Форсированное охлаждение генераторов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По УИРС

Форсированное охлаждение генераторов

 

 

Выполнил:

студент ЭНИН

группы 5А12

Романов А.О.

 

Проверил:

Пономарчук Н.Р.

 

 

 

Томск 2012 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………….…………………………………….……………………….3

1 Охлаждение ………………………………………………………………………………….…………….….4

1.1 Системы охлаждения генераторов ………..………….…………………….………….……..6

1.2 Применение форсированного охлаждения ……………………………………………....8

1.3 Генераторы с водородным и водородно-водяным охлаждением …..…….11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.…………………………………………………………………………………….………..…..12

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ…………………………………………………………………………..…………13

 

ВВЕДЕНИЕ

Охлаждение генераторов циркулирующим воздухом в большей степени предохраняет от пыли и понижает опасность возникновения пожара. Применяют два способа охлаждения генераторов: воздушное и водородное.

Сравнительная эффективность  различных способов охлаждения генераторов  может быть показана путём сопоставления  мощностей при одних и тех  же габаритах генератора.

Охлаждение генераторов производится по замкнутому циклу при котором в герметически закрытой машине циркулирует один и тот же объем охлаждающего газа. Генераторы мощностью до 30 Мет охлаждаются воздухом, а при большей мощности используется водород.

 

 

1 Охлаждение

Для охлаждения генератора статор разделен на отдельные пакеты, между которыми расположены вентиляционные каналы. Воздух прогоняется вентиляторами укрепленными на роторе. Для охлаждения мощных генераторов требуется прогонять через них огромное количество воздуха достигающее десятков кубических метров в секунду. Если забирать охлаждающий воздух из помещения станции, то при наличии в нем самых ничтожных количеств пыли (несколько миллиграммов в кубическом метре) генератор будет в короткое время загрязнен пылью. Поэтому турбогенераторы строят с замкнутой системой вентиляции. Воздух, который при прохождении через вентиляционные каналы генератора нагревается, поступает в специальные воздухоохладители, расположенные под корпусом турбогенератора. Там нагретый воздух проходит между ребристыми трубками воздухоохладителя, через которые протекает вода, и охлаждается. После этого воздух снова поступает к вентиляторам, которые прогоняют его через вентиляционные каналы. Таким образом, генератор охлаждается непрерывно одним и тем же воздухом и пыль не может попасть внутрь генератора.

Принудительное охлаждение находит применение прежде всего в гидрогенераторах большой мощности, в крупных генераторах с высокими частотами вращения, в капсульных и некоторых обратимых гидрогенераторах. Это прежде всего жидкостные системы непосредственного охлаждения обмоток и сердечников. Внедрение этих систем, характеризующихся большей эффективностью и экономичностью, позволило повысить удельные электромагнитные и тепловые нагрузки машин и их единичную мощность. При этом в гидрогенераторах в качестве охлаждающего агента используется вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1 Системы охлаждения генераторов

Системы охлаждения генераторов различны. Простейшим является воздушное (проточное) охлаждение, при котором холодный воздух, забираемый извне, проходит через генератор, поглощает выделяющееся в нем тепло и затем выбрасывается в машинный зал или наружу. В случае возникновения пожара в генераторе все задвижки системы охлаждения закрываются, прекращая подачу свежего воздуха в него.

Отличительными особенностями  системы охлаждения генератора являются: наличие большого потока охлаждающего воздуха, подаваемого вентиляторами с малыми вентиляционными потерями, установка водяных воздухоохладителей с большой поверхностью охлаждения; подача охлаждающей воды с помощью инжекторов. Преимуществом больших охладителей является их высокая экономичность, являющаяся результатом использования малого количества охлаждающей воды, возможность продолжения работы при выходе нескольких охладителей и повышенная перегрузочная способность в аварийных условиях.

Непосредственное жидкостное охлаждение генераторов. При выполнении непосредственного жидкостного  охлаждения генераторов в качестве охлаждающей жидкости применяют  дистиллированную воду или масло, которые  обладают более высокой теплоотводящей способностью по сравнению с водородом и, следовательно, позволяют еще больше увеличить единичные мощности генераторов при сохранении их размеров.. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Применение форсированного охлаждения.

Во многих случаях выполняются  системы охлаждения смешанного типа, в которых для одних, наиболее напряженных в тепловом отношении  элементов используется непосредственное водяное охлаждение, для других —  воздушное. Примером могут служить  крупнейшие гидрогенераторы Саяно-Шушенской  и Красноярской ГЭС, в которых  обмотки и шины обмотки статора  охлаждаются непосредственно водой, обмотки возбуждения выполнены  с форсированным воздушным охлаждением, причем форсирование охлаждения достигается  выполнением поперечных каналов  в витках катушек полюсов, а остальные  элементы конструкции имеют традиционное косвенное воздушное охлаждение.

Крупнейшим отечественным  гидрогенератором является гидрогенератор для Саяно-Шушенской ГЭС типа СВ 1285/275-42У4 мощностью 711 MB А, частотой вращения 142,8 об/мин (рис 8.6).

Для достижения высоких технико-экономических  показателей, снижения габаритов и  массы в гидрогенераторе осуществлены непосредственное водяное охлаждение обмотки статора и форсированное  воздушное охлаждение обмотки ротора.

На одном валу с главным  генератором размещены вспомогательный  генератор, который служит для питания независимой системы возбуждения с двумя выпрямительными мостами — рабочим и форсировочным, и регуляторный генератор, являющийся датчиком частоты для электрогидравлического регулятора частоты вращения агрегата.

Охлаждение генераторов  производится по замкнутому циклу. В  зависимости от их мощностей и  исполнения применяются различные  системы охлаждения: в генераторах  серии СВ, СВО, СГ, ВСГ мощностью 20000-240000 кВ*А - косвенное воздушное охлаждение статора и ротора с радиальной или аксиальной, схемой вентиляции; в генераторах серии СВФ мощностью 28000-530000 кВ*А - непосредственное водяное охлаждение обмотки статора и косвенное форсированное воздушное охлаждение обмотки ротора; в генераторах серии СГК 2ОООО-45ООО кВ*А - непосредственное водяное охлаждение обмоток статора и ротора.

Гидрогенераторы серии  СВФ имеют непосредственное водяное охлаждение обмотки статора и косвенное форсированное воздушное охлаждение обмотки ротора. С целью повышения эффективности охлаждения обмотки ротора ее поверхность многократно увеличена путем образования между витками или в самих витках катушек многочисленных каналов, по которым проходит охлаждающий воздух поперек витков катушек. Из радиальных каналов в ободе ротора воздух подается в зазор между сердечниками и катушками полюсов, затем распределяется по параллельным каналам в катушках и выбрасывается в межполюсное пространство.

Капсульные гидрогенераторы мощностью 5670-20 000 кВ*А имеют косвенное воздушное охлаждение с аксиальной схемой независимой вентиляции. Обычная радиальная схема самовентиляции, применяемая в гидрогенераторах, неприемлема для капсульных гидрогенераторов, так как требует значительного увеличения наружного диаметра корпуса статора. В связи с этим принята аксиальная схема независимой вентиляции. Специальный осевой компрессор с электродвигателем прогоняет воздух через охладитель и проходит через активные части гидрогенератора следующими параллельными путями: междуполюсное пространство, воздушный зазор, специальные щели в зубцах или - вентиляционные трубки в стержнях обмотки и отверстия в спинке сердечника статора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Турбогенераторы с водородным  и водородно-водяным охлаждением.

Турбогенераторы с водородным охлаждением  серии ТВФ.

В серию ТВФ входят турбогенераторы мощностью 63, 100 и ПО МВт.

Турбогенераторы имеют непосредственное форсированное охлаждение обмотки  ротора водородом  и косвенное  водородное охлаждение обмотки статора.

Турбогенераторы с водородно-водяным  охлаждением серии ТВВ.

В серию ТВВ входят турбогенераторы  мощностью 160, 200, 220, 300, 500, 800, 1000 и 1200 МВт  на 3000об/мин и турбогенераторы  мощностью 1000МВт на 1500об/мин.

Турбогенераторы имеют непосредственное охлаждение обмотки статора дистиллированной водой, непосредственное форсированное  охлаждение обмотки ротора водородом, внешней поверхности ротора и  сердечника статора – водородом.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате изучения форсированного охлаждения современных воздушных генераторов можно сделать следующий вывод:

При малых мощностях генераторов  используется охлаждение воздухом, потому что не возникает опасности возгорания, а при более высоких мощностях генераторов применяют водородное охлаждение, для избежания возгорания. 

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1) Вольдек А. И., Попов В. В. Электрические машины. Введение в электромеханику. Машины постоянного тока и трансформаторы: Учебник для вузов. - СПб: Питер, 2008.

2) Брускин, Давид Эмануилович. Генераторы возбуждаемые переменным током : учебное пособие / Д. Э. Брускин. — М. : Высшая школа, 1974. — 1974 : ил. — Библиогр.: с. 127.

3) Овчаренко, Николай Ильич. Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем : учебник для вузов / Н. И. Овчаренко. — М. : ЭНАС, 2000.