Жанама ауалық және сутекті салқындатқышы бар турбогенератор
9
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада ТВ - 60 - 2 турбогенераторының салқындату
жүйесін сутектік салқындату жүйесінен ауалық салқындату жүйесіне
алмастыру қарастырылған. Сонымен қатар турбогенератордың оқшауламасын
термо-реактивті оқшауламадан полиимидті оқшауламаға ауыстырдық.
Ауамен салқындату жүйесіне алмастыру себебі сутекті салқындату
жүйесіне қарағанда арзан және конструкциясы бойынша карапайым болып
келеді. Ал оқшауламаны алмастыру себебіміз полиимидті оқшаулама арзан
қалыңдығы бойынша жұқа, электрлік беріктілігі өте жоғары.
Турбогенератордың барлық өлшемдерін сақтай отырып оған алмастыру-
лар жүргіземіз. Статор пазасындағы элементар өткізгіштің оқшауламасын
ауыстырған кезде статор пазасының енін сақтау үшін элементар өткізгіштегі
мыстың ауданын улкейтеміз.
Осы алмастыруларды жүргізген кезде болатын капиталды шығындар
мен тиімділіктерді экономикалық бөлімде есептелді, ал турбогенератормен
жұмыс кезінде электрлік қауіпсіздік шаралары мен электр станцияларындағы
қорғаныстық шаралары жайлы мағұлматтарды өміртіршілік қауіпсіздігі
бөлімінде көрсеттім.
10
Аннотация
В данном дипломном проекте рассматривается замена системы
охлаждения турбогенератора ТВ - 60 - 2
от водородного на воздушный и
замена термореактивную изоляцию на полиимидный.
Заменяем систему охлаждения целью упрочения конструкции системы
охлаждения и кроме этого обслуживания и ремонтные работы воздушного
системы охлажедния намного дешевле чем водородный.
У полимидной изоляции электрическая прочность высше чем у
термореактивной изоляции. Одним из примуществом полиимидной изоляции
является её меньшая толшина сравнением с термореактиной изолцией.
Мы данном дипломном проекте сохранием все геометрические размеры
турбогенератора. При изолирование элементарного проводника имеется
разница по толшине, и эту разницу мы заполняем за чет увелечением сечение
медьи.
Засчет замены системый охлаждении и замены изоляции, увелечение
сечение медьи приводить к капитальному вложению. В экономическом
разделе почитаны все расходы и выгоды от этих изменении. А меры
приосторожности при работе с турбогенераторами рассмотривается в разделе
безопасность жизнидеятелности.
11
Annotation
In this thesis project is considered the replacement of the cooling system of
the turbogenerator TV - 60 -2 from the hydrogen in the air and replacing thermoset
polyimide insulation.
Replace the cooling system aimed at enhancing the design of the cooling
system and in addition maintenance and repairs of the air system is much cheaper
than ohlazhedniya hydrogen.
At polyimide insulation dielectric strength than the supremely thermosetting
insulation. One of the advantages require a polyimide insulation is its comparison
with smaller Width termoreaktinoy izoltsiey.
We have this thesis project Save all of the geometric dimensions of the
turbine generator. When isolating the elementary conductor there is a difference of
Width, and the difference we fill for Thu uvelechenie medi-section.
Expense of replacing the cooling system and replace the insulation
uvelechenie medi-section lead to capital investment. In the economic section Read
all the costs and benefits of these changes. A measure priostorozhnosti working
with turbogenerators considered carefully in the Security zhiznideyatelnosti.
12
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
2
2.1
2.2
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
5
5.1
5.2
5.3
6
6.1
6.2
Негізгі бөлім
Жанама ауалық және сутекті салқындатқышы бар турбогенератор
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератор
Жанама сутекті салқындатқышы бар турбогенераторларыдың
құрылысы
Салқындатқыштың құрамы және сұлбалары
Арнайы бөлім
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалау
ТВ-60-2 турбогенераторының номиналды мәндері:
ТВ-60-2 сериялы турбогенераторды есептеу:
Жанама ауалық салқындатқышы бар Т-60-2 сериялы турбогенера-
торды есептеу
Т-60-2 сериялы турбогненератордың номиналды мәні
Т-60-2 сериялы турбогенераторды есептеу
Пoлиимидтi oқшaулaмaның өндiрic тexнoлoгияcы
Пoлиимидтi стaтoр oрaмacының oқшaулaмacын дaйындay
тeхнoлoгияcы
Cтeржeньдeрдiн пoлиимидтi-фтoрoплacтикaлық плeнкaлық
oқшaулaмacын жacayтeхнoлoгияcы
Пoлиимидтi oқшayлaмaны дaйындayдaғы тeхнoлoгиялық прoцеcc
Элeктp мaшинaлардын ПИАБ типтiпaзa oқшaулaмacының элeктрлiк
бeрiктiгi
Пoлиимидтi-фтoрoплacтикaлық плeнкaмeн oқшaулaнғaн
стeржeньдeрдi цeмeнттeу
Стaтoрдын пoлиимидті оқшaулaмaсы
Өмір тіршілікқауіпсіздікбөлімі
Турбогенератордың техникалық сипаттамалары. Оларды
пайдалануда еңбек қорғау жағдайына талдау жасау
Цехтағы автоматты өрт сөндіру жүйесін есептеу
Электр қауіпсіздігі бойынша қорғаныстық жерге қосу
құрылғысына есеп жүргізу.
Экономикалық бөлім
Экономикалық тиімділігін есептеу бөлімі
Капиталды шығындарды есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
13
11
11
12
13
16
27
27
27
41
41
41
49
49
50
51
54
57
58
61
61
62
66
72
72
76
77
78
Кіріспе
Турбогенераторлар бірнеше МВт жүздеген МВт дейін жасалады, ол кез-
келген электрлік машиналар секілді активті және конструктивті бөлім болып
бөлінеді. Активті бөлімдер статор өзекшесі үшфазалыорамымен және ротор
қоздыру орамыменмеханикалық энергияны электр энергияға түрлендіру
барысына тікелей қатысады. Конструктивті бөлімге статордың корпусы,
сыртқы және ішкі қалқандар, ротордың түйіндері, газ суытқыштары,
вентиляторлар және т.б жатады. Олар активті бөлімде сенімді жумысты
қамтамасыз етеді.
Турбогенератордың құрылым ерекшеліктерін анықтайтын негізгі фактор
роторда үлкен механикалық кернеу туғызатын жоғарғы айналу жиіліктері
болып табылады. Сол себебтен ротор біртұтас құйылған жоғары сапалы
болаттан жасалады жане жоғары маханикалык қайраттылыққа ие. Роторда
полюстар айқын көрінбегені ушин, турбогенератор айқын полюсыз
машиналар қатарына жатады. Ең үлкен механикалық кернеулі турбо-
генератордың роторының диаметрі 1,25 асады, тіпті жоғары сапалы
материалдар қолданылса да. Сондықтан турбогенератор өзімен электрлік
машинаның созылыңқы диаметрінің, диаметрі 2 - 6 дейін болатын ротор
бочкасының ұзындығына қатынасымен көрсетіледі. Әрі қарай оның
ұзындығының ұзаруынан болатын, турбогенератор қуатының жоғарылауы
ротордың майысуын берілген мәнге дейін шектейді. Қоздыру орамасы
ротордың радиалды саңылауында орналасқан. Қоздыру орамасының алдыңғы
бөлігі, жоғары сапалы болаттан жасалған бандаж дөңгелегінің ортаға тартқыш
күш әсерінің ауысунан сақталады. Ротор бандажы дегеніміз турбогенератор
түйінінің ең күшейтілген механикалық қатынасы.
Турбогенераторлардың бірлік қуатының өсуі, салыстырмалы капитал
жұмсалудың және жылу электростанцияларындағы электроэнергия
баңасының төмендеуіне алып келеді. Мысалы: 32 МВт қуаттағы турбо-
генераторды, 200 МВт қуатты турбогенератормен салыстырғанда,1 кВт қуатқа
кететін қаражат жұмсауы 2,5 есе аз, себебі турбогенератордың көлемі ара
салыстырмалы
жұмық шектерде өзгереді, оның алымдылығының
аумақта-
уы арада негізгі арқасында электромагнитті жүктің аумақтау болады. Турбо -
генератордың пайдалы әсер коэфициенті жоғары болады және номиналды
қуат машинаның жоғарылауынан 6 дан 1200 МВт, 95 %- 98,8% дейін өседі.
Номиналды қуат өсуі кезіндегі ПӘК аздап өсуі генератордағы қуат
шығынының өсуі деген мағынаны білдіреді. Мысалыға, көлемдері бірдей 100
және 500 МВт қуаттағы турбогенераторлар үшін бұл шығындар сәйкесінше
1,3 және 6 МВт құрайды, сондықтан турбогенератордың номиналды
қуатының өсуі оның салкындатқышының өсуін талап етеді. Ең көп таралған
салқындатқыш агент ретінде ауа, сутек, дистильденген ауа және трансфор -
матор майы жатады. Барлық турбогенераторларды салқындау принципі
14
бойынша, жанама салқындатқышты генераторларға, статор және ротор
орамаларының өткізгіштерінің салқындатқыштарына және аралас салқын-
датқыштарға бөлуге болады.
Қазіргі кезде сутектік салқындатқыштың артықшылығына қарамастан,
ауалық салқындатқышты қолдану үрдісі кеңінен тараған. Ол өзіндік
кемшілектері де бар. Сутекті суытқыш жүйесі аталынған артықшылық-
тарымен қатар кемшіліктері бар, барінен бұрын сутек пен ауа қоспасының
жарылу қаупі. 28% сутектен, 72% ауадан тұратын қоспаның жарылу кезінде
генератордың ішкі корпусының қысымы ең жоғарғы мәнге жетеді (0.6 МПа
шамасында). Сутекті салқындатқышы бар турбогенератордың жарылу
қауіпсіздігі келесі шаралармен қамтамасыз етіледі:
1) корпустың ішінде машина ішіне ауа кіріп кетпес үшін, алдын
алатын,атмосферадан жоғары сутек қысымы ұсталынады.
2) қолайсыз жағдайларда машинаға зақым тимес үшін, статордың
корпусы 1 МПа дейінгі қысымға есептелініп жасалады. Бұл сутекті салқын-
датқышы бар турбогенераторда, ауалық салқындатқышы бар турбогенера-
тормен салыстырғанда, корпустың массасы мен сыртқы қалқандардың 2 есе
үлкейуіне алып келеді. Генераторда туындайтын қоспа, тек оның сутекпен
толтырылуы процессі кезінде ғана болады. Бұның алдын алу үшін машинаны
көмір қышқыл газымен толтырады. Сонымен қатар статор жарылуға
төзімділіктік және газ тығыздық міндетін атқарғандықтан, құрылымы
өзгермеген жоғары қысымдағы сутекті практиалық түрде қолдануға болады.
Сондықтан оның тығыздығы жоғарылайды, сонымен қатар көлемді
жылусыйымдылығы да өседі. Беттің жылу беріліс коэффициенті де өседі,
бірақ сызықты тәуелділікке қарағанда әлсіздеу өседі. Әр түрлі типтегі
турбогенераторлардың сутегінің жоғары қысымы 0,05 - 0,5 МПа құрайды.
Ротор айналуынан болатын жоғары қысымдағы үйкеліс шығыны, сутекке
кеткен шығынға қарағанда, газға кеткен шығындар тез өседі.ТВ және ТВ2
сериялы генераторларда жоғары қысым 0,005 - 0,1 МПа құрайды.
Бұл дипломдық жұмыста жанама сутектік салқындатқышы бар ТВ - 60 - 2
маркалы турбогенераторды жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенера-
торға ауыстыру жобаланған. Қәзіргі заманға сай турбогенераторлар термо-
реактивті оқшауламамен құрастырылады. Ауалық салқындатқыштың сутектік
салқындатқышқа өтуінің артықшылықтары дипломның төменгі жағында
айтылған. Жақсартылған оқшауландырылған сипаттамалары бар жаңа
полиимидті оқщауламаға ауыстырылады.
15
1 Негізгі бөлім.Жанама ауалық және сутекті салқындатқышы бар
турбогенератор
1.1
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератор
Сутекпен салқынданатын турбогенераторлардың өндірістік артық-
шылықтары ауамен сақындатылатын турбогенераторлардан басым
болғанымен оларды пайдаланудың қымбат болуы және оларға қосымша
қондырғылардын қажет болуымен ауамен салқындатылатын
турбогенераторларды жобалауға мүмкіндік береді. ауамен салқындатылатын
турбогенераторларды пайдалану арзан және конструкциясы өте қарапайым
болып келеді. 200 МВт қуатты ауамен салқындатылатын турбогенератор -
ларды жобалау тиімді болып табылады. Шет елдер де қазіргі танда осындай
ауамен салқындатылатын, қуаты 75 - 95 МВт турбогенераторлар жобаланумен
қатар қолданысқа енгізілген. Турбогенератордың статоры тангенциалды
жүзеге асырылады, ал ротор аумен салқындатылады. Асқын жүктелу кезінде
турбогенератордын қуаты номиналды қутынан артауға мүмкіндігі бар. Себебі
салқындату жүйесінде ауанын қысымын арттыруға салқындату жүйесінін
мүмкіндігі бар. Осы мақсатта салқындату жүйесіне кішігірім компрессор
орнатылған. Ол ауанын қысымын арттыруға қатысады. Ал ротор валына
графиттен жасалған сақина орналастырылған, ол құрғақ үйкелістер болғанда
жұмыс жасайды.
Ауамен салқындату жүйесі тұйық жүйе болып табылады. Онын басты
себебі тазартылған ауаны қолдану болып табылады. Электрлік және
механикалық, магниттік шығындардан пайда болатын қызуды жою үшін
ауаны жылдамдық-пен және салқындату арқыла желдеткіштер арқылы
айдайды. Желдеткіштердін өзінде ауа 5 - 7 С дейін қызады, ол дегеніміз ауа
көлемін 10 - 15 пайызға дейін жоғарлату керек екендігін көрсетеді. Роторды
салқындатып өткен ауа массасы желдеткіштер арқылы турбогенератор
астындағы ыстық ауа камересына, одан ауа салқындатқышқа барады.
Осылайша тұйық жүйеде салқындату жүзеге асырылыды.
Ауа көлемін және ПӘК қадағалау үшін салқындату жүйесіне диффузор
орнатылған. Диффузор ауданы радиусының өзгеруне байланысты артып
немесекеміп отырады, ол ауаның жылдамдығын кемітіп, кинетикалық
энергиясын тұрақты ауа лебіне ауыстырады өзгеріп отырады.
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар өндірісте сенімді -
лігімен, өртке қауіпсіздігімен, қарапайымдылығымен және қолайлығымен
ерекшеленеді. Сұраныстың өсуіне байланысты ауалықсалқындатқышы бар
турбогенераторлардың булық және газдық турбиналарға арналған жаңа түрі
өндірілуде. Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар серияларында,
паздық бөлігіндегідей, алдынғы бөлігінде де, дәстүрлі екі қабат өзекшелі
статор орамы қолданылған. Жоғарғы және төменгі өзекшелері, өзекшенің
16
ұзындығы бойынша меншікті шығынды теңестіру үшін, әртүрлі қарапайым
өткізгіштер санына ие.
1.2 Жанама сутекті салқындатқышыбар турбогенераторларыдың
құрылысы
Ауалық салқындатқышы бар турбогенератордың ротор айналғандағы
үйкеліс шығыны және вентиляциалық шығын жалпы шығынның 25 - 30%
құрайды. Ротор бөшке көлемінің үлкейуінің үйкелісі мен шығынның жылдам
өсуі, ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлардың бірліктік қуаттарын
шектеудің негізгі факторларының бірі болып табылады.Салқындатқыш орта
ретінде сутекті қолданса, көрсетілген шығынды 10 есеге дейін төмендетуге
және генератор ПӘК 0,6 - 1,2% өсуіне мүмкіндік береді. Машинаны ауалық
салқындатқыштан сутектік салқындатқышқа ауыстырғанда,машина қуатын
20% шамасында көбейтуге болады.Жанама сутектік салқындатқыш,қуаты 30 -
100 МВт болатын турбогенераторларда қолдануға міндеттелген.Көптеген
жанама сутектік салқындатқышты генераторлардың өткізілген қуаты 150
МВт.Қуаты 30 МВт тан төмен машиналардың арнаулы құрылғыларына
кететін шығындар сутектік салқындатқыш ерекшеліктеріне қарағанда
шығынды ақтамайды.
Сутек пен ауаның физикалық құрамы 1.1 кестесінде салыстырылған.Бір
және басқа қысымдағы сутектің тығыздығы ауаға қарағанда 14,3 есе аз.
Вентиляциялық шығын мен үйкеліс шығыны газ тығыздығына пропорционал
өзгергендіктен, сутек пен ауа тығыздығының айырмашылығы, машина
шығынының төмендеуімен түсіндіріледі. Машина корпусының ішінде
орналасқан сутек құрамында негізінен 3% ауа болады. Мұндай қоспа берілген
шығынды 10 есеге төмендететін, 0,1 тығыздық қатарындағы ауа тығыздығына
ие. Сутек пен ауаның көлемді жылусыйымдылықтары практикалық түрде
бірдей, сондықтан бірлікке кеткен сутек шығыны, ауа салқындатқыш шығыны
сияқты қалады. Салқындатылған газ тығыздығы 10 есе азаю себебінен,
сәйкесінше вентилятормен жүзеге асатын қысым да 10 есеге төмендейді,
сондай - ақ машинаның барлық вентиляциялық каналдарындағы аэродинами -
калық кедергіде 10 есе түседі. Осылайша сутек пен ауаның көлемді шығын -
дары бір - біріне тең болып қалады.
Сутектің жылу өтімділігі ауаның жылу өтімділігіне қарағанда 7 есеге
жоғарылайды.Осыған орай кертпе оқшауламасының жылу өтімділігінің
жоғарылауына алып келетін,оқшауламадағы газ қосылуларының және машина
кертпелерінің температура ауытқулары жоғалады. Сутек бетінің қызған
разрядтарының жылу өткізгіш коэфициенті, ауаға қарағанда 13,5 есе үлкен.
Нәтижесінде орама мысының температура ауытқуы сутек қатынасымен 5 - 10˚
төмендейді.
Бұл активті бөліктің өлшемдерін сақтай отырып, тоқ
жүктемелерін 15 - 20% көбейтуге мүмкіндік береді. Статор орам оқшауламасы
электр өрісінің кернеулігінде пайда болатын тәжіге қарамастан, сутек
атмосферасында сенімдірек жұмыс істейді және сутектің диэлектрлік
өтімділігі ауаныкіне қарағанда төмен.Бұл оқшауламаның бұзылуына алып
17
келетін
озонның, сутек атмосферасында түзілуі мүмкін еместігімен
түсіндіріледі.
Сутекті салқындатқышта машинаның ластануы болмайды және қарсы
бөліктері оқшауланбаған ротор орамдарын қолдану мүмкін болады. Жоғарыда
қарастырған сутекті суытқышы бар турбогенераторлорда мұндай құрылым
қолданылмайды, себебі шаңмен ластану жағдайында тармақтардың тұйықталу
қаупі бар. Сутекте жану қаупі жоқ, сондықтан апат кезіндегі өрт қаупі аз
болғандығы соншалық, арнайы құрылғыларда оны сөндіріретін құрылғы-
лардың болуын қажет етпейді. Сутектің тығыздығы үлкен болмағандықтан,
практикалық түрде желдеткіштік шу жоғалады тек магниттің пайда болуы -
ның шуы ғана қалады.
Сутекті суытқыш жүйесі аталынған артықшылықтарымен қатар
кемшіліктері бар, барінен бұрын сутек пен ауа қоспасының жарылу қаупі. 28%
сутектен, 72% ауадан тұратын қоспаның жарылу кезінде генератордың ішкі
корпусының қысымы ең жоғарғы мәнге жетеді (0.6 МПа шамасында). Сутекті
салқындатқышы бар турбогенератордың жарылу қауіпсіздігі келесі
шаралармен қамтамасыз етіледі:
1) корпустың ішінде машина ішіне ауа кіріп кетпес үшін, алдын
алатын,атмосферадан жоғары сутек қысымы ұсталынады.
2) Қолайсыз жағдайларда машинаға зақым тимес үшін, статордың
корпусы 1 МПа дейінгі қысымға есептелініп жасалады. Бұл сутекті салқын-
датқышы бар турбогенераторда, ауалық салқындатқышы бар турбогенератор-
мен салыстырғанда, корпустың массасы мен сыртқы қалқандардың 2 есе
үлкейуіне алып келеді. Генераторда туындайтын қоспа, тек оның сутекпен
толтырылуы процессі кезінде ғана болады. Бұның алдын алу үшін машинаны
көмір қышқыл газымен толтырады. Сонымен қатар статор жарылуға
төзімділіктік және газ тығыздық міндетін атқарғандықтан, құрылымы
өзгермеген жоғары қысымдағы сутекті практиалық түрде қолдануға болады.
Сондықтан оның тығыздығы жоғарылайды, сонымен қатар көлемді
жылусыйымдылығы да өседі. Беттің жылу беріліс коэффициенті де өседі,
бірақ сызықты тәуелділікке қарағанда әлсіздеу өседі. Әр түрлі типтегі
турбогенераторлардың сутегінің жоғары қысымы 0,05 - 0,5 МПа құрайды.
Ротор айналуынан болатын жоғары қысымдағы үйкеліс шығыны, сутекке
кеткен шығынға қарағанда, газға кеткен шығындар тез өседі.ТВ және ТВ2
сериялы генераторларда жоғары қысым 0,005 - 0,1 Мпа құрайды.
1.3 Салқындатқыштың құрамы және сұлбалары
Сутекті салқындатқышы бар турбогенератордын бірінші сериясы (ТВ),
Т2 сериялы машина базасында жобаланған және өзіне 25,30,50,60 және 100
МВт қуаттағы генераторларды қосқан. Содан соң 30,60,100 және 150 МВт
қуатта жұмыс жасайтын ТВ2 сериялы турбогенераторлар шығарыла бастады.
Бұл сериялы генератордың сутек қысымы 0,1 МПа дейін жоғары болды.
Сутекті салқындатқышы бар барлық генераторлар, машинаның корпусында
18
орналасқан газ салқындатқыштарына ие.Газды салқындатқышты машинадан
тыс орнату конструктивті көзқарас жағынан тиімсізі, себебі мұндай жағдайда
барлық газ өтетін каналардар стеналарын жарылу қаупісіздігімен қамтамасыз
ету керек.
ТВ сериялы турбогенераторлардың статор корпусында, колденең-
бойлық орналасқан газды салқындатқыштар және ротордың валында
орналасқан центрге тепкіш вентиляторлар болды. ТВ сериялы турбо -
генераторлар құрамындағы элементтер, ауалық салқындатқышы бар машина
элементтеріне ұқсайды; сондай ақ олардың салқындату сұлбасы көп құрамдас
болып келеді. Бойлықта орналасқан газ салқындатқышының басты
артықшылығы оның сенімділігі болып табылыды.Турбогенератор аз қуаттада
жұмысын жалғастыра береді.
ТВ2 сериялы турбогенераторларда тік орналасқан газды салқындатқыш
бар,ол оны бөлшектеу және құрастыруды жеңілдетеді.Секция саны және
олардың өлшемін генератордың қуатын төмендетуді қажет етпейтіндей
таңдайды.Осы сериялы бірінші 30 МВт ты генераторда 4 секция және центрге
тепкіш желдеткіш болған. Ал 100 және 150 МВт қуаттағы машиналарда 8
секция және параллель орналасқан желдеткіш типі орнатылған.ТВ2 типтегі
турбогенератордың құрылымы және оның салқындату жүйесі 1 және 1,1
суреттерде көрсетілген. Электросила заводының турбогенераторлары да
ауалық салқындатқыш генераторы секілді тіреуіш типтегі подшипниктерімен
жұмыс жасайды. Электротяжмаш заводында статор кесік щиттарында
орналасқан, подшипниктері бар ,қосымша сутекті салқындатқышы бар
турбогенераторлар жасалған. Бұл құрылым турбогенератордың бөлшектерін
жинастырғанда, подшипниктердің осьтер арасындағы қашықтығы қысқар -
тады.
Сурет 1 - Тік орналасқан газсалқындатқышы бар ТВ2 сериялы
турбогенератордағы сутек айналымының сұлбасы
19
1- Статор денесі; 2- статор өзекшесі; 3- статордың орамы; 4- ротор;
5- газосалқындатқыш; 6- шықпалары; 7- бөреленеу; 8- қоздырғыш;
9-щеткаұстағыш құрылғы; 10- подшипник; 11- остік желдеткіш.
Сурет 2 - ТВ2 сериялы турбогенератордың бойлық кескіні
Турбогенераторлардың бірлік қуатының өсуі, салыстырмалы капитал
жұмсалудың және жылу электростанцияларындағы электроэнергия бағасының
төмендеуіне алып келеді. Мысалы: 32 МВт қуаттағы турбогенераторды, 200
МВт қуатты турбогенератормен салыстырғанда, 1 кВт қуатқа кететін қаражат
жұмсауы 2,5 есе аз, себебі турбогенератордың көлемі ара салыстырмалы
жұмық шектерде өзгереді , оның алымдылығының аумақтауы арада негізгі арқ
асында электромагнитті жүктің аумақтау болады. Турбогенератордың пайда -
лы әсер коэфициенті жоғары болады және номиналды қуат машинаның
жоғарылауынан 6 дан 1200 МВт, 95 % - 98,8% дейін өседі. Номиналды қуат
өсуі кезіндегі ПӘК аздап өсуі генератордағы қуат шығынының өсуі деген
мағынаны білдіреді. Мысалыға, көлемдері бірдей 100 және 500 МВт қуаттағы
турбогенераторлар үшін бұл шығындар сәйкесінше 1,3 және 6 МВт құрайды,
сондықтан турбогенератордың номиналды қуатының өсуі оның салкындат -
қышының өсуін талап етеді. Ең көп таралған салқындатқыш агент ретінде 1.1
кестесінде физикалық құрамдары көрсетілген ауа, сутек, дистильденген ауа
және трансформатор майы.
20
Кесте 1.1 - Ауаға қатысты суытылған ортаның құрамы
1 .4 Қазіргі таңда бәсекеге қабілетті турбогенераторларды жобалау
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар өндірісте сенім -
ділігімен, өртке қауіпсіздігімен, қарапайымдылығымен және қолайлығымен
ерекшеленеді. Сұраныстың өсуіне байланысты ауалықсалқындатқышы бар
турбогенераторлардың булық және газдық турбиналарға арналған жаңа түрі
өндірілуде.
Сурет 3 - Қуаты 160 МВт газдық турбинаға арналған турбогенератор.
Турбогенераторлар, жүз пайыздық сақталған тиристорлы түзеткіші бар
статикалық қоздыру жүйесіне және екі каналды цифрлық реттегіш қоздыру
жүйесіне ие. Жиынтық ретінде, жеткізелетін газотурбиналы қондырғылардың
құрамына, турбогенераторларды қолдану барысында, тиристирлы микро-
процессорлық іске қосу құрылғыларды енгізу жатады. Микропоцессорлы
21
Орта
Тығыздық
Көлемдік
жылу
сыймдылық
Жылу
өткізгіштік
Жылу бұрап
жіберу
қабілеттілігі
Шығын
Ауа
Артық кысымдағы
сутек, МПа;
0,1
0,2
0,3
0,4
Трансформатор майы
Су
1
0,14
0,21
0,27
0,35
848
1000
1
1,5
2,2
3,0
3,75
1400
3500
1
7,1
7,1
7,1
7,1
5,3
23
1
2,3
2,7
3,0
3,5
21
60
1
1
1
1
1
0,01
0,01
құрылғылардың басқарылуы және реттелуі, жалпы станциялы автомат-
тандырылған жүйесі бар цифрлы коммуникация әдісімен жабдықталған.
Кесте 1.2 - Қарастырылатын сериядағы өндірілетін генераторлардың
игеру этаптары көрсетілген.
Турбогенаторлардың жаңа түрлерін өндірудің негізгі мақсаты сенім -
ділікті қамтамасыз етумен қатар, жоғарғы пайдалы әсер санын (ПӘК), төменгі
деңгейдегі дірілді және қызуды алу. Бұл мәселенің шешімі, өндірістік техноло -
гияны жобалаудағы есептердің тұжырымдамасын қарастырған кезде мүмкін
бола бастады. Турбогенератордың құрылымдық ерекшеліктерін қарастырайық.
Орам және статор өзекшесі
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар серияларында, паздық
бөлігіндегідей, алдынғы бөлігінде де, дәстүрлі екі қабат өзекшелі статор
орамы қолданылған. Жоғарғы және төменгі өзекшелері, өзекшенің ұзындығы
бойынша меншікті шығынды теңестіру үшін, әртүрлі қарапайым өткізгіштер
санына ие.
Статор орамының жоғарғы қуатты оқшауламасының сапасы айтар -
лықтай маңызды. Орама мен статорда, стержнді айдауыш - вакумдық
оқшауламаны қолдану GlobalVPI технологиясының дайындау еңбек
сиымдылығын төмендетті және оқшауламаның қалыңдығы бойынша
температураның ауытқуын төмендетуге және
оқшауламаның қызуы
қамтамасыз етілген кездегіменшікті ток жүктемесін көтеруге мүмкіндік берді.
Айдауыш - вакумдық оқшаулама кезінде
Сурет 4 - Айдауыш- вакумдық пропиткаға дейінгі статор
22
Өндірудің бастапқы жылы
1999
2007
1998
1999
2008
2009
Турбогенераторлар қуаты,
МВт
63
90
110
160
250
350
350 МВт турбогенератордың пішіні үлкен болуына байланысты статор
орамаларын дайындаған кезде, бөлек стержнді баспа - вакумды арзанқол
материал технологиясы қолданылады.( SingleVPI)
Статор жүрекшесіндегі шығынды төмендету мақсатында, магнит
шығындары төмендетілген, салқындатылған электротехникалық болат
қолдынылған. Құйынды тоқ тұйықталуларды шектеу үшін, жүрекшені
қабырғаға бекіткенде, қабырғаға бекітілетін соңғы пакетті оқшауламалар
қолданылған. 160 МВт жоғары қуатты генераторларда,қабырғаға бекітілетін
статор жүрекшесінің магнит өрісінің таралуына жетелейтін, құйынды
тоқтардың тұйықталуына әкелетін иілгіш мыс шиналар қолданылады.
Шинадағы тоқтардың тұйықталуы, жүрекшенің соңғы пакеттерін және
статордың қысылған сақиналарын қосымша шығын қуатынан және қызуынан
қорғалуын қаматамасыз етеді.
Сурет 5 - 160 МВт турбогенеатордың статоры
Ротордың валы және орамы
Роторды дайындау үшін қосымша қоспалары бар беріктілігі жоғары
шыңдалған болат темір қолданылады.Ротор бөшкесінде,орамдарды қалау
үшін үш бұрышты паздар фрезермен өңделеді. Тікелей салқындатқышты
ротордың құрылысы келесі суретте көрсетілген.
Сурет 6 - ауалық салқындатғышы бар турбогенератордың роторы
23
Ротордың пазына орамаларды қалау үшін жоғары жиілікті индукциялық
қызуы бар дәнекерлеу технологиясы қолданылған.Ротордың көп орамды
катушкалы орамдарын паз бойынша тарату, өрістің ең жақсы түрін алу
шартымен анықталған, ол кезде қоздыру магнит өрісі, генератордың
қысқыштарында бірінші гармоникалық кернеулерді жасау үшін қолданылады.
Жобалау процесінде қоздыру орамында, негізгі шығындар секілді статордың
бетіндегі қосымша шығындарда қоздыру өрісінің жоғары ретті гармо -
никасынан ықшамдалған. Қоздыру өрісінің үшінші гармоникасының
шығуына байланысты, әрбір турбогенераторды екі кернеуге жобалау мүмкін
болды: статор орамдарын жұлдызшадан үшбұрышқа жалғағанда.
Жобалаудың маңызды басты мақсаты бойлық және көлденең осі
бойынша ротордың кенеттен болатын қатаңдығын жою болып табылады. Оны
шешу үшін ротордың әрбір қимасының ауданындағы анизотрапиясын жою
керек. Әрбір полюстың үлкен тісшесінде ротор бөшкесінің бойлық пазда -
рының анизатробиалық қимасын жою тиімді. Бұл паздардың өлшемі мен
санын ротордың негізгі инерция моментін түзету мақсатында таңдайды.
Ротордағы шартталған кенеттен болатын қатаңдықтағы дірілдің деңгейі
айналу жиілігі 1,5 ммсекундтан екі есеге аспау үшін, кенеттен болатын
қатаңдық коэффициентінің өлшемін 1,5% асып кетпеуін қамтамасыз еті қажет.
Мұндағы кенеттен болатын қатаңдық коэффициенті инерцияның негізгі осінің
бағыты бойынша макималды статикалық бүгілудің айырымының оның
қосындысының қатынасына тең.
Тегістелелетін паздар текстолитті прокладкасы бар магнитті материал -
дармен толтырылады. Ротордың айналуынан, прокладканың қозғалатын
деформациясы, бойлық күш әсерінен, толтырғышта төмендейді, және
толтырғыш ротор бөшкесін күшейтпейді. Толтырғыш тегістелетін пазда,
толық демпферге кіретін сына арқылы ұсталып тұрады.Тегістеу жүйесі екі
түрлі қатаңдықты қамтамасыз етеді, олар: ротор дірілінің шектік төменгі
деңгейімен және оның тіреуішінің екі еселі айналым жиілігі екі түрлі болады.
Желдету жүйесі және қызу күйі
Активті бөліктердің салқындау тиімділігін жоғарылату үшін салқындату
жүйесінде ауалық ағындарды пайдалы таратуға мүмкіндік беретін, жаңа
техникалық шешімдер қабылданған.
24
Сурет 7 - Турбогенератордың салқындату жүйесі
Таңдалған соратын желдету сұлбасында, статор өзекшесінде және ротор
орамында ауа айналым контурларының бөлінуі қолданылған. Генератор
түрінің негізгі ерекшелігі, статор өзекшесінің каналдарымен салқындатылған
ауа айналымын қамтамасыз ететін, центробежді вентиляторды қолдану болып
табылады. Ротордың каналында ауаның қозғалуы, осы каналдар жасайтын,
біріңгай қысымдардың арқасында болады. Түзеткіш аппараттарды және
жабдықталған бағыттауыштарды, орнатылған центробежді желдеткіштерді
қолдану, сондай - ақ ротордың барлық күшті мүмкіншіліктерін қолдану,
механикалық шығынының деңгейін төмендетуге мүмкіндік берді.
Көптеген әлемдік ірі компаниялаларда, ротор орамдарын салқындату
үшін паздық бөліктерінде радиалды каналдар, ал алдынғы бөлігінде-
аксиальды каналдар қолданылады. Радиалды каналадар, паздың астынғы
каналдарының комегімен, суытылған ауамен жабдықталады.
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалаудың бастапқы
кезеңінде, ротордың салқындатқыш жүйесі, толық масштабты айналым
моделінде толықтай зерттелді. Осы зерттеу нәтижелерінің арқасында, ротор
орамалары тиімді салқындатқышпен қамтамасыз етілді.Мысал ретінде 60 МВт
турбогенератордың ротор орамдарының температураларының өсуінің,
қоздыруға кеткен шығын тәуелділігі көрсетілген. Номиналды қоздыру тоғы
кезіндегі ротор орамаларының қызуы, маңызды термиялық қорға ие.
25
Сурет 8 - Қоздыру шығынынан болатын ротор орамаларының температурасы
өсуінің тәуелділігі
Турбогенератордың бұл сериясының ең негізгі жетістігі, статор
өзекшелерін біркелкі газбен жадықтау болып табылады, сонымен қатар
статордың ұзындығына және ортасына байланысты орама температураларын
және активті болаттарын біркелкі тарату болып табылады. Мысал ретінде
әртүрлі турбогенераторлардың завод стеналарында сыналған қысқа тұйықталу
режимінде,статордың номинал тоғымен, статордың ұзындығы бойынша
өлшенген тісше температураларының өсуі, келесі суретте көрсетілген.
Сурет 9 - Статор ұзындығы бойынша пакет қалыңдығының ортасындағы
тісше температура өсуін тарату
Байқағанымыздай қаралып отырған турбогенератордың әртүрлі пайда-
лану шарттарында, кедергі термометрімен өлшенген,максималды темпера-
тураның орташа температурадан айырмашылығы, статор орамасы үшін
26
7ºСаспайды, ал активті болат үшін 5ºС нақты жасаудан және турбогенера -
тордың номиналды қуатынан тәуелсіз.
Статордағы температураның біркелкі таралуы статор мен ротор
арасында ауалық саңылау шақырмайтын, паздық бөлікке
U-тәрізді
каналдардың шақыратын шығындар есебінен қол жетімді. U-тәрізді каналдар
келесі суретте көрсетілген
Сурет 10- Статор өзекшесінің салқындатқыш жүйесі
Құрылысында статордың шеткі аймағында орналасқан U-тәрізді
каналдардармен айдау камерасындағы сал салқын ауа активті болат пакттер
мен радиалды каналдар арасына түседі және жонып өңделген бағыттың
басына кезекпен өтеді, содан соң статордың шеткі аймағында орналақан
сейілу камерасына қарсы бағытқа оралады. U-тәрізді каналдардардың
көмегімен статордың орамдарын және өзекшесін салқындату жүйесі, 160 МВт
қуатқа дейінгі турбогенераторларда қолданылады.
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератордың қуатын
шектейтін негізгі фактор, статор орамын қыздыру болып табылады.
Қарастырып отырған турбгенератор түрінің статор оамындағы температурасы
25 - 30% салқындатқыш каналындағы тісше бетінің конвективті деңгей
айырмасымен анықталады. Осы себебтен тоқтық жүктеменің өсуі кезінде осы
аймақтағы интенсификациялық жылу алмасудан болатын, тісше салқын -
датқышын күшейту үшін шаралар талап етіледі.
200 МВт жоғары қуаттағы турбогенераторлар үшін статор өзекшесінің
активті болатын және орамаларды салқындату жүйесінің жаңа құрылысы
құрастырылған. Ең алғаш жаңа салқындату жүйесі 225 МВт қуаттағы
27
турбогенераторда қолданылған. Жаңа жүйе құрылысында U-тәрізді канал
идеясы және статор аймағындағы әртүрлі аттағы аймақтардың кезектесу
принципі сақталған. Радиалды - тангенциялды жазықтықта орналасқан канал
радиалды - аксиальды каналға ауыстырылған. Мұндай канал тісшеде орын -
далған аксиалды каналдар арқылы көрші радиалды каналдардың арасында
ауаны қайта жіберу есебінде құрастырылған. Сонымен қатар әрбір жұп
радиалды канал, айдау камерасынан салқын ауа алып, тісшедегі аксиалды
каналдар арқылы көрші тақ каналдарға хабар береді. Зертханалық
қондырғыларда жаңа құрылымды оңтайластыруда, аэродинамикалық
кедергілердің және ауа шығынының кең диапазонындағы радиалды және
аксиалды каналдардың жылу берілістерін және жылу жүктемелердің
сипаттамалары зерттелді.
Сурет 11 - Тісше аймағындағы ауалық ағындардың бағыты
Жаңа салқындатқыш жүйесінің артықшылықтары радиалды каналдар -
дың жылу беріліс коэффициенті, U-тәрізді каналдардарға қарағанда 1,5 есе
көптігі, тісше аймағындағы жалпы салқындатқыш бетінің өсуі және салқын -
датылған беттегі жылу ағынының жолындағы термиялық кедергінің төмендеуі
болып табылады. Жылу беріліс коэффициентінің өсуі жасанды турбулиза -
циямен түсіндіріледі.
Статор орамының температурасы 35 - 40% өсуі оқшауламаның ауытқуы-
мен анықталады. Сол себептен генератор қуатының өсуімен, оқшаулама
бойынша, температуралық ауытқудың төмендеуіне бағытталған техникалық
28
шаралар қажет болды. 250 МВт қуаттағы турбогенератодың оқшаулама
бойынша ауытқу температурасын төмендету үшін өндіріс кезінде, статор
орамаларының стержн оқшауламалары GlobalVPI технологиясы бойынша,
160 МВт дейінгі турбогенераторларда қолданылтын 20% жоғарылатылған
лентаның жылу өткізгіштігін, жылу өткізгіш коэффициентіне қолданған.
Сонымен қатар 160 МВт қуаттағы турбогенераторлар секілді, корпустық
изоляция қолданылды.
Бізге белгілі, оқшаулама бойынша температуралық ауытқу, жылу
жүктемесінен бөлек, тек оқшауламаның жылу өткізгіш коэффициентімен ғана
анықталып қана қоймайды, сонымен қатар оның қалыңдығымен де
анықталады. Генератордың қуаты 350 МВт дейін жоғарылыған кезде,
оқшаулама бойынша температуралық ауытқуды төменету үшін, корпустық
оқшауламадағы электр өрісінің кернеулігін жоғарылатуды, яғни оның
қалыңдығын кішірейтуді талап етіледі.Одан басқа 250 МВт дейінгі
турбогенераторларда қолданылатын оқшауламаның жылу өткізгіштігінен 35%
асатын, жылу өткізгіш коэффициентіне ие, корпустық оқшауламаны қолдану
кажет.
Электр магнитті жүктеме
Ауа салқындатқышы бар турбогенератордың құрастырылған қатары
айналу жылдамдығы бірдей, электрлік және механикалық орындаулары ұқсас
электр машиналардың геометриялық іспеттес серия ретінде қарастырылуы
мүмкін. Турбогенератор бір - бірінен негізгі айырмашылығы толық есептік
қуаттан анықталады. Қарастырылып отырған серияда қуаттың өсуі,
генераторда активті материалдарды қолдануға байланысты үлкен электр
магнитті жүктеме мен меншікті шығындарды төмендету және суытуды
қарқытдату кезінде активті зонасының өлшемдерін шектеуге мүмкіндік
береді. Қазақстандағы орындалатын стандарттарға сәйкес серияның
номиналды кернеуі 10,5кВ - 110МВт, 15,75кВ - 250МВт, 20кВ - 250МВт
дейінгі аралықта өзгереді. Номиналды кернеудің ұлғаюы кезінде корпустық
оқшаулама материалын сақтап қалуы оқшаулама қалыңдығының ұлғаюын
білдіреді. Бұл кезде ораманың жанама салқындауы жүктеменің сызықтық
тогы мен меншікті қоршалған күштің төмендеуіне алып елуі керек.
Техникалық түсініктер бойынша 10,5кВ кернеудегі 110 МВт қуаттағы және
15,75 кВ кернеудегі 160МВт қуаттағы генераторларда диаметрлі жонып
өңдеуі бірдей және орама,саңлау өлшемі бірдей болып келеді. Қуаттың
ұлғаюы кернеудің ұлғаюымен өтемеленеді, ал жүктеменің сызықты тогы
тәжірбиелік түрде өзгермейді.
250МВт - 320МВт қуаттағы турбогенераторлар 160МВт қуаттағы
турбогенераторлармен салыстырғанда электр магнитті жүктеменің өсуіне
байланысты құрастырылған. Сызықты ток жүктемесі
жанама ауалы
салқындатқышы бар генераторларда статор орамасының өлшемдері, тікелей
сутектік сатқындатқышы бар генератордың өлшемдерінің сипаттамаларына
жақын келеді. Мұндайға жету жылуөтімділігі жоғары және эффективті
29
салқындатуы жоғары статор орамасына корпустық оқшауламаны қолдану
арқылы іске асады. Генератор қуатының ұлғаюына байланысты ары қарай
орамадағы шығындардың өсуі, ауа алмасу жүйесі мен қуаты жоғары
генераторларда пайдаланатын материалдардың жылу өтімділігінің
қолайлығын жоғарлатудың қажеттілігін растайды.
Шығындар мен ПӘК
Ауа алмасу жүйесін таңдау турбогенератордың шығындары мен ПӘК
әсер етеді. Номиналды қуаттың өсуі кезінде ауа алмасу каналдарының
салқындату бетіне қарағанда,болат пен мыстағы шығындар тезірек ұлғаяды.
Сол себепті қуаттың өсуіне байланысты активті бөліктерінің температурасы
ұлғаюы керек. Сондықтан салқындату бетін ғана емес, ауаны салқындату
шығыстарын да ұлғайтуға тура келеді, сәйкесінше ауа алмасу каналдарындағы
ауа жылдамдығы мен осы канал бетіндегі жылу беріліс коэффиценті де
ұлғаяды. Қуаттың өсу нәтижесінде ауа алмасу шығындарының өсуі және ПӘК
тің төмендеуі болуы керек. Ауалы салқындатқышы бар генераторларда ПӘК
бойынша бәсекелестік қасиетті алу үшін конструтивтік шешімге келу қажет
болды, яғни активті бөліктердің жылу алмасуының қарқындауын жоғарлатуға
және ауа алмасу шығындарын төмендетуге бағытталған. Үйкеліс пен ауа
алмасудың механикалық шығындарының өлшемдері, 12 суретте көрсетілген
турбогенератор сериясының активті қуатына тәуелді сынақтардан алынған.
Сурет 12 - Генератордың активті қуатының механикалық
шығынғатәуелділілгі
Келесі суретте ауалық және сутекті салқындатқышы бар турбогенератор
сериясының механикалық және толық шығын қатынастарының гистограмма-
лары тұрғызылған.
30
Сурет 13 - Ауалық( ) және сутекті ( ) салқындатқышы бар
турбогенераторлардың активті ғышынға тәуелді механикалық
шығын қатынасы.
Ауалық салқындатқышы бар турборгенератор сериясының зерттеулер
нәтижесинде алынған ПӘК мәндері келесі суретте көрсетілген. ПӘК бойынша
бұл машиналар бұрын жасалған суртектік салқындатқышы бар турбогенера -
торлардан қалыспайды.
Сурет 14 - ауалық( ) және сутекті( )салқындатқышы бар
турбогенераторлардың активті қуатының ПӘК тәуелділігі .
31
2Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалау
2.1 ТВ-60-2 турбогенераторының номиналды мәндері:
Номиналды қуаты: Рн 60 МВт .
Номиналды кернеуі: U1нф 10,5 кВ .
ЭҚК номиналды жиілігі: f 50 Гц.
Номиналды қуат коэффициенті: cos н 0,8 .
Статор орамасындағы фаза саны: т 3 .
Статор орамасының жалғану сұлбасы: жұлдызша.
Айналу жиілігі: n 3000 айн мин.
Салқындату жүйесі: Ротор және статор орамалары жанама сутекті,
статор өзекшесі тікелей сутекті салқындату.
2.2 Турбогенераторды есептеу:
Номиналды толық қуат:
S н 3 U 1нф I1нф
Рн
cos н
60 10 6
0,8
75 10 6 ВА .
(2.1)
Статордың ішкі диаметрін алдын ала анықтаймыз:
Негізгі өлшемдерді таңдаған кезде өндіріс сәйкетік сұрақтарын ескеру
қажет.Егер бірнеше жақын қаттағы машиналарға бір диаметрді сақтап қалса,
бірнеше машиналарға
бөлшектері мен технологиялық бейімделулерін
сәйкестендіріге болады. Бұл өндірісті арзандатады. Арзандату үшін өндіріс
орны бұрын өңделген, өндірісте тексерілген, тістік қабаттары сақталып
машинада орнатылған роторды қолдануға талпынады.Бұл ретте ол тек
сәйкестікті ғана емес, сонымен қатар ротор өндіруді арзандатады және
жобаланып отырған турбогенератордың жұмыс сенімділігін арттырады.
.
Берілген типтегі салқындатқышқа және толық номиналды қуатқа бос
жүріс кезіндегі сызықтық жүктемесін және магнит индукциясын таңдаймыз.
А және
мәндері, бірлік ауданның өлшемдік еселігін және
электротехникалық энергия түрлендіргіш-турбогенераторда каншалықты
әсерлі активті материалдар қолданылатынын көрсетеді. А және
мәндері
неғұрлым көп болған сайын, соғұрлым активті материалдар көлемінде көп
қуат өндіруге болады. Бірақ А және
мәндері көбейген сайын, квадраттық
сипаттақа ие сызықтық жүктеме А және магнит индукциясы
тәуелді қуат
шығынының өсуіне алып келеді. Қуат шығынының өсуі, егер жылудың
интенсивтілігіне қарамаса, орам мен магинт өткізгіш температурасын рұқсат
етілмейтін мәнге дейін көбейтіп жіберуі мүмкін.
32
Бізде салқындатқыш типі және толық номиналды қуат мәні
өзгермегендіктен, бос жүріс кезіндегі сызықтық жүктеме мен магнит
индукциясын төмендегідей таңдаймыз.
А= 7.5 10 4 Ам,
B 0.8 Тл.
Магнит емес саңылауының ұзындығы (алдын ала).
6.95 OKЗ
AD1.51
B
10 7 6.95 0.54
8 10 4 11.5
0.8
10 7 0.035 м,
(2.2)
= 0,005 м дәлдікте жуықтасақ, δ=0,04 м мәнін аламыз.
Ротор бөшкесінің диаметрі (алдын ала).
D2n D1n 2 1,075 2 0.035 1,005 м.
(2.3)
Нормаланған ротор қатарынан ротор бөшкесінің диамертін таңдаймыз.
D2=1.00 м.
Статордың ішкі диамерін анықтаймыз:
D1 D2 2 1.00 2 0.035 1.07 м.
(2.4)
(2.5)
Алдын ала статордың магнит өткізгіштігінің ұзындығын анықтаймыз.
l1n
0.9S H
2
0.9 75 10 6
0.92 314.159 1.075 2 7.5 10 4 0.82
3,1 м.
(2.6)
Ротор бөшкесінің ұзындығын анықтаймыз (алдын ала).
l 2n l1n 0.15 3,1 0.15 3.25 м.
Қатынастарды тексереміз
1 l1n D1 3,11.07 2.9,
2 l 2n D2 2.9 1.00 2.9.
33
(2.7)
(2.8)k 01 D1 AB
1 қатынасы
рұксат етілетін шекте жатыр.
Орамалар жұлдызша жалғанғандағы фазалық номиналды кернеу.
U 1нФ
U 1н
3
10.5
10 3
3
6069 В.
(2.9)
Статор фазасының номиналды қуаты.
I 1нн
S n
3 U 1нн
75 10 6
3 6069
4120 А.
(2.10)
Статор орамаларының
параллель тармақ сандарын қабылдай -
мыз.Ораманың тікелей салқындауы температуралық шектеулерді жоғалтады
және де паздағы тоқ көлемін кең аралықта In=4000 мен 20000 аралығында
өзгертуге болады. Жоғарғы шарықтау шегі 20000 А, ал бұл нәтиже қызудың
рұқсат етілмейтін деңгейі емес, ол сол тоқ шақыратын электродинамикалық
токтар әсерінен болатын стержнде пайда болатын діріл қаупін шақырады.
Неғұрлым паралелль орналасқан тармақтар саны аз болған сайын, машина
дайындағанда соғұрлым көп үнемділікті алуға болады. a=1, саңылаудағы
тиімді сымдар саны Un1=2. Статор саңылауындағы тоқ көлемі.
I n
I 1 U n1
a
4120
2
2
4120 А.
(2.11)
Алдын ала статордың саңылаулық тістік қысымы.
t1
I n
A
4120
7,5 10
4
55 10 3 м.
(2.12)
Алдын ала статор саңылаулар саны.
Z1
D1
t1
1.07
55 10 3
61,6,
(2.13)
Z1=72 деп аламыз, сонда q
z1
2 pm
72
2 1 3
12
(2.14)
Статордың саңылаулық қысымын анықтаймыз.
t1
D1
Z1
1.07
72
0.0467 м.
(2.15)
34
Қатынасты тексереміз. Магнит өрісі соғуынан болатын, ротор бөшкесі -
нің қосымша қуат шығынын төмендету үшін, статор тісшелерімен анықтала -
тын, магнитті емес саңылаудың саңылауға қатынасының жоғарғы мәнін алуды
ұсынады.
t1 0.07 0.05 1.4 0.5.
(2.16)
Статор фазаларының қосылған орамдарының дәйекті саны.
1
pqu n1
a
1 12
2
2
12.
(2.17)
Саңылау бөлік сандарымен көрсетілген, полюсті қысым.
Z1 (2 p) 72 (2 1) 36,
(2.18)
Қадам қысқаруын β=0.833 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Аңдатпа
Бұл дипломдық жобада ТВ - 60 - 2 турбогенераторының салқындату
жүйесін сутектік салқындату жүйесінен ауалық салқындату жүйесіне
алмастыру қарастырылған. Сонымен қатар турбогенератордың оқшауламасын
термо-реактивті оқшауламадан полиимидті оқшауламаға ауыстырдық.
Ауамен салқындату жүйесіне алмастыру себебі сутекті салқындату
жүйесіне қарағанда арзан және конструкциясы бойынша карапайым болып
келеді. Ал оқшауламаны алмастыру себебіміз полиимидті оқшаулама арзан
қалыңдығы бойынша жұқа, электрлік беріктілігі өте жоғары.
Турбогенератордың барлық өлшемдерін сақтай отырып оған алмастыру-
лар жүргіземіз. Статор пазасындағы элементар өткізгіштің оқшауламасын
ауыстырған кезде статор пазасының енін сақтау үшін элементар өткізгіштегі
мыстың ауданын улкейтеміз.
Осы алмастыруларды жүргізген кезде болатын капиталды шығындар
мен тиімділіктерді экономикалық бөлімде есептелді, ал турбогенератормен
жұмыс кезінде электрлік қауіпсіздік шаралары мен электр станцияларындағы
қорғаныстық шаралары жайлы мағұлматтарды өміртіршілік қауіпсіздігі
бөлімінде көрсеттім.
10
Аннотация
В данном дипломном проекте рассматривается замена системы
охлаждения турбогенератора ТВ - 60 - 2
от водородного на воздушный и
замена термореактивную изоляцию на полиимидный.
Заменяем систему охлаждения целью упрочения конструкции системы
охлаждения и кроме этого обслуживания и ремонтные работы воздушного
системы охлажедния намного дешевле чем водородный.
У полимидной изоляции электрическая прочность высше чем у
термореактивной изоляции. Одним из примуществом полиимидной изоляции
является её меньшая толшина сравнением с термореактиной изолцией.
Мы данном дипломном проекте сохранием все геометрические размеры
турбогенератора. При изолирование элементарного проводника имеется
разница по толшине, и эту разницу мы заполняем за чет увелечением сечение
медьи.
Засчет замены системый охлаждении и замены изоляции, увелечение
сечение медьи приводить к капитальному вложению. В экономическом
разделе почитаны все расходы и выгоды от этих изменении. А меры
приосторожности при работе с турбогенераторами рассмотривается в разделе
безопасность жизнидеятелности.
11
Annotation
In this thesis project is considered the replacement of the cooling system of
the turbogenerator TV - 60 -2 from the hydrogen in the air and replacing thermoset
polyimide insulation.
Replace the cooling system aimed at enhancing the design of the cooling
system and in addition maintenance and repairs of the air system is much cheaper
than ohlazhedniya hydrogen.
At polyimide insulation dielectric strength than the supremely thermosetting
insulation. One of the advantages require a polyimide insulation is its comparison
with smaller Width termoreaktinoy izoltsiey.
We have this thesis project Save all of the geometric dimensions of the
turbine generator. When isolating the elementary conductor there is a difference of
Width, and the difference we fill for Thu uvelechenie medi-section.
Expense of replacing the cooling system and replace the insulation
uvelechenie medi-section lead to capital investment. In the economic section Read
all the costs and benefits of these changes. A measure priostorozhnosti working
with turbogenerators considered carefully in the Security zhiznideyatelnosti.
12
МАЗМҰНЫ
Кіріспе
9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
2
2.1
2.2
3
3.1
3.2
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
5
5.1
5.2
5.3
6
6.1
6.2
Негізгі бөлім
Жанама ауалық және сутекті салқындатқышы бар турбогенератор
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератор
Жанама сутекті салқындатқышы бар турбогенераторларыдың
құрылысы
Салқындатқыштың құрамы және сұлбалары
Арнайы бөлім
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалау
ТВ-60-2 турбогенераторының номиналды мәндері:
ТВ-60-2 сериялы турбогенераторды есептеу:
Жанама ауалық салқындатқышы бар Т-60-2 сериялы турбогенера-
торды есептеу
Т-60-2 сериялы турбогненератордың номиналды мәні
Т-60-2 сериялы турбогенераторды есептеу
Пoлиимидтi oқшaулaмaның өндiрic тexнoлoгияcы
Пoлиимидтi стaтoр oрaмacының oқшaулaмacын дaйындay
тeхнoлoгияcы
Cтeржeньдeрдiн пoлиимидтi-фтoрoплacтикaлық плeнкaлық
oқшaулaмacын жacayтeхнoлoгияcы
Пoлиимидтi oқшayлaмaны дaйындayдaғы тeхнoлoгиялық прoцеcc
Элeктp мaшинaлардын ПИАБ типтiпaзa oқшaулaмacының элeктрлiк
бeрiктiгi
Пoлиимидтi-фтoрoплacтикaлық плeнкaмeн oқшaулaнғaн
стeржeньдeрдi цeмeнттeу
Стaтoрдын пoлиимидті оқшaулaмaсы
Өмір тіршілікқауіпсіздікбөлімі
Турбогенератордың техникалық сипаттамалары. Оларды
пайдалануда еңбек қорғау жағдайына талдау жасау
Цехтағы автоматты өрт сөндіру жүйесін есептеу
Электр қауіпсіздігі бойынша қорғаныстық жерге қосу
құрылғысына есеп жүргізу.
Экономикалық бөлім
Экономикалық тиімділігін есептеу бөлімі
Капиталды шығындарды есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
13
11
11
12
13
16
27
27
27
41
41
41
49
49
50
51
54
57
58
61
61
62
66
72
72
76
77
78
Кіріспе
Турбогенераторлар бірнеше МВт жүздеген МВт дейін жасалады, ол кез-
келген электрлік машиналар секілді активті және конструктивті бөлім болып
бөлінеді. Активті бөлімдер статор өзекшесі үшфазалыорамымен және ротор
қоздыру орамыменмеханикалық энергияны электр энергияға түрлендіру
барысына тікелей қатысады. Конструктивті бөлімге статордың корпусы,
сыртқы және ішкі қалқандар, ротордың түйіндері, газ суытқыштары,
вентиляторлар және т.б жатады. Олар активті бөлімде сенімді жумысты
қамтамасыз етеді.
Турбогенератордың құрылым ерекшеліктерін анықтайтын негізгі фактор
роторда үлкен механикалық кернеу туғызатын жоғарғы айналу жиіліктері
болып табылады. Сол себебтен ротор біртұтас құйылған жоғары сапалы
болаттан жасалады жане жоғары маханикалык қайраттылыққа ие. Роторда
полюстар айқын көрінбегені ушин, турбогенератор айқын полюсыз
машиналар қатарына жатады. Ең үлкен механикалық кернеулі турбо-
генератордың роторының диаметрі 1,25 асады, тіпті жоғары сапалы
материалдар қолданылса да. Сондықтан турбогенератор өзімен электрлік
машинаның созылыңқы диаметрінің, диаметрі 2 - 6 дейін болатын ротор
бочкасының ұзындығына қатынасымен көрсетіледі. Әрі қарай оның
ұзындығының ұзаруынан болатын, турбогенератор қуатының жоғарылауы
ротордың майысуын берілген мәнге дейін шектейді. Қоздыру орамасы
ротордың радиалды саңылауында орналасқан. Қоздыру орамасының алдыңғы
бөлігі, жоғары сапалы болаттан жасалған бандаж дөңгелегінің ортаға тартқыш
күш әсерінің ауысунан сақталады. Ротор бандажы дегеніміз турбогенератор
түйінінің ең күшейтілген механикалық қатынасы.
Турбогенераторлардың бірлік қуатының өсуі, салыстырмалы капитал
жұмсалудың және жылу электростанцияларындағы электроэнергия
баңасының төмендеуіне алып келеді. Мысалы: 32 МВт қуаттағы турбо-
генераторды, 200 МВт қуатты турбогенератормен салыстырғанда,1 кВт қуатқа
кететін қаражат жұмсауы 2,5 есе аз, себебі турбогенератордың көлемі ара
салыстырмалы
жұмық шектерде өзгереді, оның алымдылығының
аумақта-
уы арада негізгі арқасында электромагнитті жүктің аумақтау болады. Турбо -
генератордың пайдалы әсер коэфициенті жоғары болады және номиналды
қуат машинаның жоғарылауынан 6 дан 1200 МВт, 95 %- 98,8% дейін өседі.
Номиналды қуат өсуі кезіндегі ПӘК аздап өсуі генератордағы қуат
шығынының өсуі деген мағынаны білдіреді. Мысалыға, көлемдері бірдей 100
және 500 МВт қуаттағы турбогенераторлар үшін бұл шығындар сәйкесінше
1,3 және 6 МВт құрайды, сондықтан турбогенератордың номиналды
қуатының өсуі оның салкындатқышының өсуін талап етеді. Ең көп таралған
салқындатқыш агент ретінде ауа, сутек, дистильденген ауа және трансфор -
матор майы жатады. Барлық турбогенераторларды салқындау принципі
14
бойынша, жанама салқындатқышты генераторларға, статор және ротор
орамаларының өткізгіштерінің салқындатқыштарына және аралас салқын-
датқыштарға бөлуге болады.
Қазіргі кезде сутектік салқындатқыштың артықшылығына қарамастан,
ауалық салқындатқышты қолдану үрдісі кеңінен тараған. Ол өзіндік
кемшілектері де бар. Сутекті суытқыш жүйесі аталынған артықшылық-
тарымен қатар кемшіліктері бар, барінен бұрын сутек пен ауа қоспасының
жарылу қаупі. 28% сутектен, 72% ауадан тұратын қоспаның жарылу кезінде
генератордың ішкі корпусының қысымы ең жоғарғы мәнге жетеді (0.6 МПа
шамасында). Сутекті салқындатқышы бар турбогенератордың жарылу
қауіпсіздігі келесі шаралармен қамтамасыз етіледі:
1) корпустың ішінде машина ішіне ауа кіріп кетпес үшін, алдын
алатын,атмосферадан жоғары сутек қысымы ұсталынады.
2) қолайсыз жағдайларда машинаға зақым тимес үшін, статордың
корпусы 1 МПа дейінгі қысымға есептелініп жасалады. Бұл сутекті салқын-
датқышы бар турбогенераторда, ауалық салқындатқышы бар турбогенера-
тормен салыстырғанда, корпустың массасы мен сыртқы қалқандардың 2 есе
үлкейуіне алып келеді. Генераторда туындайтын қоспа, тек оның сутекпен
толтырылуы процессі кезінде ғана болады. Бұның алдын алу үшін машинаны
көмір қышқыл газымен толтырады. Сонымен қатар статор жарылуға
төзімділіктік және газ тығыздық міндетін атқарғандықтан, құрылымы
өзгермеген жоғары қысымдағы сутекті практиалық түрде қолдануға болады.
Сондықтан оның тығыздығы жоғарылайды, сонымен қатар көлемді
жылусыйымдылығы да өседі. Беттің жылу беріліс коэффициенті де өседі,
бірақ сызықты тәуелділікке қарағанда әлсіздеу өседі. Әр түрлі типтегі
турбогенераторлардың сутегінің жоғары қысымы 0,05 - 0,5 МПа құрайды.
Ротор айналуынан болатын жоғары қысымдағы үйкеліс шығыны, сутекке
кеткен шығынға қарағанда, газға кеткен шығындар тез өседі.ТВ және ТВ2
сериялы генераторларда жоғары қысым 0,005 - 0,1 МПа құрайды.
Бұл дипломдық жұмыста жанама сутектік салқындатқышы бар ТВ - 60 - 2
маркалы турбогенераторды жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенера-
торға ауыстыру жобаланған. Қәзіргі заманға сай турбогенераторлар термо-
реактивті оқшауламамен құрастырылады. Ауалық салқындатқыштың сутектік
салқындатқышқа өтуінің артықшылықтары дипломның төменгі жағында
айтылған. Жақсартылған оқшауландырылған сипаттамалары бар жаңа
полиимидті оқщауламаға ауыстырылады.
15
1 Негізгі бөлім.Жанама ауалық және сутекті салқындатқышы бар
турбогенератор
1.1
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератор
Сутекпен салқынданатын турбогенераторлардың өндірістік артық-
шылықтары ауамен сақындатылатын турбогенераторлардан басым
болғанымен оларды пайдаланудың қымбат болуы және оларға қосымша
қондырғылардын қажет болуымен ауамен салқындатылатын
турбогенераторларды жобалауға мүмкіндік береді. ауамен салқындатылатын
турбогенераторларды пайдалану арзан және конструкциясы өте қарапайым
болып келеді. 200 МВт қуатты ауамен салқындатылатын турбогенератор -
ларды жобалау тиімді болып табылады. Шет елдер де қазіргі танда осындай
ауамен салқындатылатын, қуаты 75 - 95 МВт турбогенераторлар жобаланумен
қатар қолданысқа енгізілген. Турбогенератордың статоры тангенциалды
жүзеге асырылады, ал ротор аумен салқындатылады. Асқын жүктелу кезінде
турбогенератордын қуаты номиналды қутынан артауға мүмкіндігі бар. Себебі
салқындату жүйесінде ауанын қысымын арттыруға салқындату жүйесінін
мүмкіндігі бар. Осы мақсатта салқындату жүйесіне кішігірім компрессор
орнатылған. Ол ауанын қысымын арттыруға қатысады. Ал ротор валына
графиттен жасалған сақина орналастырылған, ол құрғақ үйкелістер болғанда
жұмыс жасайды.
Ауамен салқындату жүйесі тұйық жүйе болып табылады. Онын басты
себебі тазартылған ауаны қолдану болып табылады. Электрлік және
механикалық, магниттік шығындардан пайда болатын қызуды жою үшін
ауаны жылдамдық-пен және салқындату арқыла желдеткіштер арқылы
айдайды. Желдеткіштердін өзінде ауа 5 - 7 С дейін қызады, ол дегеніміз ауа
көлемін 10 - 15 пайызға дейін жоғарлату керек екендігін көрсетеді. Роторды
салқындатып өткен ауа массасы желдеткіштер арқылы турбогенератор
астындағы ыстық ауа камересына, одан ауа салқындатқышқа барады.
Осылайша тұйық жүйеде салқындату жүзеге асырылыды.
Ауа көлемін және ПӘК қадағалау үшін салқындату жүйесіне диффузор
орнатылған. Диффузор ауданы радиусының өзгеруне байланысты артып
немесекеміп отырады, ол ауаның жылдамдығын кемітіп, кинетикалық
энергиясын тұрақты ауа лебіне ауыстырады өзгеріп отырады.
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар өндірісте сенімді -
лігімен, өртке қауіпсіздігімен, қарапайымдылығымен және қолайлығымен
ерекшеленеді. Сұраныстың өсуіне байланысты ауалықсалқындатқышы бар
турбогенераторлардың булық және газдық турбиналарға арналған жаңа түрі
өндірілуде. Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар серияларында,
паздық бөлігіндегідей, алдынғы бөлігінде де, дәстүрлі екі қабат өзекшелі
статор орамы қолданылған. Жоғарғы және төменгі өзекшелері, өзекшенің
16
ұзындығы бойынша меншікті шығынды теңестіру үшін, әртүрлі қарапайым
өткізгіштер санына ие.
1.2 Жанама сутекті салқындатқышыбар турбогенераторларыдың
құрылысы
Ауалық салқындатқышы бар турбогенератордың ротор айналғандағы
үйкеліс шығыны және вентиляциалық шығын жалпы шығынның 25 - 30%
құрайды. Ротор бөшке көлемінің үлкейуінің үйкелісі мен шығынның жылдам
өсуі, ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлардың бірліктік қуаттарын
шектеудің негізгі факторларының бірі болып табылады.Салқындатқыш орта
ретінде сутекті қолданса, көрсетілген шығынды 10 есеге дейін төмендетуге
және генератор ПӘК 0,6 - 1,2% өсуіне мүмкіндік береді. Машинаны ауалық
салқындатқыштан сутектік салқындатқышқа ауыстырғанда,машина қуатын
20% шамасында көбейтуге болады.Жанама сутектік салқындатқыш,қуаты 30 -
100 МВт болатын турбогенераторларда қолдануға міндеттелген.Көптеген
жанама сутектік салқындатқышты генераторлардың өткізілген қуаты 150
МВт.Қуаты 30 МВт тан төмен машиналардың арнаулы құрылғыларына
кететін шығындар сутектік салқындатқыш ерекшеліктеріне қарағанда
шығынды ақтамайды.
Сутек пен ауаның физикалық құрамы 1.1 кестесінде салыстырылған.Бір
және басқа қысымдағы сутектің тығыздығы ауаға қарағанда 14,3 есе аз.
Вентиляциялық шығын мен үйкеліс шығыны газ тығыздығына пропорционал
өзгергендіктен, сутек пен ауа тығыздығының айырмашылығы, машина
шығынының төмендеуімен түсіндіріледі. Машина корпусының ішінде
орналасқан сутек құрамында негізінен 3% ауа болады. Мұндай қоспа берілген
шығынды 10 есеге төмендететін, 0,1 тығыздық қатарындағы ауа тығыздығына
ие. Сутек пен ауаның көлемді жылусыйымдылықтары практикалық түрде
бірдей, сондықтан бірлікке кеткен сутек шығыны, ауа салқындатқыш шығыны
сияқты қалады. Салқындатылған газ тығыздығы 10 есе азаю себебінен,
сәйкесінше вентилятормен жүзеге асатын қысым да 10 есеге төмендейді,
сондай - ақ машинаның барлық вентиляциялық каналдарындағы аэродинами -
калық кедергіде 10 есе түседі. Осылайша сутек пен ауаның көлемді шығын -
дары бір - біріне тең болып қалады.
Сутектің жылу өтімділігі ауаның жылу өтімділігіне қарағанда 7 есеге
жоғарылайды.Осыған орай кертпе оқшауламасының жылу өтімділігінің
жоғарылауына алып келетін,оқшауламадағы газ қосылуларының және машина
кертпелерінің температура ауытқулары жоғалады. Сутек бетінің қызған
разрядтарының жылу өткізгіш коэфициенті, ауаға қарағанда 13,5 есе үлкен.
Нәтижесінде орама мысының температура ауытқуы сутек қатынасымен 5 - 10˚
төмендейді.
Бұл активті бөліктің өлшемдерін сақтай отырып, тоқ
жүктемелерін 15 - 20% көбейтуге мүмкіндік береді. Статор орам оқшауламасы
электр өрісінің кернеулігінде пайда болатын тәжіге қарамастан, сутек
атмосферасында сенімдірек жұмыс істейді және сутектің диэлектрлік
өтімділігі ауаныкіне қарағанда төмен.Бұл оқшауламаның бұзылуына алып
17
келетін
озонның, сутек атмосферасында түзілуі мүмкін еместігімен
түсіндіріледі.
Сутекті салқындатқышта машинаның ластануы болмайды және қарсы
бөліктері оқшауланбаған ротор орамдарын қолдану мүмкін болады. Жоғарыда
қарастырған сутекті суытқышы бар турбогенераторлорда мұндай құрылым
қолданылмайды, себебі шаңмен ластану жағдайында тармақтардың тұйықталу
қаупі бар. Сутекте жану қаупі жоқ, сондықтан апат кезіндегі өрт қаупі аз
болғандығы соншалық, арнайы құрылғыларда оны сөндіріретін құрылғы-
лардың болуын қажет етпейді. Сутектің тығыздығы үлкен болмағандықтан,
практикалық түрде желдеткіштік шу жоғалады тек магниттің пайда болуы -
ның шуы ғана қалады.
Сутекті суытқыш жүйесі аталынған артықшылықтарымен қатар
кемшіліктері бар, барінен бұрын сутек пен ауа қоспасының жарылу қаупі. 28%
сутектен, 72% ауадан тұратын қоспаның жарылу кезінде генератордың ішкі
корпусының қысымы ең жоғарғы мәнге жетеді (0.6 МПа шамасында). Сутекті
салқындатқышы бар турбогенератордың жарылу қауіпсіздігі келесі
шаралармен қамтамасыз етіледі:
1) корпустың ішінде машина ішіне ауа кіріп кетпес үшін, алдын
алатын,атмосферадан жоғары сутек қысымы ұсталынады.
2) Қолайсыз жағдайларда машинаға зақым тимес үшін, статордың
корпусы 1 МПа дейінгі қысымға есептелініп жасалады. Бұл сутекті салқын-
датқышы бар турбогенераторда, ауалық салқындатқышы бар турбогенератор-
мен салыстырғанда, корпустың массасы мен сыртқы қалқандардың 2 есе
үлкейуіне алып келеді. Генераторда туындайтын қоспа, тек оның сутекпен
толтырылуы процессі кезінде ғана болады. Бұның алдын алу үшін машинаны
көмір қышқыл газымен толтырады. Сонымен қатар статор жарылуға
төзімділіктік және газ тығыздық міндетін атқарғандықтан, құрылымы
өзгермеген жоғары қысымдағы сутекті практиалық түрде қолдануға болады.
Сондықтан оның тығыздығы жоғарылайды, сонымен қатар көлемді
жылусыйымдылығы да өседі. Беттің жылу беріліс коэффициенті де өседі,
бірақ сызықты тәуелділікке қарағанда әлсіздеу өседі. Әр түрлі типтегі
турбогенераторлардың сутегінің жоғары қысымы 0,05 - 0,5 МПа құрайды.
Ротор айналуынан болатын жоғары қысымдағы үйкеліс шығыны, сутекке
кеткен шығынға қарағанда, газға кеткен шығындар тез өседі.ТВ және ТВ2
сериялы генераторларда жоғары қысым 0,005 - 0,1 Мпа құрайды.
1.3 Салқындатқыштың құрамы және сұлбалары
Сутекті салқындатқышы бар турбогенератордын бірінші сериясы (ТВ),
Т2 сериялы машина базасында жобаланған және өзіне 25,30,50,60 және 100
МВт қуаттағы генераторларды қосқан. Содан соң 30,60,100 және 150 МВт
қуатта жұмыс жасайтын ТВ2 сериялы турбогенераторлар шығарыла бастады.
Бұл сериялы генератордың сутек қысымы 0,1 МПа дейін жоғары болды.
Сутекті салқындатқышы бар барлық генераторлар, машинаның корпусында
18
орналасқан газ салқындатқыштарына ие.Газды салқындатқышты машинадан
тыс орнату конструктивті көзқарас жағынан тиімсізі, себебі мұндай жағдайда
барлық газ өтетін каналардар стеналарын жарылу қаупісіздігімен қамтамасыз
ету керек.
ТВ сериялы турбогенераторлардың статор корпусында, колденең-
бойлық орналасқан газды салқындатқыштар және ротордың валында
орналасқан центрге тепкіш вентиляторлар болды. ТВ сериялы турбо -
генераторлар құрамындағы элементтер, ауалық салқындатқышы бар машина
элементтеріне ұқсайды; сондай ақ олардың салқындату сұлбасы көп құрамдас
болып келеді. Бойлықта орналасқан газ салқындатқышының басты
артықшылығы оның сенімділігі болып табылыды.Турбогенератор аз қуаттада
жұмысын жалғастыра береді.
ТВ2 сериялы турбогенераторларда тік орналасқан газды салқындатқыш
бар,ол оны бөлшектеу және құрастыруды жеңілдетеді.Секция саны және
олардың өлшемін генератордың қуатын төмендетуді қажет етпейтіндей
таңдайды.Осы сериялы бірінші 30 МВт ты генераторда 4 секция және центрге
тепкіш желдеткіш болған. Ал 100 және 150 МВт қуаттағы машиналарда 8
секция және параллель орналасқан желдеткіш типі орнатылған.ТВ2 типтегі
турбогенератордың құрылымы және оның салқындату жүйесі 1 және 1,1
суреттерде көрсетілген. Электросила заводының турбогенераторлары да
ауалық салқындатқыш генераторы секілді тіреуіш типтегі подшипниктерімен
жұмыс жасайды. Электротяжмаш заводында статор кесік щиттарында
орналасқан, подшипниктері бар ,қосымша сутекті салқындатқышы бар
турбогенераторлар жасалған. Бұл құрылым турбогенератордың бөлшектерін
жинастырғанда, подшипниктердің осьтер арасындағы қашықтығы қысқар -
тады.
Сурет 1 - Тік орналасқан газсалқындатқышы бар ТВ2 сериялы
турбогенератордағы сутек айналымының сұлбасы
19
1- Статор денесі; 2- статор өзекшесі; 3- статордың орамы; 4- ротор;
5- газосалқындатқыш; 6- шықпалары; 7- бөреленеу; 8- қоздырғыш;
9-щеткаұстағыш құрылғы; 10- подшипник; 11- остік желдеткіш.
Сурет 2 - ТВ2 сериялы турбогенератордың бойлық кескіні
Турбогенераторлардың бірлік қуатының өсуі, салыстырмалы капитал
жұмсалудың және жылу электростанцияларындағы электроэнергия бағасының
төмендеуіне алып келеді. Мысалы: 32 МВт қуаттағы турбогенераторды, 200
МВт қуатты турбогенератормен салыстырғанда, 1 кВт қуатқа кететін қаражат
жұмсауы 2,5 есе аз, себебі турбогенератордың көлемі ара салыстырмалы
жұмық шектерде өзгереді , оның алымдылығының аумақтауы арада негізгі арқ
асында электромагнитті жүктің аумақтау болады. Турбогенератордың пайда -
лы әсер коэфициенті жоғары болады және номиналды қуат машинаның
жоғарылауынан 6 дан 1200 МВт, 95 % - 98,8% дейін өседі. Номиналды қуат
өсуі кезіндегі ПӘК аздап өсуі генератордағы қуат шығынының өсуі деген
мағынаны білдіреді. Мысалыға, көлемдері бірдей 100 және 500 МВт қуаттағы
турбогенераторлар үшін бұл шығындар сәйкесінше 1,3 және 6 МВт құрайды,
сондықтан турбогенератордың номиналды қуатының өсуі оның салкындат -
қышының өсуін талап етеді. Ең көп таралған салқындатқыш агент ретінде 1.1
кестесінде физикалық құрамдары көрсетілген ауа, сутек, дистильденген ауа
және трансформатор майы.
20
Кесте 1.1 - Ауаға қатысты суытылған ортаның құрамы
1 .4 Қазіргі таңда бәсекеге қабілетті турбогенераторларды жобалау
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар өндірісте сенім -
ділігімен, өртке қауіпсіздігімен, қарапайымдылығымен және қолайлығымен
ерекшеленеді. Сұраныстың өсуіне байланысты ауалықсалқындатқышы бар
турбогенераторлардың булық және газдық турбиналарға арналған жаңа түрі
өндірілуде.
Сурет 3 - Қуаты 160 МВт газдық турбинаға арналған турбогенератор.
Турбогенераторлар, жүз пайыздық сақталған тиристорлы түзеткіші бар
статикалық қоздыру жүйесіне және екі каналды цифрлық реттегіш қоздыру
жүйесіне ие. Жиынтық ретінде, жеткізелетін газотурбиналы қондырғылардың
құрамына, турбогенераторларды қолдану барысында, тиристирлы микро-
процессорлық іске қосу құрылғыларды енгізу жатады. Микропоцессорлы
21
Орта
Тығыздық
Көлемдік
жылу
сыймдылық
Жылу
өткізгіштік
Жылу бұрап
жіберу
қабілеттілігі
Шығын
Ауа
Артық кысымдағы
сутек, МПа;
0,1
0,2
0,3
0,4
Трансформатор майы
Су
1
0,14
0,21
0,27
0,35
848
1000
1
1,5
2,2
3,0
3,75
1400
3500
1
7,1
7,1
7,1
7,1
5,3
23
1
2,3
2,7
3,0
3,5
21
60
1
1
1
1
1
0,01
0,01
құрылғылардың басқарылуы және реттелуі, жалпы станциялы автомат-
тандырылған жүйесі бар цифрлы коммуникация әдісімен жабдықталған.
Кесте 1.2 - Қарастырылатын сериядағы өндірілетін генераторлардың
игеру этаптары көрсетілген.
Турбогенаторлардың жаңа түрлерін өндірудің негізгі мақсаты сенім -
ділікті қамтамасыз етумен қатар, жоғарғы пайдалы әсер санын (ПӘК), төменгі
деңгейдегі дірілді және қызуды алу. Бұл мәселенің шешімі, өндірістік техноло -
гияны жобалаудағы есептердің тұжырымдамасын қарастырған кезде мүмкін
бола бастады. Турбогенератордың құрылымдық ерекшеліктерін қарастырайық.
Орам және статор өзекшесі
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторлар серияларында, паздық
бөлігіндегідей, алдынғы бөлігінде де, дәстүрлі екі қабат өзекшелі статор
орамы қолданылған. Жоғарғы және төменгі өзекшелері, өзекшенің ұзындығы
бойынша меншікті шығынды теңестіру үшін, әртүрлі қарапайым өткізгіштер
санына ие.
Статор орамының жоғарғы қуатты оқшауламасының сапасы айтар -
лықтай маңызды. Орама мен статорда, стержнді айдауыш - вакумдық
оқшауламаны қолдану GlobalVPI технологиясының дайындау еңбек
сиымдылығын төмендетті және оқшауламаның қалыңдығы бойынша
температураның ауытқуын төмендетуге және
оқшауламаның қызуы
қамтамасыз етілген кездегіменшікті ток жүктемесін көтеруге мүмкіндік берді.
Айдауыш - вакумдық оқшаулама кезінде
Сурет 4 - Айдауыш- вакумдық пропиткаға дейінгі статор
22
Өндірудің бастапқы жылы
1999
2007
1998
1999
2008
2009
Турбогенераторлар қуаты,
МВт
63
90
110
160
250
350
350 МВт турбогенератордың пішіні үлкен болуына байланысты статор
орамаларын дайындаған кезде, бөлек стержнді баспа - вакумды арзанқол
материал технологиясы қолданылады.( SingleVPI)
Статор жүрекшесіндегі шығынды төмендету мақсатында, магнит
шығындары төмендетілген, салқындатылған электротехникалық болат
қолдынылған. Құйынды тоқ тұйықталуларды шектеу үшін, жүрекшені
қабырғаға бекіткенде, қабырғаға бекітілетін соңғы пакетті оқшауламалар
қолданылған. 160 МВт жоғары қуатты генераторларда,қабырғаға бекітілетін
статор жүрекшесінің магнит өрісінің таралуына жетелейтін, құйынды
тоқтардың тұйықталуына әкелетін иілгіш мыс шиналар қолданылады.
Шинадағы тоқтардың тұйықталуы, жүрекшенің соңғы пакеттерін және
статордың қысылған сақиналарын қосымша шығын қуатынан және қызуынан
қорғалуын қаматамасыз етеді.
Сурет 5 - 160 МВт турбогенеатордың статоры
Ротордың валы және орамы
Роторды дайындау үшін қосымша қоспалары бар беріктілігі жоғары
шыңдалған болат темір қолданылады.Ротор бөшкесінде,орамдарды қалау
үшін үш бұрышты паздар фрезермен өңделеді. Тікелей салқындатқышты
ротордың құрылысы келесі суретте көрсетілген.
Сурет 6 - ауалық салқындатғышы бар турбогенератордың роторы
23
Ротордың пазына орамаларды қалау үшін жоғары жиілікті индукциялық
қызуы бар дәнекерлеу технологиясы қолданылған.Ротордың көп орамды
катушкалы орамдарын паз бойынша тарату, өрістің ең жақсы түрін алу
шартымен анықталған, ол кезде қоздыру магнит өрісі, генератордың
қысқыштарында бірінші гармоникалық кернеулерді жасау үшін қолданылады.
Жобалау процесінде қоздыру орамында, негізгі шығындар секілді статордың
бетіндегі қосымша шығындарда қоздыру өрісінің жоғары ретті гармо -
никасынан ықшамдалған. Қоздыру өрісінің үшінші гармоникасының
шығуына байланысты, әрбір турбогенераторды екі кернеуге жобалау мүмкін
болды: статор орамдарын жұлдызшадан үшбұрышқа жалғағанда.
Жобалаудың маңызды басты мақсаты бойлық және көлденең осі
бойынша ротордың кенеттен болатын қатаңдығын жою болып табылады. Оны
шешу үшін ротордың әрбір қимасының ауданындағы анизотрапиясын жою
керек. Әрбір полюстың үлкен тісшесінде ротор бөшкесінің бойлық пазда -
рының анизатробиалық қимасын жою тиімді. Бұл паздардың өлшемі мен
санын ротордың негізгі инерция моментін түзету мақсатында таңдайды.
Ротордағы шартталған кенеттен болатын қатаңдықтағы дірілдің деңгейі
айналу жиілігі 1,5 ммсекундтан екі есеге аспау үшін, кенеттен болатын
қатаңдық коэффициентінің өлшемін 1,5% асып кетпеуін қамтамасыз еті қажет.
Мұндағы кенеттен болатын қатаңдық коэффициенті инерцияның негізгі осінің
бағыты бойынша макималды статикалық бүгілудің айырымының оның
қосындысының қатынасына тең.
Тегістелелетін паздар текстолитті прокладкасы бар магнитті материал -
дармен толтырылады. Ротордың айналуынан, прокладканың қозғалатын
деформациясы, бойлық күш әсерінен, толтырғышта төмендейді, және
толтырғыш ротор бөшкесін күшейтпейді. Толтырғыш тегістелетін пазда,
толық демпферге кіретін сына арқылы ұсталып тұрады.Тегістеу жүйесі екі
түрлі қатаңдықты қамтамасыз етеді, олар: ротор дірілінің шектік төменгі
деңгейімен және оның тіреуішінің екі еселі айналым жиілігі екі түрлі болады.
Желдету жүйесі және қызу күйі
Активті бөліктердің салқындау тиімділігін жоғарылату үшін салқындату
жүйесінде ауалық ағындарды пайдалы таратуға мүмкіндік беретін, жаңа
техникалық шешімдер қабылданған.
24
Сурет 7 - Турбогенератордың салқындату жүйесі
Таңдалған соратын желдету сұлбасында, статор өзекшесінде және ротор
орамында ауа айналым контурларының бөлінуі қолданылған. Генератор
түрінің негізгі ерекшелігі, статор өзекшесінің каналдарымен салқындатылған
ауа айналымын қамтамасыз ететін, центробежді вентиляторды қолдану болып
табылады. Ротордың каналында ауаның қозғалуы, осы каналдар жасайтын,
біріңгай қысымдардың арқасында болады. Түзеткіш аппараттарды және
жабдықталған бағыттауыштарды, орнатылған центробежді желдеткіштерді
қолдану, сондай - ақ ротордың барлық күшті мүмкіншіліктерін қолдану,
механикалық шығынының деңгейін төмендетуге мүмкіндік берді.
Көптеген әлемдік ірі компаниялаларда, ротор орамдарын салқындату
үшін паздық бөліктерінде радиалды каналдар, ал алдынғы бөлігінде-
аксиальды каналдар қолданылады. Радиалды каналадар, паздың астынғы
каналдарының комегімен, суытылған ауамен жабдықталады.
Ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалаудың бастапқы
кезеңінде, ротордың салқындатқыш жүйесі, толық масштабты айналым
моделінде толықтай зерттелді. Осы зерттеу нәтижелерінің арқасында, ротор
орамалары тиімді салқындатқышпен қамтамасыз етілді.Мысал ретінде 60 МВт
турбогенератордың ротор орамдарының температураларының өсуінің,
қоздыруға кеткен шығын тәуелділігі көрсетілген. Номиналды қоздыру тоғы
кезіндегі ротор орамаларының қызуы, маңызды термиялық қорға ие.
25
Сурет 8 - Қоздыру шығынынан болатын ротор орамаларының температурасы
өсуінің тәуелділігі
Турбогенератордың бұл сериясының ең негізгі жетістігі, статор
өзекшелерін біркелкі газбен жадықтау болып табылады, сонымен қатар
статордың ұзындығына және ортасына байланысты орама температураларын
және активті болаттарын біркелкі тарату болып табылады. Мысал ретінде
әртүрлі турбогенераторлардың завод стеналарында сыналған қысқа тұйықталу
режимінде,статордың номинал тоғымен, статордың ұзындығы бойынша
өлшенген тісше температураларының өсуі, келесі суретте көрсетілген.
Сурет 9 - Статор ұзындығы бойынша пакет қалыңдығының ортасындағы
тісше температура өсуін тарату
Байқағанымыздай қаралып отырған турбогенератордың әртүрлі пайда-
лану шарттарында, кедергі термометрімен өлшенген,максималды темпера-
тураның орташа температурадан айырмашылығы, статор орамасы үшін
26
7ºСаспайды, ал активті болат үшін 5ºС нақты жасаудан және турбогенера -
тордың номиналды қуатынан тәуелсіз.
Статордағы температураның біркелкі таралуы статор мен ротор
арасында ауалық саңылау шақырмайтын, паздық бөлікке
U-тәрізді
каналдардың шақыратын шығындар есебінен қол жетімді. U-тәрізді каналдар
келесі суретте көрсетілген
Сурет 10- Статор өзекшесінің салқындатқыш жүйесі
Құрылысында статордың шеткі аймағында орналасқан U-тәрізді
каналдардармен айдау камерасындағы сал салқын ауа активті болат пакттер
мен радиалды каналдар арасына түседі және жонып өңделген бағыттың
басына кезекпен өтеді, содан соң статордың шеткі аймағында орналақан
сейілу камерасына қарсы бағытқа оралады. U-тәрізді каналдардардың
көмегімен статордың орамдарын және өзекшесін салқындату жүйесі, 160 МВт
қуатқа дейінгі турбогенераторларда қолданылады.
Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенератордың қуатын
шектейтін негізгі фактор, статор орамын қыздыру болып табылады.
Қарастырып отырған турбгенератор түрінің статор оамындағы температурасы
25 - 30% салқындатқыш каналындағы тісше бетінің конвективті деңгей
айырмасымен анықталады. Осы себебтен тоқтық жүктеменің өсуі кезінде осы
аймақтағы интенсификациялық жылу алмасудан болатын, тісше салқын -
датқышын күшейту үшін шаралар талап етіледі.
200 МВт жоғары қуаттағы турбогенераторлар үшін статор өзекшесінің
активті болатын және орамаларды салқындату жүйесінің жаңа құрылысы
құрастырылған. Ең алғаш жаңа салқындату жүйесі 225 МВт қуаттағы
27
турбогенераторда қолданылған. Жаңа жүйе құрылысында U-тәрізді канал
идеясы және статор аймағындағы әртүрлі аттағы аймақтардың кезектесу
принципі сақталған. Радиалды - тангенциялды жазықтықта орналасқан канал
радиалды - аксиальды каналға ауыстырылған. Мұндай канал тісшеде орын -
далған аксиалды каналдар арқылы көрші радиалды каналдардың арасында
ауаны қайта жіберу есебінде құрастырылған. Сонымен қатар әрбір жұп
радиалды канал, айдау камерасынан салқын ауа алып, тісшедегі аксиалды
каналдар арқылы көрші тақ каналдарға хабар береді. Зертханалық
қондырғыларда жаңа құрылымды оңтайластыруда, аэродинамикалық
кедергілердің және ауа шығынының кең диапазонындағы радиалды және
аксиалды каналдардың жылу берілістерін және жылу жүктемелердің
сипаттамалары зерттелді.
Сурет 11 - Тісше аймағындағы ауалық ағындардың бағыты
Жаңа салқындатқыш жүйесінің артықшылықтары радиалды каналдар -
дың жылу беріліс коэффициенті, U-тәрізді каналдардарға қарағанда 1,5 есе
көптігі, тісше аймағындағы жалпы салқындатқыш бетінің өсуі және салқын -
датылған беттегі жылу ағынының жолындағы термиялық кедергінің төмендеуі
болып табылады. Жылу беріліс коэффициентінің өсуі жасанды турбулиза -
циямен түсіндіріледі.
Статор орамының температурасы 35 - 40% өсуі оқшауламаның ауытқуы-
мен анықталады. Сол себептен генератор қуатының өсуімен, оқшаулама
бойынша, температуралық ауытқудың төмендеуіне бағытталған техникалық
28
шаралар қажет болды. 250 МВт қуаттағы турбогенератодың оқшаулама
бойынша ауытқу температурасын төмендету үшін өндіріс кезінде, статор
орамаларының стержн оқшауламалары GlobalVPI технологиясы бойынша,
160 МВт дейінгі турбогенераторларда қолданылтын 20% жоғарылатылған
лентаның жылу өткізгіштігін, жылу өткізгіш коэффициентіне қолданған.
Сонымен қатар 160 МВт қуаттағы турбогенераторлар секілді, корпустық
изоляция қолданылды.
Бізге белгілі, оқшаулама бойынша температуралық ауытқу, жылу
жүктемесінен бөлек, тек оқшауламаның жылу өткізгіш коэффициентімен ғана
анықталып қана қоймайды, сонымен қатар оның қалыңдығымен де
анықталады. Генератордың қуаты 350 МВт дейін жоғарылыған кезде,
оқшаулама бойынша температуралық ауытқуды төменету үшін, корпустық
оқшауламадағы электр өрісінің кернеулігін жоғарылатуды, яғни оның
қалыңдығын кішірейтуді талап етіледі.Одан басқа 250 МВт дейінгі
турбогенераторларда қолданылатын оқшауламаның жылу өткізгіштігінен 35%
асатын, жылу өткізгіш коэффициентіне ие, корпустық оқшауламаны қолдану
кажет.
Электр магнитті жүктеме
Ауа салқындатқышы бар турбогенератордың құрастырылған қатары
айналу жылдамдығы бірдей, электрлік және механикалық орындаулары ұқсас
электр машиналардың геометриялық іспеттес серия ретінде қарастырылуы
мүмкін. Турбогенератор бір - бірінен негізгі айырмашылығы толық есептік
қуаттан анықталады. Қарастырылып отырған серияда қуаттың өсуі,
генераторда активті материалдарды қолдануға байланысты үлкен электр
магнитті жүктеме мен меншікті шығындарды төмендету және суытуды
қарқытдату кезінде активті зонасының өлшемдерін шектеуге мүмкіндік
береді. Қазақстандағы орындалатын стандарттарға сәйкес серияның
номиналды кернеуі 10,5кВ - 110МВт, 15,75кВ - 250МВт, 20кВ - 250МВт
дейінгі аралықта өзгереді. Номиналды кернеудің ұлғаюы кезінде корпустық
оқшаулама материалын сақтап қалуы оқшаулама қалыңдығының ұлғаюын
білдіреді. Бұл кезде ораманың жанама салқындауы жүктеменің сызықтық
тогы мен меншікті қоршалған күштің төмендеуіне алып елуі керек.
Техникалық түсініктер бойынша 10,5кВ кернеудегі 110 МВт қуаттағы және
15,75 кВ кернеудегі 160МВт қуаттағы генераторларда диаметрлі жонып
өңдеуі бірдей және орама,саңлау өлшемі бірдей болып келеді. Қуаттың
ұлғаюы кернеудің ұлғаюымен өтемеленеді, ал жүктеменің сызықты тогы
тәжірбиелік түрде өзгермейді.
250МВт - 320МВт қуаттағы турбогенераторлар 160МВт қуаттағы
турбогенераторлармен салыстырғанда электр магнитті жүктеменің өсуіне
байланысты құрастырылған. Сызықты ток жүктемесі
жанама ауалы
салқындатқышы бар генераторларда статор орамасының өлшемдері, тікелей
сутектік сатқындатқышы бар генератордың өлшемдерінің сипаттамаларына
жақын келеді. Мұндайға жету жылуөтімділігі жоғары және эффективті
29
салқындатуы жоғары статор орамасына корпустық оқшауламаны қолдану
арқылы іске асады. Генератор қуатының ұлғаюына байланысты ары қарай
орамадағы шығындардың өсуі, ауа алмасу жүйесі мен қуаты жоғары
генераторларда пайдаланатын материалдардың жылу өтімділігінің
қолайлығын жоғарлатудың қажеттілігін растайды.
Шығындар мен ПӘК
Ауа алмасу жүйесін таңдау турбогенератордың шығындары мен ПӘК
әсер етеді. Номиналды қуаттың өсуі кезінде ауа алмасу каналдарының
салқындату бетіне қарағанда,болат пен мыстағы шығындар тезірек ұлғаяды.
Сол себепті қуаттың өсуіне байланысты активті бөліктерінің температурасы
ұлғаюы керек. Сондықтан салқындату бетін ғана емес, ауаны салқындату
шығыстарын да ұлғайтуға тура келеді, сәйкесінше ауа алмасу каналдарындағы
ауа жылдамдығы мен осы канал бетіндегі жылу беріліс коэффиценті де
ұлғаяды. Қуаттың өсу нәтижесінде ауа алмасу шығындарының өсуі және ПӘК
тің төмендеуі болуы керек. Ауалы салқындатқышы бар генераторларда ПӘК
бойынша бәсекелестік қасиетті алу үшін конструтивтік шешімге келу қажет
болды, яғни активті бөліктердің жылу алмасуының қарқындауын жоғарлатуға
және ауа алмасу шығындарын төмендетуге бағытталған. Үйкеліс пен ауа
алмасудың механикалық шығындарының өлшемдері, 12 суретте көрсетілген
турбогенератор сериясының активті қуатына тәуелді сынақтардан алынған.
Сурет 12 - Генератордың активті қуатының механикалық
шығынғатәуелділілгі
Келесі суретте ауалық және сутекті салқындатқышы бар турбогенератор
сериясының механикалық және толық шығын қатынастарының гистограмма-
лары тұрғызылған.
30
Сурет 13 - Ауалық( ) және сутекті ( ) салқындатқышы бар
турбогенераторлардың активті ғышынға тәуелді механикалық
шығын қатынасы.
Ауалық салқындатқышы бар турборгенератор сериясының зерттеулер
нәтижесинде алынған ПӘК мәндері келесі суретте көрсетілген. ПӘК бойынша
бұл машиналар бұрын жасалған суртектік салқындатқышы бар турбогенера -
торлардан қалыспайды.
Сурет 14 - ауалық( ) және сутекті( )салқындатқышы бар
турбогенераторлардың активті қуатының ПӘК тәуелділігі .
31
2Жанама ауалық салқындатқышы бар турбогенераторды жобалау
2.1 ТВ-60-2 турбогенераторының номиналды мәндері:
Номиналды қуаты: Рн 60 МВт .
Номиналды кернеуі: U1нф 10,5 кВ .
ЭҚК номиналды жиілігі: f 50 Гц.
Номиналды қуат коэффициенті: cos н 0,8 .
Статор орамасындағы фаза саны: т 3 .
Статор орамасының жалғану сұлбасы: жұлдызша.
Айналу жиілігі: n 3000 айн мин.
Салқындату жүйесі: Ротор және статор орамалары жанама сутекті,
статор өзекшесі тікелей сутекті салқындату.
2.2 Турбогенераторды есептеу:
Номиналды толық қуат:
S н 3 U 1нф I1нф
Рн
cos н
60 10 6
0,8
75 10 6 ВА .
(2.1)
Статордың ішкі диаметрін алдын ала анықтаймыз:
Негізгі өлшемдерді таңдаған кезде өндіріс сәйкетік сұрақтарын ескеру
қажет.Егер бірнеше жақын қаттағы машиналарға бір диаметрді сақтап қалса,
бірнеше машиналарға
бөлшектері мен технологиялық бейімделулерін
сәйкестендіріге болады. Бұл өндірісті арзандатады. Арзандату үшін өндіріс
орны бұрын өңделген, өндірісте тексерілген, тістік қабаттары сақталып
машинада орнатылған роторды қолдануға талпынады.Бұл ретте ол тек
сәйкестікті ғана емес, сонымен қатар ротор өндіруді арзандатады және
жобаланып отырған турбогенератордың жұмыс сенімділігін арттырады.
.
Берілген типтегі салқындатқышқа және толық номиналды қуатқа бос
жүріс кезіндегі сызықтық жүктемесін және магнит индукциясын таңдаймыз.
А және
мәндері, бірлік ауданның өлшемдік еселігін және
электротехникалық энергия түрлендіргіш-турбогенераторда каншалықты
әсерлі активті материалдар қолданылатынын көрсетеді. А және
мәндері
неғұрлым көп болған сайын, соғұрлым активті материалдар көлемінде көп
қуат өндіруге болады. Бірақ А және
мәндері көбейген сайын, квадраттық
сипаттақа ие сызықтық жүктеме А және магнит индукциясы
тәуелді қуат
шығынының өсуіне алып келеді. Қуат шығынының өсуі, егер жылудың
интенсивтілігіне қарамаса, орам мен магинт өткізгіш температурасын рұқсат
етілмейтін мәнге дейін көбейтіп жіберуі мүмкін.
32
Бізде салқындатқыш типі және толық номиналды қуат мәні
өзгермегендіктен, бос жүріс кезіндегі сызықтық жүктеме мен магнит
индукциясын төмендегідей таңдаймыз.
А= 7.5 10 4 Ам,
B 0.8 Тл.
Магнит емес саңылауының ұзындығы (алдын ала).
6.95 OKЗ
AD1.51
B
10 7 6.95 0.54
8 10 4 11.5
0.8
10 7 0.035 м,
(2.2)
= 0,005 м дәлдікте жуықтасақ, δ=0,04 м мәнін аламыз.
Ротор бөшкесінің диаметрі (алдын ала).
D2n D1n 2 1,075 2 0.035 1,005 м.
(2.3)
Нормаланған ротор қатарынан ротор бөшкесінің диамертін таңдаймыз.
D2=1.00 м.
Статордың ішкі диамерін анықтаймыз:
D1 D2 2 1.00 2 0.035 1.07 м.
(2.4)
(2.5)
Алдын ала статордың магнит өткізгіштігінің ұзындығын анықтаймыз.
l1n
0.9S H
2
0.9 75 10 6
0.92 314.159 1.075 2 7.5 10 4 0.82
3,1 м.
(2.6)
Ротор бөшкесінің ұзындығын анықтаймыз (алдын ала).
l 2n l1n 0.15 3,1 0.15 3.25 м.
Қатынастарды тексереміз
1 l1n D1 3,11.07 2.9,
2 l 2n D2 2.9 1.00 2.9.
33
(2.7)
(2.8)k 01 D1 AB
1 қатынасы
рұксат етілетін шекте жатыр.
Орамалар жұлдызша жалғанғандағы фазалық номиналды кернеу.
U 1нФ
U 1н
3
10.5
10 3
3
6069 В.
(2.9)
Статор фазасының номиналды қуаты.
I 1нн
S n
3 U 1нн
75 10 6
3 6069
4120 А.
(2.10)
Статор орамаларының
параллель тармақ сандарын қабылдай -
мыз.Ораманың тікелей салқындауы температуралық шектеулерді жоғалтады
және де паздағы тоқ көлемін кең аралықта In=4000 мен 20000 аралығында
өзгертуге болады. Жоғарғы шарықтау шегі 20000 А, ал бұл нәтиже қызудың
рұқсат етілмейтін деңгейі емес, ол сол тоқ шақыратын электродинамикалық
токтар әсерінен болатын стержнде пайда болатын діріл қаупін шақырады.
Неғұрлым паралелль орналасқан тармақтар саны аз болған сайын, машина
дайындағанда соғұрлым көп үнемділікті алуға болады. a=1, саңылаудағы
тиімді сымдар саны Un1=2. Статор саңылауындағы тоқ көлемі.
I n
I 1 U n1
a
4120
2
2
4120 А.
(2.11)
Алдын ала статордың саңылаулық тістік қысымы.
t1
I n
A
4120
7,5 10
4
55 10 3 м.
(2.12)
Алдын ала статор саңылаулар саны.
Z1
D1
t1
1.07
55 10 3
61,6,
(2.13)
Z1=72 деп аламыз, сонда q
z1
2 pm
72
2 1 3
12
(2.14)
Статордың саңылаулық қысымын анықтаймыз.
t1
D1
Z1
1.07
72
0.0467 м.
(2.15)
34
Қатынасты тексереміз. Магнит өрісі соғуынан болатын, ротор бөшкесі -
нің қосымша қуат шығынын төмендету үшін, статор тісшелерімен анықтала -
тын, магнитті емес саңылаудың саңылауға қатынасының жоғарғы мәнін алуды
ұсынады.
t1 0.07 0.05 1.4 0.5.
(2.16)
Статор фазаларының қосылған орамдарының дәйекті саны.
1
pqu n1
a
1 12
2
2
12.
(2.17)
Саңылау бөлік сандарымен көрсетілген, полюсті қысым.
Z1 (2 p) 72 (2 1) 36,
(2.18)
Қадам қысқаруын β=0.833 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz