владельцы подобных агрегатов проводят тестирование и диагностику через определенные промежутки времени.

На данный момент существуют специальные компании, которые предлагают свои услуги в сфере обслуживания генераторов, также можно проводить испытания самостоятельно.

Существуют некоторые различия между методами проведения проверки всех частей конструкций на исправность.

Чтобы понять, какая диагностика турбогенераторов будет наиболее подходящей для того или иного предприятия, стоит детально изучить все методы.

Методы и способы проведения диагностики турбогенераторов

Диагностику генераторов проводят по таким методам:

  • Классические;
  • В эксплуатации под рабочим напряжением;
  • От постороннего источника напряжения.

Классический способ диагностики турбогенераторов

Это один самых давних, но далеко не самых удачных методов диагностики, который заключается в проверке машин в «шоковом» режиме и учете срока эксплуатации.

При таких испытаниях диагностика турбогенераторов не только не дает ответы на самые основные вопросы (какие части нужно заменить и сколько еще проработает агрегат), но и может полностью вывести его из строя, что является весьма значимой статьей расходов.

Поскольку такой метод исследований очень опасный и малоэффективный, во многих странах мира его стараются заменить неразрушающими методами диагностики изоляции.

Мониторинг разрядной активности в контролируемой изоляции помогает не только точно установить все дефекты и поломки, но и классифицировать их по степени опасности. Исходя из этих данных проводится ремонт, обусловленный реальными потребностями машин.

Диагностика турбогенератора в эксплуатации под рабочим напряжением

Чтобы провести объективную оценку технического состояния генератора, лучше всего воспользоваться этим неразрушающим методом, а по его результатам определить, нужны ли испытания с посторонним источником напряжения. Диагностика турбогенераторов в этом случае осуществляется в несколько этапов.

Первый из них заключается в том, что периодически проводятся замеры разрядной активности машины, этот процесс осуществляется при помощи специальных датчиков, установленных на торцевые щиты генератора, и подключенных к анализатору потока импульсов.

На следующем этапе проводится замер разрядной активности, при этом меняется и активная и реактивная мощность.
На этом этапе можно выявить такие дефекты:

  • Проблемы в обмотке ротора или статора;
  • Ухудшение состояния железных пакетов;
  • Ослабление заклиновки стержней в пазах;
  • Ослабление вязок корзины;
  • Загрязнения в обмотке.

При обнаружении данных проблем проводится следующий этап мониторинга – объемная локация. На этой стадии диагностики удается выявить все дефекты, четко определить места их дислокации и классифицировать поломки. Проводятся подобные исследования при помощи специальных датчиков и осциллографа.

После проведения всех работ делается заключение, в котором указывается, можно ли эксплуатировать генератор, нужны ли проверка от постороннего источника напряжения и дальнейший ремонт машины.

Испытания турбогенераторов от постороннего источника напряжения

Этот метод исследований также проводится в несколько этапов. В первую очередь стоит провести разборку машины и оценить визуально все ее детали, сфокусировать внимание на следах истирания изоляции. Если таковые обнаруживаются, они отправляются на лабораторные исследования, которые помогают вычислить степень истирания.

Также стоит внимательно осмотреть защитное покрытие, по его состоянию можно сделать вывод касательно уплотнения подшипников и уровня эксплуатации машины. Далее проводится несколько измерений разрядной активности на каждой из обмоток. Это помогает находить стержни с дефектами и определять степень их опасности, возможность дальнейшей эксплуатации.

Диагностика турбогенераторов такими методами помогает наиболее точно определять уязвимые места, классифицировать их по степени опасности и проводить ремонт с учетом реальных потребностей агрегатов, а не технических рекомендаций.

6. Расшифровка

Таблица 1 – Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования турбогенератора

1. ТурбогенераторТ
2. Тип первичного двигателя
паровая турбинаГ
газовая турбинаВ
3. Охлаждение
газовоеГ
водородноеВ
форсированноеФ
Мощность, МВт[число]
Количество полюсов[число]

Примечание: буквенные обозначения в названии генератора записываются слитно, а числовые – через тире.

Примеры расшифровки наименований турбогенераторов:

  • Т-6-2 – турбогенератор мощностью 6 МВт с двумя полюсами;
  • ТП-12-2 – турбогенератор приводимый паровой турбиной, мощностью 12 МВт с двумя полюсами;
  • ТВС-30 – турбогенератор с водяным охлаждением, серия С, мощностью 30 МВт;
  • ТВ-60-2 – турбогенератор с водяным охлаждением, мощностью 60 и двумя полюсами;
  • ТВ2-100-2 – турбогенератор с водяным охлаждением, серия 2, мощностью 100 МВт, двумя полюсами;
  • ТВФ-63-2 – турбогенератор с водяным форсированным охлаждением, мощностью 63 МВт и двумя полюсами;
  • ТВВ-160-2 – турбогенератор с водородно-водяным охлаждением, мощностью 160 МВт и двумя полюсами;
  • ТГВ-300 – турбогенератор с газовым водородным охлаждением, мощностью 300 МВт.

Заключение

Турбогенераторы представляют собой генераторы синхронного типа, которые напрямую подсоединены к ТЭС. Турбины их работают на органическом топливе и поэтому обладают самыми высокими показателями экономичности. Особенно это касается большой частоты их вращения. Это генерирующее оборудование обеспечивает около 80 процентов суммарного мирового объема вырабатываемой электрической энергии.

Источник: https://ElectricPS.ru/turbogenerator

Гидрогенератор: устройство, конструкция, работа

Турбогенератор: назначение и принцип действия. Особенности конструкции турбогенератора Турбогенератор назначение и принцип действия

Тема: турбогенераторы

  1. 1. типы гидрогенераторов
  2. 2. принцип работы
  3. 3. конструкция
  4. 4. устройство

Здравствуйте уважаемые клиенты завода МеталлЭкспортПром и посетители сайта нашего предприятия. Мы изготавливаем теплообменники для устройств производящих энергию, чтоб они исправно работали. Сегодня речь пойдет об одном из таких устройств, о гидрогенераторе.

Что такое гидрогенератор?

В общенаучном понимании, гидрогенератор – это электроустановка, которая способна вырабатывать электроэнергию для гидроэлектростанций. Их устройство и параметры жёстко регламентированы требованиями государственных и международных стандартов.

Они бывают, как очень большие для станций вырабатывающих энергию для городов, так и маленькие. Последние можно использовать в своем подсобном хозяйстве, установив на речку. Или снабжать электроэнергией поселок или деревню. Правда выгодно? Смотрим на картинку ниже.

Это огромный генератор установленный на Ирганайской ГЭС.

Правда большой? Станция находится в республике Дагестан, Уцкульский район, р. Аварское Койсу. В год такая станция вырабатывает почти 1300 млн кВтхчасов электроэнергии. Ввели в эксплуатацию первый агрегат в 1998 году.

Является филиалом ОАО «РусГидро» — «Дагестанский филиал». Мощность 400 МВт.

Очень большая энергия, поэтому в процессе работы обмотки и части генератора сильно нагреваются, для их охлаждения используются воздухоохладители во работающие на охлаждение с использованием воды.

Станция по показателям является третьей на Кавказе, после Грузинской и Российской. Для грузинской станции в 2014 году мы изготовили воздухоохладители во 2100 улучшенной конструкции с учетом особенностей станции. В 2015 году планируется модернизация следующих блоков.

Не много о станции и станциях 

Состоит из самих блоков станции с оборудование, плотины и водохранилища глубиной 83 метра, очень глубоко. В 2006 году на полную мощность запустили два из 4-х гидроагрегатов. В России на конец 2013 года работали уже 102 станции мощность более 100 МВт! И еще больше менее мощных. О самых маленьких мы сейчас поговорим. И так идем далее.

Мы рассмотрели большие агрегаты, но есть и маленькие, которые удобно использовать в не больших районах.

Микро-ГЭС

Это называется микро-ГЭС. Ваш дом может быть автономным. Всего навсего нужна река рядом с вашей крепостью и тогда вы становитесь независимым от внешних источников. Мощность такой малютки может быть до 4000 Вт! Надо больше? Установите несколько, затрат минимум, а каков эффект.

Цена от 6000 рублей. Учитывая, что я плачу за электроэнергию порядка 2500 рублей, то можно и задуматься о покупке. Раз заплатил и всё! И вас никто не отключит, за не уплату так скажем. А, если не хватит такого моторчика можно всегда установить более мощную установку, это уже мини-ГЭС.

Мини-ГЭС

Можно и поставить мощней в случае необходимости рассчитав сколько у вас приборов потребляющих энергию, просто сложив мощности и плюс 25% про запас, как говорится, чтоб все было ок! Ниже на картинке такая мини-ГЭС мощность 20кВт.

Есть и мощней конечно. Можно сложиться и купить более мощную ГЭС для обеспечения целого поселка или деревни. Наш завод производит запчасти к гидротурбинам и гидрогенераторам промышленного и бытового назначения. И так идем далее.

Основные типы гидрогенераторов

В обычном понимании, гидрогенераторы – это особые синхронные устройства вертикального типа, которые производят своё вращение от гидротурбины.

Но есть и капсульные, и горизонтальные гидрогенераторы, принцип работы которых несколько отличается от вертикальных, являющихся нормой. Такие типы гидрогенераторов используются на особых участках рек. Это научное понятие, а типы основные мы рассмотрели выше.

Это большие гидроагрегаты для ГЭС, микро-ГЭС для дома, мини-ГЭС для большого дома или хозяйства и малые-ГЭС для поселков.

Принципы работы гидрогенераторов

У всех гидрогенераторов, в отличии от других роторных установок, достаточно маленькая скорость оборотов в минуту. Она редко превышает значение 500. А вот диаметр их турбин обычно огромный – до 25 метров. Это обусловлено сразу несколькими факторами.

Во-первых, вертикальной ориентацией генераторов, так как большинство из них имеют именно такое исполнение, а во-вторых, спецификой работы.

Если же устройство имеет горизонтальную направленность, то принцип работы гидрогенератора меняется, ведь жёсткость и устойчивость такой конструкции обеспечить крайне тяжело. Схема гидрогенераторов: где раздобыть?

При покупке гидрогенератора у производителя, Вы получаете подробную инструкцию по эксплуатации и все схемы гидрогенераторов, которые необходимы для обслуживания, диагностики и проведения ремонтных работ на установке. В случае утери таких схем, их можно найти на сайте производителя, заказать отдельно или же найти в открытом доступе на специализированных ресурсах по гидрогенераторам в сети Интернет.

Желательно не жалеть и покупать качественные агрегаты и запчасти к ним.

Устройство гидрогенератора для электростанций

На тех электростанциях, которые используют поток воды для получения энергии, устройство гидрогенератора сравнимо с устройством двигателя. Они не только вырабатывают, но и потребляют энергию. Они отличаются улучшенной конструкцией подпятника, которая даёт возможность ротору крутиться в любую сторону.

Если гидрогенератор капсульный и горизонтальный, то это герметичная капсула, которая имеет в своём устройстве не только гидрогенератор, но и гидротурбину, а также все необходимые системы для обеспечения её работы. Эта капсула помещается под ток воды на станции.

Конструкция гидрогенератора и его элементы

Конструкция гидрогенератора определяется прежде всего потребностями гидротурбины, а они зависят от климата и погодных условий того региона, где находится гидроэлектростанция. Также важен напор воды в месте постройки.

Поэтому под каждую отдельно взятую гидроэлектростанцию создаётся свой собственный гидрогенератор. Но у всех у них есть и общие части: ротор, статор, крестовины, подпятник и подшипники, которые составляют костяк конструкции.

Там же устанавливаются промышленные воздухоохладители для охлаждения обмоток. Охладители так же используют воду для охлаждения нагревающихся трубок. Поэтому от того какая вода используется, хим состав и примеси, зависит и материалы из которых изготавливается теплообменник.

Может быть, как простая сталь и латунь, так и нержавейка или мельхиор МнжМц если допустим используется вода с большим солесодержанием или морская.

Расчёт гидрогенератора

Под создание каждой новой гидроэлектростанции, производят расчёт гидрогенератора, который будет там работать. Для начала проектируют размеры статора и ротора, длину обмоток и изоляции, конструктивные элементы и узлы, а также общее крепление всех частей.

Все расчёты выполняются профессионалами на заводах-изготовителях. Очень большим заводом является предприятие “Элсиб” производящее такие генераторы. А, так же огромное предприятие Силовые машины о котором наверное все знают.

Расчет выполняют специалисты, а мы с вами будем пользоваться на благо плодами их труда.

Охлаждение гидрогенератора

Для охлаждения направляющих подшипников используют маслоохладители для гидрогенераторов. Мы на своем заводе производим такие охладители серии МО.

Дополнительно о продукции нашего завода

  • мотор-барабаны мб
  • маслоохладители турбин
  • маслоохладители 

Наш завод по изготовлению теплообменников и запчастей желает вам радостного настроения, хорошей работы и прекрасных результатов! 

К нам вы всегда сможете обратиться по следующим телефонам и электронной почте.

Телефон:+7 351 270–94–54, Факс:+7 351 217–98–99, Электронная почта: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Источник: http://www.ural-mep.ru/turbogeneratori/gidrogenerator-ustroiestvo-konstrukciya-principi-i-shemi-raboti.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.