книги из ГПНТБ / Данилевич, Я. Б. Добавочные потери в турбо- и гидрогенераторах

На рпс. 3-10 показан характер нагрева нажимных пальцев турбогенераторов ТВВ-165-2 и ТВВ-320-2 при номинальной нагрузке по данным измерений с помощью термопар. Полученные кривые соответствуют характеру распределения потерь вдоль нажимных пальцев этих машин.

3.4. Потери в пальце, вызванные тапгенцпальпой составляющей поля

Как показали экспериментальные исследования, при расчете потерь в пальце влияние вихревых токов, наводимых составляю­ щей индукции Вх, может не учитываться. Поэтому на боковой поверхности пальца

палец, затухает на некотором расстоянии х от боковой поверх­

80

где

T - - K ( s r ) + t ) .

тс m ( ^

Местные потери в пальце, вызванные тангенциальной состав­ ляющей поля, равны

Подставив в (3. 20) значения fi 0 , ш, а также произведя ряд упрощений при /=50 гц для обычно принимаемых соотноше-

ний -г2 -, потери для туроо- и гидрогенераторов оольшой мощности можно определить по следующей приближенной формуле:

где AS^ — линейная нагрузка статора.

Г л а в а 4

Добавочные потери в торцовых щптах статора турбогенератора

На рис. 4-1 показан продольный разрез части торцовой зоны турбогенератора мощностью 300 Мвт со стояковыми подшипни­ ками (ЛЭО «Электросила»). Как следует из рисунка, в турбогене-

Рис. 4-1. Продольный разрез торцовой зоны турбо­ генератора типа ТВВ-320-2 (сторона турбины).

раторах этого типа наружный и внутренний торцовые щиты объе­ динены в одно целое. Наружный щит выполняется из плоских листов магнитной стали толщиной 40—50 мм, внутренний щит — из немагнитной стали толщиной 20—30 мм. Оба щита соединены между собой системой ребер. Для удобства сборки и изготовления щиты имеют горизонтальный разъем.

82

На рис. 4-2 показан продольный разрез торцовой зоны турбо­ генератора мощностью 300 Мвт со щитовыми подшипниками

щит генератора этого типа выполнен более массивным и имеет более жесткую конструкцию, особенно в нижней части. Соб­ ственно щит выполняется из листовой магнитной стали толщиной 50 мм и имеет разъем в горизонтальной плоскости. Со стороны контактных колец к щиту прикрепляется диффузор из силумина толщиной 30 мм.

Рис . 4-2. Продольный разрез торцовой зоны турбо­ генератора тлпа ТГВ-300 (сторона турбины).

Места стыков между верхней и нижней половинами щита, между щитом и корпусом, а также между щитом и опорными эле­ ментами уплотнений изолируются с помощью специальных про­ кладок.

Внедрение изоляции разъемов щитов, как показал опыт эксплу­ атации мощных турбогенераторов, позволило устранить повышен­ ные нагревы на стыках полуколец и подгары, а в некоторых слут чаях и оплавления контактной поверхности (в первых турбогене­ раторах мощностью 150 Мвт). Кроме того, для снижения нагревов болты для крепления диффузоров изготовляются из немагнитной стали и используются с корончатыми гайками, предотвращающими их самоотвинчивание.

Рассмотрение конструкции щитов показывает, что для рас­ чета потерь щиты с достаточной точностью можно представить

в виде прямоугольников, ширина которых равна высоте, а длина — развернутой длине полуколец щитов.

При расчете потерь в щитах генераторов со стояковыми под­ шипниками и внутренними немагнитными щитами (рис. 4-1) можно ограничиться расчетом потерь лишь во внутренних щитах. В этом случае задача оказывается аналогичной рассмотренной выше задаче расчета потерь в нажимной плите сердечника ста­ тора. К этой же задаче сводится также расчет потерь в щитах с диффузорами в генераторах со щитовыми подшипниками (сто­ рона контактных колец). В последнем случае диффузор является экраном для наружного магнитного щита, потери в щите оказы­

по формулам раздела 1.3. Результаты расчета магнитного поля

(сторона турбины) турбогенератора типа ТГВ-300 завода «Электротяжмаш» в режиме короткого замыкания при номинальном токе статора. Как следует из рисунка, величина Вг по высоте щита меняется в пределах 0.0075—0.0150 тл.

Как указывалось выше, в турбогенераторе типа ТВВ-500-2

84

мощностью 500 Мвт внутренний щит выполняется из немагнитной стали. Поэтому в промежутке между наружным и внутренним щитом в режиме короткого замыкания даже при токе статора, равном 1.2 номинального, величина магнитной индукции не пре­ вышает 0.003 тл, что хорошо согласуется с данными расчета при учете демпфирования поля вихревыми токами, наведенными аксиальным полем во внутреннем немагнитном щите.

В турбогенераторе типа ТГВ-300 мощностью 300 Мвт были выполнены исследования эффективности применения медных экра­ нов для уменьшения нагрева элементов щита ; (сторона турбины), находящихся в непосредственной близости от обмотки статора. Экран был изготовлен из меди толщиной 10 мм, состоял из двух половин (верхней и нижней), соединенных между собой в гори­ зонтальной плоскости немагнитными болтами, и имел кольцевую и конусную части.

Для выявления эффективности экрана исследования магнит­ ного поля производились в одном режиме дважды: с экраном и без него. Результаты исследования поля показали, что приме­ нение экрана уменьшило соответствующие величины индукции на 30—50%. При этом характер поля до и после установки экрана совпадает.

На рис. 4-4 показано распределение осевой составляющей поля у поверхности экрана в режиме короткого замыкания при номинальном токе статора, полученной опытным (кривая 1) и рас­ четным (кривая 2) путями. Имеющееся соответствие между опыт­ ными и расчетными данными подтверждает приемлемость исполь­ зования методики расчета поля в зоне торцового щита, изложен­ ной в разделе 1.3.

Для поиска наилучших путей решения проблемы уменьшения потерь и нагрева активных и конструктивных частей в торцовой зоне мощных турбогенераторов был изготовлен генератор мощ­ ностью 300 Мвт типа ТГВ-300 со щитом из немагнитной стали с удельным сопротивлением 0 . 8 - Ю - 4 ом-см. Для получения срав­ нительных данных исследования турбогенератора производились дважды в одинаковых режимах: со щитом из магнитной стали и немагнитным щитом.

Результаты исследований показали (рис. 4-5), что при немаг­ нитном щите несколько уменьшается магнитное поле на поверх­ ности нажимной плиты; уменьшились также величины индукции на поверхности частей щита, находящихся в непосредственной близости от обмотки. Магнитное поле на поверхности других конструктивных элементов, например ребра корпуса, изменилось мало.

Соответственно составляющим магнитного поля при примене­ нии немагнитного щита изменился и уровень местных нагревов. Так, перегрев нажимной плиты уменьшился на 10—12° С, неко­ торых элементов щита — на 20—25° С.

85

Расчет магнитного поля в торцовой зоне при замене магнитного щита на немагнитный имеет свои особенности, которые должны быть учтены в методике расчета поля, изложенной в гл. 1.

Применение немагнитного щита при расчете поля соответствует случаю, когда пограничная поверхность z=T (рис. 1-1) отнесена на бесконечность Т=со. При этом выражения (1.11) становятся непригодными.

Рис . 4-5. Распределение составляющих магнитного поля в торцовой зоне турбогенератора типа ТГВ-300 прп применении магнитного и немагнитного щита.

В приложении 4 дан вывод выражений для векторного потен­ циала поля в случае немагнитного внешнего щита. Ниже приво­

86

87

В (4. 1) и (4(t. 2)

Ло о,

£ .<?' wo ft

58

вых токов в немагнитном щите. Для случая немагнитного щита

89-