История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
7). Прогресс отечественного турбогенераторостроения характеризуется, в
частности, тем, что вес турбогенератора на 200 тыс. ква меньше веса
турбогенератора на 150 тыс. ква, а использование активных материалов в
нем повышено более чем в полтора раза.
* До этого наиболее крупным турбогенератором, построенным заводом
"Электросила", был турбогенератор на 100 тыс. ква, 3 000 об/жим с
воздушным охлаждением. (1937 г.). Эта машина до настоящего времени
является наиболее мощной в мире из всех турбогенераторов на
3 000 об]мин с воздушным охлаждением. Турбогенератор был построен для
Сталиногорской ГРЭС; во время войны он был эвакуирован на Челябинскую
ГРЭС, где работает до настоящего времени. За 20 лет эксплуатации
турбогенератор не имел ни одной аварии.
613
w
Рост единичной мощности турбогенераторов за последние три десятилетия
наглядно иллюстрируется развитием турбогенераторостроения в СССР
(диаграмма на рис. 13-8). Рис. 13-9 показывает рост к. п. д. с
увеличением мощности турбогенераторов.
Тысхбт ISO
100
SO
I
4
§|l§ i
CsjCs^CSg Л ?5
g
Годы
Рис. 13-8. Развитие турбогенераторостроения в СССР.
Однако дальнейшее увеличение мощности турбогенераторов уже не может
осуществляться за счет увеличения их размеров. Установлено, что по
условиям механической прочности и виброустойчивости роторов размеры
машин, имеющих диаметр ротора до 1,1 м и активную длину 6 м,
тыс. квт
Ряс. 13-9. Рост к. п. д. с увеличением мощности турбогенераторов.
являются предельными. Так, например, активная длина машины не должна
превосходить диаметра ротора более чем в 6 раз, так как она
ограничивается величиной статического прогиба и вибрационными
характеристиками роторной системы.
614
1
мНёА
Поэтому увеличение мощности турбогенераторов может быть достигнуто либо
за счет повышения электромагнитных нагрузок или механических
характеристик материалов, из которых изготовляется ротор машины', либо
осуществлением более эффективного охлаждения обмоток.
Для роторов крупных турбогенераторов, испытывающих высокие механические
напряжения, применяется легированная сталь (в основном никелевая) с
добавкой хрома, молибдена и ванадия. Поковка ротора подвергается сложной
термической обработке.
Значительные окружные скорости ротора вызвали необходимость использования
более легких .проводниковых материалов, например проводникового алюминия.
В 50-х годах текущего столетия были разработаны методы более интенсивной
форсированной водородной системы охлаждения обмоток статора и ротора, при
которых Рис^ 131а Увеличение
осуществляется нагнетание водоро коэффициентов использо-
ДЭ (при повышенном давлении ДО вания турбогенераторов
2 ати) через каналы в проводниках ¦ за последние 40 лет (за обмотки.
Преимущества форсиро- единицу принята вели-
ванного охлаждения обусловли- чина коэффициента в
ваются непосредственным контак- . том охлаждающего газа с медью'
обмоток. Первый турбогенератор 60 000 ква с форсированным охлаждением
ротора'был испытан в 1951 г. в США1.
На рис. 13-10 показано увеличение коэффициентов использования
турбогенераторов с обычным воздушным охлаждением (кривая А) и водородным
охлаждением (кривая В). Цифры 1, 2, 3 показывают увеличение эффекта,
достигнутого при постепенном улучшении форсированного охлаждения статора
и ротора [давление водорода повышалось с 0,035 (1) до 1,75 ати (3)].
На основании экспериментальных данных можно заключить (в частности, для
турбогенератора 60 000 квт),
1 Первые предложения непосредственного охлаждения обмоток относятся к
1909-101.8 гг.
615
что применение форсированного охлаждения позволило уменьшить общий вес
генератора на 25%; вес активных ма' териалов снизился на 40%- Однако
применение форсированного охлаждения приводит и к некоторым отрицательным
явлениям, снижающим технико-экономические показатели машин (например,
рост потерь на возбуждение). Над разрешением этих проблем работают ученые
и инженеры-электромашиностроители.
Установлено, что применение форсированного внутреннего водородного
охлаждения позволит при сохранении предельных размеров машин почти вдвое
увеличить их мощность. Построенный в СССР турбогенератор на 200 тыс. квт
имеет форсированную охлаждающую систему. Сейчас разрабатываются
турбогенераторы 300 - 400 и 600 (двухвальная турбина) тыс. квт. Создание
таких мощных машин потребует специальных высококачественных магнитных и
изолирующих материалов и дальнейшего совершенствования систем охлаждения.
п Гидрогенераторы относятся к клас-
Развитие г гг
гидрогенераторов СУ тихоходных синхронных машин, скорость вращения
которых находится в пределах 60-750 об/мин и определяется скоростью
вращения гидравлических турбин. Сложность проектирования гидрогенераторов
вызвана специфическими требованиями: параметрами водотока и характером
гидросооружения. Небольшие скорости вращения гидрогенераторов
обусловливают значительные размеры ротора при относительно малой его
длине. Так, в гидрогенераторах отношение диаметра ротора к его активной
