Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 69
Скачиваний: 0
Таблица В-5
Двухполюсные турбогенераторы большой мощности
|
Англия |
Франция |
США |
|
Параметры |
«Дженерал Электрик» |
«Жемон» |
«Дженерал |
|
|
||||
|
Электрик» |
|||
|
|
|
|
|
Мощность, МВт .... |
500 |
660 |
600 |
815 |
Скорость вращения, |
3000 |
3000 |
3000 |
3600 |
об./мин........................... |
||||
Напряжение, кВ ... |
22 |
23.5 |
20 |
26 |
Кпд, %............................. |
98.56 |
98.6 |
98.96 |
— |
Коэффициент мощности |
0.85 |
0.85 |
0.9 |
0.9 |
Индуктивное сопротивле |
|
|
|
|
ние по продольной оси, |
245 |
236 |
250 |
230 |
% ................................ |
||||
Переходное индуктивное |
26.2 * |
26.3 * |
32 |
— |
сопротивление, % . . |
||||
Линейная нагрузка, А/см |
1840 |
1870 |
2150 |
2160 |
Охлаждение обмоток: ста- |
водород/ |
вода/ |
водород/ |
вода/ |
тора/ротора................ |
||||
Диаметр бочки ротора, мм |
водород |
водород |
водород |
водород |
1120 |
1170 |
1150 |
1068 |
|
Активная длина ротора, |
6600 |
7500 |
6500 |
7400 |
мм................................ |
||||
Расход материала, кг/кВА |
0.647 |
0.65 |
0.675 |
0.50 |
Примечание: * — насыщенные значения.
Мощность турбогенератора с основными размерами и электро
магнитными нагрузками связана зависимостью
где |
|
|
P = KDlltnAS1Bs, |
|
|
|
|
|
(В.1) |
|
|
Bs —диаметр расточки статора, |
It |
— |
длина активной части, |
||||||
|
D1 — |
|
|
|
|
|
|
|||
п — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
скорость вращения, √1 S,1 — линейная токовая нагрузка ста |
|||||||||
тора, |
|
индукция в воздушном зазоре. |
D1 |
и |
It |
в турбо |
||||
|
Возможности увеличения линейных размеров |
|
|
|||||||
генераторах при 3000 об./мин. ограничены условиями механи ческой прочности роторов и бандажных колец, которые зависят от успеха металлургической промышленности по созданию поко вок больших габаритов с высокими механическими характери стиками.
Предельные размеры активной части бочки ротора турбогене ратора при 3000 об./мин. по годам были следующими:
|
1937 |
1948 |
1952 |
1964 |
1968-1970 |
1972-1973 |
Диаметр бочки |
990 |
1000 |
1075 |
1125 |
1200 |
|
ротора, мм |
1250 |
|||||
Активная дли |
|
|
|
|
|
|
на ротора, мм |
6500 |
6400 |
6400 |
6350 |
6700—7000 |
8000 |
?
T а б л и ц а В-6
Четырехполюсные турбогенераторы большой мощности
Параметры
|
ФРГ |
|
|
США |
Англия |
Швейца |
|
|
|
|
|
|
рия |
|
|
I ’ |
I |
|
|
|
|
АЭГ |
«Крафтверкунион» |
«Дженерал Элек- |
трик» |
«Вестин гауз» |
«Инглиш Электрик» |
«Броун Бовери» |
Мощность, |
МВт................ |
600 |
1200 |
1152 |
1021 |
1265 |
1215 |
|
Скорость |
вращения, |
1500 |
1500 |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
|
об./мин. ........ |
||||||||
Напряжение, |
кВ................ |
21 |
27 |
22 |
22 |
22 |
26 |
|
Кпд, %. . . ..................... |
— |
99 |
— |
■— |
— |
— |
||
Коэффициент мощности . |
0.85 |
0.8 |
0.9 |
0.9 |
0.9 |
0.9 |
||
Индуктивное |
сопротивле |
|
|
|
|
|
|
|
ние по продольной оси, |
222 |
200 |
167 |
200 |
167 |
— |
||
%......................................... |
||||||||
Переходное |
|
индуктивное |
44.0 |
47.0 |
— |
— |
— |
— |
сопротивление, % ... |
||||||||
Линейная нагрузка, А/см |
2180 |
2670 |
2110 |
1980 |
2540 |
2075 |
||
Охлаждение обмоток: ста |
вода/ |
вода/ |
вода/ водород/ вода/ |
вода/ |
||||
тора и ротора ................ |
||||||||
|
|
|
водород |
вода |
водород |
водород |
водород |
водород |
Диаметр бочки ротора, мм |
1700 |
1800 |
1640 |
1710 |
1670 |
1800 |
||
Активная длина ротора, мм |
6000 |
7880 |
8900 |
7200 |
8000 |
8100 |
||
Расход материалов, кг/кВА |
0.582 |
0.47 |
0.422 |
0.632 |
0.446 |
0.52 |
||
Таким образом, несмотря на значительные успехи металлурги
ческой промышленности, активный объем ротора с 1937 по 1964 гг.
вырос всего в 1.26 раза при росте единичной мощности турбо генератора за это время со 100 до 500 МВт. Такая же тенденция, по-видимому, сохранится и в ближайшем будущем.
Возможность увеличения D1 в турбогенераторах на 1500 об./мин. также определяется практически достижимой максимальной вели
чиной диаметра бочки ротора.
Предполагая одинаковыми активную длину, линейную на грузку, индукцию в зазоре и электромагнитную мощность генера тора в двух- и четырехполюсном исполнении, соотношение между диаметрами бочки ротора этих турбогенераторов оказывается равным
βjt≈2¾. (В. 2)
Определяющими напряжениями для роторов турбогенераторов являются тангенциальные напряжения на поверхности централь
ного отверстия бочки ротора. Если рассматривать бочку ротора как полый цилиндр и принять отношение диаметра центрального отверстия к наружному диаметру ротора величиной постоянной,
9
|
|
|
|
|
Таблица |
В-7 |
|
Мощные турбогенераторы на 3000 (3600) об./мип. |
|
|
|||||
|
|
Единичная |
Число турбогенераторов |
|
|
||
Страна |
|
|
|
|
|
|
|
|
мощность, |
эксплуата производ |
заказан |
|
|
||
|
|
МВт |
итого |
||||
|
|
ция |
ство |
ные |
|||
США |
I |
500-700 |
28 |
16 |
19 |
■ |
63 |
|
|
свыше 700 |
6 |
15 |
27 |
48 |
|
Англия |
I |
500 |
35 |
12 |
4 |
|
47 |
Франция |
|
660 |
1 |
8 |
|
13 |
|
|
600 |
3 |
4 |
6 |
|
13 |
|
ФРГ . ............................. |
600 и выше |
— |
3 |
3 |
|
6 |
|
Швейцария.................... |
|
650 |
— |
2 |
4 |
|
6 |
Япония............................. |
|
500 |
1 |
1 |
— |
|
2 |
Итого........................ |
|
|
74 |
61 |
63 |
198 |
|
|
|
|
|
|
Таблица |
В-8 |
|
Мощные турбогенераторы на 1500 |
(1800) об./мин. |
|
|
||||
|
|
Единичная |
Число турбогенераторов |
|
|
||
Страна |
|
|
|
|
|
|
|
|
мощность, |
эксплуата |
производ |
заказан |
итого |
||
|
|
МВт |
ция |
ство |
ные |
||
Италия............................. |
|
900 |
|
1 |
|
|
1 |
Великобритания (для |
Í |
540 |
2 |
2 |
— |
|
4 |
Северной Америки) |
( |
800-1200 |
— |
3 |
6 |
|
9 |
США |
I |
500-800 |
11 |
5 |
4 |
|
20 |
|
|
800-1250 |
10 , |
23 |
62 |
|
95 |
ФРГ |
I |
660 |
2 |
4 |
7 |
|
2 |
|
|
800-1300 |
|
|
И |
||
Франция........................ |
|
800-1000 |
■— |
1 |
3 |
|
4 |
Швейцария.................... |
|
1100-1300 |
1 |
2 |
2 |
|
5 |
Япония........................... |
I |
500-600 |
1 |
3 |
7 |
|
4 |
|
|
750-1200 |
|
6 |
|
13 |
|
Итого........................ |
|
|
27 |
50 |
91 |
168 |
|
а запасы прочности принять одинаковыми для двух- и четырех полюсных машин, то, приравнивая к друг другу тангенциальные напряжения на поверхности центрального отверстия,
00≈√2Di,2. (В.З)
Учитывая, что предел текучести поковок роторов двухполюс ных генераторов составляет примерно 60 кГ/см2, а поковок рото-
10
ров четырехполюсных турбогенераторов, ввиду их значительно больших размеров и веса, может быть принят в настоящее время не более 50 кГ/см2, получим
Dp4≈1.6Dp2. (В. 4)
В результате соотношения между диаметрами Dp4 и Dp2 составят
Dp4 = (1.4 ÷ 1.6) Dp2. |
(В. 5) |
Возможность повышения магнитной индукции B8 в крупных машинах ограничена магнитными характеристиками электротехни
ческой стали и стали ротора. Если применение электротехнической
холоднокатаной стали ЭЗЗО, имеющей несколько лучшую магнит ную проводимость вдоль листа по сравнению с ранее применяв шейся горячекатаной сталью Э4АА, позволяет в некоторых
пределах повысить магнитную индукцию в зубцах статора, то быстрое насыщение зубцовой зоны ротора турбогенератора и полюсов гидрогенераторов, магнитные свойства материалов кото рых остались практически без изменения, не дают возможности сколь-нибудь существенно повысить B8 с ростом мощности гене
раторов.
Таблица В-9
Изменения параметров турбогенераторов на 3000 об./мин. в зависимости от мощности
|
|
|
Активные |
размеры |
Мощность, МВт/МВА |
Линейная |
Индукция |
ротора, мм |
|
нагрузка, |
в зазоре, |
|
|
|
|
А/см |
Тл |
диаметр |
длина |
60/75 |
917 |
0.822 |
930 |
2850 |
100/117.5 |
1095 |
1000 ■ |
3250 |
|
200/235 |
1335 |
0.850 |
1075 |
4350 |
300/353 |
1380 |
0.847 |
1075 |
6100 |
500/588 |
1975 |
0.840 |
1120 |
6200 |
800/889 |
2050 |
0.965 |
1200 |
6700 |
1200/1333.5 (проект) |
2370 |
0.887 |
1250 |
8000 |
В результате увеличение единичной мощности турбо- и гидро генераторов в большой мере связано с ростом линейной нагрузки
AS1. Если принять за исходное значение линейной нагрузки в турбогенераторе мощностью 60 МВт, то в турбогенераторе мощ
ностью 500 МВт линейная нагрузка увеличилась в 2.15 раза
(табл. В-9).
Так как с ростом 451 существенно растут потери в обмотках, увеличение нагрузок допустимо лишь при условии соответствую щего повышения эффективности охлаждения. В турбогенераторах мощностью 200—500 МВт повышение эффективности охлаждения P обмотках было обеспечено за счет внедрения непосредственного
U