Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

Результаты испытаний ротора с разделительными кольцами представлены на рис. 2-17. Температура наиболее.нагретой точки меди в центре ротора уменьшилась на 30%. Здесь потоки газа ока­ зались хорошо стабилизированными. Превышения температуры газа в зонах входа составили около 15° С. В концевых зонах раз­ деление газа не было достаточно хорошим, поэтому имела место некоторая рециркуляция газа, и температура меди в этих зонах

а

верхний виток в пазу; 4 — температура меди; 5 — второй виток от дна паза; 6 — разделительное вращающееся кольцо; 7 — разделительная перегородка.

оказалась выше, чем в центральных. Тем не менее среднее превы­ шение температуры обмотки уменьшилось на 13%.

В 1965 и 1967 гг. фирмой «Дженерал Электрик» были проведены еще более обширные испытания, в процессе которых газораздели­ тельные кольца были установлены как на роторе, так и на статоре. При этом испытания проводились сначала порознь с одной систе­

мой колец, а затем одновременно с обеими системами. Во время опытов изменялись расстояния между кольцами на роторе и ста­ торе (рис. 2-4). Испытания показали, что разделительные кольца на статоре более эффективны, чем на роторе (при одинаковом радиальном размере). Наилучшие результаты достигаются в слу­

чае использования разделительных колец одновременно и на ста­

торе, и на роторе.

48

возрастания диаметра ротора. Напор газа увеличивается пропор­ ционально квадрату диаметра ротора, скорость газа в каналах растет почти пропорционально корню квадратному из величины

напора или пропорционально диаметру ротора. Поскольку пло­ щадь потока газа через отверстия в заборниках увеличивается почти пропорционально диаметру ротора (большее число отвер­ стий), то расход газа будет равен величине, соответствующей

Рис. 2-19. Система охлаждения ротора с размещением выход­ ных дефлекторов на большем его диаметре (фирма «Джеперал Электрик», США).

квадрату диаметра. Магнитодвижущая сила ротора увеличивается в зависимости от величины расхода газа, возведенной в степень

0.5—0.4. Если принять степень равной 0.45, то мдс ротора будет расти пропорционально степени 0.9 диаметра ротора. В случае

увеличения диаметра на 10% мдс ротора повышается на 9%.

Таким образом, принимая во внимание увеличение диаметра

ротора в связи с возрастанием мощности турбогенератора, а также возможность использования выступающих заборников и увели­ ченного диаметра в зонах выхода газі, можно ожидать роста мдс ротора на 20—30%.

Кроме того, имеются возможности и дальнейшего увеличения

мдс ротора за счет некоторого роста площади каналов, лучшей

подготовки уплотнений ротора, некоторого увеличения расхода

50

газа через каналы и применения систем с разными давлениями

в зонах зазора.

Система водородного охлаждения ро­ тора с поперечными каналами и заборни­ ками. Венгерская фирма «Ганц» с целью повышения эффектив-

Рис. 2-20. Поперечное сечение паза ротора с поперечными каналами для охлаждения (фирма «Ганц», Венгрия).

ности газового охлаждения обмотки ротора разработала радиально­

во внутренние каналы с помощью заборников на поверхности ро­ тора и выброса газа в зазор через дефлекторы. Однако в отличие

от системы охлаждения с заборниками в обмотке выполняются бо-

4* 51

ковше каналы, в которые нагнетается охлаждающий газ через заборники (рис. 2-20). В составных проводниках обмотки ротора

имеется система поперечных каналов малого сечения, в которые газ поступает из радиального напорного канала и проходит в выходную систему, выполненную аналогично напорной на дру­

гой стороне катушки и соединенную с выходным отверстием де­ флектора. При такой системе имеется возможность увеличить об­ щую поверхность охлаждения проводников, в результате чего можно снизить их нагрев или повысить плотность тока в об­

мотке.

В турбогенераторах с радиально-поперечной схемой охлажде­ ния обмотки ротора используется радиально-тангенциальная схема циркуляции газа в машине. Корпус статора и сердечник

по окружности делятся на 4 продольных отсека, два из которых являются напорными, а два других — выходными. Из входных отсеков, расположенных диаметрально друг другу, охлаждаю­ щий газ по радиальным каналам направляется в зазор машины, далее по зазору в тангенциальном направлении он проходит до выходных отсеков сердечника и по радиальным каналам этих участков поступает в выходные отсеки корпуса статора.

Охлаждение лобовых частей обмотки

ротора. J3 решении проблем охлаждения ротора важное место принадлежит охлаждению лобовых частей и промежуточной

зоны между лобовой частью обмотки и ее пазовой частью.

Схема охлаждения лобовых частей обмотки ротора, приме­ няемая в турбогенераторах фирмы «Дженерал Электрик» (Анг­ лия), показана на рис. 2-9 и 2-11.

Фирма «Дженерал Электрик» (США) использует следующие принципы для охлаждения лобовых частей обмотки ротора:

а) передачу тепла от наружных поверхностей катушек охлажда­ ющему газу, усиливаемую за счет вентиляторного действия ка­

налов между катушками; б) припайку дополнительных ребер

к торцовым частям полосовой меди обмотки для увеличения поверхности наружного охлаждения; в) передачу тепла газу, про­ ходящему внутри продольных каналов в лобовых частях за счет явления самовентиляции. В последнем случае используются раз­ ные направления потока газа: газ может идти в сторону пазов

или в сторону лобовых дуг катушек. Иногда применяется комби­ нированное решение. Для машин повышенных мощностей внут­ ренние каналы в лобовых частях делятся на более короткие и со­ здаются параллельные пути. При этом газ проходит из внутрен­ них каналов через всасывающие отверстия в катушках ротора или больших зубцах и выбрасывается через центрирующее кольцо

в сторону подшипников.

Схема охлаждения промежуточной зоны обмотки ротора по­ казана на рис. 2-15, б. Здесь газ движется из коротких подпазо­ вых участков в продольные аксиальные каналы внутри прово­

52

дов и далее через диагональные каналы внутри проводников в зоны выброса.

Схема охлаждения лобовых частей обмотки ротора турбо­

генераторов фирмы «Ганц» приведена на рис. 2-21. Лобовые

части обмоток расположены на изоляционном и центрирующем цилиндрах. Последний закреплен на торцовой поверхности бочки ротора. В толстостенном центрирующем цилиндре сде-

Рис. 2-21. Схема охлаждения лобовой части обмотки ротора турбогенера­ тора фирмы «Ганц», Венгрия.

ланы внутренние и внешние каналы, которые делают цилиндр эластичным. Охлаждающий газ попадает из внутренней полости центрирующего цилиндра через отверстия в нем и в изоляцион­ ном цилиндре в пространство между катушками. Далее газ про­

ходит через катушки лобовых частей в поперечном направлении

точно так же, как и в пазовой части. Затем через отверстия в изо­ ляционном цилиндре он попадает в аксиальные каналы в цент­ рирующем цилиндре и в канал центрирующего кольца, откуда выходит из ротора под действием центробежного вентилятора, расположенного у торцовой части бандажного кольца.

42-. ВОДЯНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОБМОТКИ РОТОРА

В роторах с водяной системой охлаждения обмотки обычно используются полые проводники (рис. 2-22), однако конструк­ тивное исполнение водоподводов (водоотводов) к обмотке ротора различные фирмы выполняют по-разному. Следует отметить, что

до настоящего времени не создано такой конструкции водоподвода, которая обеспечивала бы возможность параллельной подачи воды в каждый виток или полувиток катушек возбуждения.

Например, в проводнике (20×20 мм2) с внутренним каналом диаметром 12 мм и длиной 12 м при скорости движения воды

53

54