Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 110
Скачиваний: 0
В связи с увеличением мощностей турбоагрегатов и ростом мощностей на возбуждения наряду с решением проблем умень шения уровня вибраций контактных колец, снижения линейных
скоростей на их поверхности, применения разнополярных щеток,
лучшего распределения тока по окружности контактных колец
Рис. 8-3. Кассета со щетками.
от мест подсоединений шинопроводов постоянного тока, усиле ния вентиляции щеточно-контактного аппарата, продолжают
проводиться работы по выбору оптимального профиля контактных колец.
Как известно, рифление поверхности контактных колец по зволяет обеспечить срыв так называемого воздушного клина. Исследования показывают, что вид рифления поверхностей ока зывает существенное влияние на величину допустимой плотности тока, на распределение тока между щетками, а также на износ щеток. Поэтому выбор оптимального способа рифления поверх-
144
ности контактных колец остается важной научной проблемой.
В настоящее время для этой цели используются макеты контакт ных колец с различными профилями рифления (вид канавок,
их ширина и глубина). При решении этой проблемы важно учиты вать и достаточную технологичность контактных колец в процессе их изготовления.
Рис. 8-4. Щеткодержатели английской фирмы
«Дженерал Электрик».
82-. ВОДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЩЕТОЧНОГО АППАРАТА
Многими заводами и фирмами предложены и запатентованы
различные технические решения, направленные на интенсифика цию охлаждения контактных колец и щеток. Весьма эффективным является применение водяного охлаждения щеточного аппарата.
Целесообразность применения водяного охлаждения щеток осно вана на следующих положениях:
снижении потерь трения, составляющих 60—70% потерь в ще точном аппарате современных турбогенераторов;
снижении потерь в щеточном аппарате и нагрев г контактных
колец при увеличении токовой нагрузки щеток за счет |
соответ |
ственного уменьшения числа щеток; |
канати |
исключении окисления и выгорания токоподводящих |
ков, стабилизации температуры щеток и в результате улучшения распределения тока между щетками;
уменьшении габаритов и веса контактных колец, |
снижении |
|
их вибрации. |
Глебов, Я. Б. Данилевич |
145 |
10 и. А. |
|
|
Оригинальная система водяного охлаждения щеток применена
в опытном турбогенераторе мощностью 60 МВт, 3000 об./мин. типа ТЗВ-60-2 с полным водяным охлаждением, изготовленным заводом «Электросила».
Щетка с водяным охлаждением состоит из двух элементов — сменной щетки и арматуры с токоподводящими канатиками много
кратного использования, имеющей непосредственное водяное
охлаждение и служащей одновременно охладителем щетки. Арма тура состоит из контактной пластины с припаянной к ней трубкой, согнутой в дугу. К концам трубки присоединяются гибкие токо подводящие канатики и трубки из мягкой и тонкой резины, в ко
торых канатик размещается свободно. Вторые концы канатиков
и резиновых трубок присоединяются к трубкам, служащим для электрического соединения щетки с шиной траверсы и подводов охлаждающей воды.
Система питания щеток водой предусматривает получение
стабильного низкого давления воды, что необходимо для сохра нения гибкости токоподводов к щетке.
В описанной системе водой охлаждаются также шины тра версы и косвенно щеткодержатели, прикрепленные к шинам.
В опытном турбогенераторе при номинальном токе возбужде ния 1500 А на каждое контактное кольцо было установлено 10 ще
ток сечением 30x30 мм вместо 40 щеток сечением 22x30 с воз
душным охлаждением, устанавливаемых на серийных турбо генераторах ТВФ-60-2 при таком же токе возбуждения. Нагрев
воды и арматуры составил около 5° С, а контактных колец около 30o C по отношению к температуре воды, поступающей к щеткам.
Щеточный аппарат работает с минимальной вибрацией.
38-. ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОНТАКТ
Создание турбогенераторов большой мощности связано с необ ходимостью повышения токов возбуждения до 15 кА и более. Обес печение надежного контакта при таких токах наиболее просто
осуществить с помощью жидких металлов.
На рис. 8-5 показано жидкометаллическое контактное устрой ство, разработанное английской фирмой «Дженерал ,Электрик».
Вращающаяся часть контактного устройства имеет форму коль цевого канала, который под действием центробежных сил при
вращении ротора заполняется ртутью. Неподвижная часть кон
такта состоит из диска, край которого погружается в ртуть.
Лабиринтные уплотнения между вращающимися и неподвижными
элементами могут быть изготовлены с большими допусками. Для
снятия потерь в контакте применяется водяное охлаждение. Над созданием жидкометаллического контакта в течение ряда
лет работает также фирма «Дженерал Электрик» (США). Был из готовлен и испытан ряд прототипов жидкометаллического кон
такта с применением сплавов NaK, а также гелия. Однако при их
146
10*
ртуть, 2 |
Рис. 8-5. Жидкометаллический контакт фирмы «Дженерал Электрик» (Англия), |
неподвижная часть контакта; 3 — вращающаяся часть контакта; 4—канал для водяного охлаждения; |
|
’ |
5 — изоляция; 6 — токопровод; 7 — лабиринтное уплотнение. |
использовании возникли трудности, связанные с антикоррозион ным покрытием элементов контакта, очисткой металла и обеспе
чением надежной работы уплотнений. Поэтому фирма также пере шла на применение ртути в качестве контактирующей жидкости.
В СССР работы в области жидкометаллического контакта первоначально проводились для униполярных машин. Они за вершились созданием опытной машины с натриево-калиевым
жидкометаллическим контактом на ток 5000 А. В дальнейшем исследования применительно к униполярным машинам охватили
проблемы создания жидкометаллических контактов не только
на основе NaK, но и на основе галия. Значимость робот по созда нию жидкометаллического контакта возросла в связи с разработ кой униполярных машин со сверхпроводящей обмоткой возбуж
дения, где необходим съем очень больших токов. Достижения в области создания жидкометаллического контакта на большие токи для униполярных машин, несомненно, помогут успешному
решению данной проблемы и для турбогенераторов.
В последние годы в СССР были начаты исследования жидко металлического контакта непосредственно для турбогенераторов. При этом приходится решать ряд специфических проблем, кото рые вызваны следующими причинами: 1) значительным осевым перемещением валопровода турбоагрегата в процессе его нагрева; 2) близким расположением контактов разной полярности с отно сительно большим рабочим напряжением на кольцах; 3) высокими окружными скоростями в зоне жидкометаллического контакта; 4) необходимостью высокой герметизации полости контактов.
Исследования включают изучение циркуляции жидкого ме
талла в зоне контактов, влияние осевого течения на устойчивость жидкости и другое. Все указанные проблемы решаются главным образом на специальных модельных установках.
В заключение необходимо обратить внимание на то, что успеш ное внедрение жидкометаллического токосъема имеет большое значение не только для повышения надежности мощных турбо генераторов, но и для развития систем возбуждения со статичес кими тиристорными преобразователями. Такие - возбудительные системы имеют некоторые преимущества по сравнению C бесщеточ ными, а именно: 1) возможность большего внутреннего резерви рования возбудительной системы за счет отключения в случае
необходимости отдельных блоков преобразователя; 2) возможность
ремонта отдельных блоков преобразователей без остановки турбо
агрегата; 3) меньшая сложность в разработке и создании возбуди
теля переменного тока (ротор из цельной поковки вместо шихто ванного ротора); 4) нет необходимости и в решении сложных проблем бесконтактного измерения напряжения и тока возбужде
ния турбогенератора, измерения сопротивления изоляции его обмотки ротора, а также бесконтактной передачи управляющих
напряжений во вращающемся тиристорном выпрямителе.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
МАСЛЯНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ВАЛА РОТОРА
19-. ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННЫХ МАСЛЯНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ВАЛА
В современных типах турбогенераторов оолыпой мощности используются масляные уплотнения вала ротора кольцевого
(радиального) типа.
Преимуществом масляных уплотнений вала кольцевого типа по сравнению с торцовыми является то обстоятельство, что уплот
нения кольцевого типа, как пра вило, не повреждаются в режимах
полусухого трения при наруше
ниях маслоснабжения. Так как удельное давление и площадь кон такта вала с вкладышем в уплот
нениях кольцевого типа невелики,
то потери на трение оказываются значительно меньше аналогичных
потерь |
в торцовых уплотнениях. |
|
|
||
Вес вкладыша в уплотнениях коль |
|
|
|||
цевого типа соизмерим с усилием |
|
|
|||
трения вкладыша о корпус, по |
|
|
|||
этому оседание |
вкладыша на вал |
|
|
||
при нарушениях маслоснабжения |
|
|
|||
не происходит и восстановление |
Рис. 9-1. Однопоточное уплотне |
||||
маслоснабжения позволяет возоб |
ние кольцевого типа. |
||||
новить |
нормальную работу уплот |
1 — вал |
ротора; 2 — вкладыш уплот |
||
нения. |
|
уплотнения коль |
|
3 —маслоуловители. |
|
Кроме того, |
нения; |
корпус уплотнения; 4 — |
|||
цевого |
типа |
нечувствительны к |
|||
|
|
||||
аксиальным перемещениям вала
ротора.
Внашей стране некоторые турбогенераторы мощностью 100
и150 МВт, 3000 об./мин. эксплуатируются с однопоточными коль цевыми уплотнениями [44]. В уплотнениях этого типа «плаваю щий» вкладыш заключен в росточке корпуса (рис. 9-1). Масляная
149