Файл: Аврух, В. Ю. Устройство и эксплуатация щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 20.10.2024

Просмотров: 54

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

В. Ю. АВРУХ, В. Г. ЗАЙЧИКОВ, В. А. ШЕЛЕПОВ

Устройство и эксплуатация

щеточных узлов современных турбогенераторов и турбо­ возбудителей

сЭ H E P Г И Я» • МОСКВА

1974

научнойскмич'-.κaг I библио.сиа _р

 

ЭКЗЕМПЛЯР

6∏2.1.081

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА I

 

Аврух В. Ю. и др.

А 21 Устройство и эксплуатация щеточных узлов со­ временных турбогенераторов и турбовозбудите­ лей. Μ., «Энергия», 1974.

136 с. с ил.

Перед загл. авт.: В. Ю. Аврух, В. Г. Зайчиков, В. А. Ше­ лепов.

В книге дано описание конструктивного исполнения щеточных узлов современных турбогенераторов и турбовозбудителей, рассматриваются электрофизические и механические процессы, происходящие в скользящем контакте, приведены основные рабочие характеристики щеточного контакта и определяется их связь с устройством и конструкцией щеточных узлов.

Рассматриваются вопросы

эксплуатации щеточного узла

турбогенераторов

и

турбовозбудителей, основные неисправности и способы их устранения,

а

также вопросы модернизации и ремонта.

персонала, рабо­

 

Книга предназначена

для инженерно-технического

тающего на электростанциях и ремонтных предприятиях, а также для специалистов электромашиностроительных заводов и научно-исследователь­ ских институтов.

л

30307-422

85‘74

iπl1∙081

А

05li01 -74

©Издательство «Энергия», 1974 г.

ВЛАДИМИР ЮРЬЕВИЧ АВРУХ, ВЛАДИМИР ГЕОРГИЕВИЧ ЗАЙЧИКОВ,

ВАЛЕРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ ШЕЛЕПОВ

Устройство и эксплуатация щеточных узлов

современных турбогенераторов и турбовозбудителей

Редактор издательства И. П. Березина

Обложка художника Е. В. Никитина

Технический редактор Л. В. Иванова

Корректор 3. Б. Драновская

Сдано в набор 20/11 1974 г.

Подписано к печати 25/ІХ 1974 г.

Т-16636

Формат 84× 1081∕3a

 

Бумага типографская № 3

Усл. печ. л. 7,14

 

Уч.-изд. л. 7,75

Тираж 5 000 экз.

Зак.

660

Цена 39 коп.

Издательство «Энергия», Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10.

Московская типогоаФия № 10 Союзполиграфлрома при Государственном комитете Совета Министров СССР

по делам издательств, полиграфии и книжной торговли, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10,

Предисловие

С. ростом единичных мощностей турбогенераторов и с сопутствующим этому увеличением тока ротора возра­ стают технические требования к надежности работы ще­ точных узлов турбогенераторов и турбовозбудителей. Заводами-изготовителями турбогенераторов, специализи­ рованными организациями Министерства энергетики и электрификации СССР и Министерства электротехни­ ческой промышленности выполнен большой комплекс работ по совершенствованию конструкции и повышению надежности узла контактных колец турбогенераторов и коллекторного узла турбовозбудителей. Вместе с тем узел токосъема современных турбогенераторов и турбо­ возбудителей остается наиболее уязвимым и наименее надежным элементом генераторов.

Поэтому представляется весьма важным проанализи­ ровать влияние отдельных электрофизических и механи­ ческих факторов на работу скользящего контакта, рас­ смотреть наиболее характерные неисправности узла токосъема и способы их устранения, оптимальные усло­ вия их эксплуатации.

Авторы выражают благодарность инж. П. С. Кабано­ ву, давшему много ценных замечаний по рукописи кни­ ги. Учитывая, что в книге впервые делается попытка

обобщить большой материал исследований щеточных узлов на стендах и действующих турбогенераторах и турбовозбудителях, опыт их эксплуатации и ремонта, а также воссоединить большой разрозненный материал отдельных статей, авторы отдают себе отчет, что работа не лишена недостатков, и будут признательны за все замечания и пожелания по книге, которые просят

направлять по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая наб.,

д. 10, изд-во «Энергия».

Глава первая

Устройство щеточного узла современных турбогенераторов

Щеточно-контактный аппарат турбогенератора пред­ ставляет собой элемент системы возбуждения, обеспе­ чивающий в сочлененных подвижных деталях электри­ ческой цепи постоянного тока электрический контакт положительного и отрицательного полюсов возбуди­

Основные параметры и геометрические размеры узла контактных

 

Параметр

 

І

ТВФ-60-2

2ТВ-100-2

 

ТВФ-100-2

-2ТВ150-2

 

 

Ó

 

 

 

 

 

Ток возбуждения, А....................

 

640

1 500

692

1

650

668

Количество щеток на контакт­

28

56

28

 

56

28

ное кольцо, шт....................................

'

 

Размеры сечения щеток, мм . .

22×30

22X 30

22X30

22×30

22×30

Средняя плотность тока

в щет­

3,5

4,05

3,75

4,35

3,6

ках, А/мм2...........................................

 

Наружный диаметр контактных

430

460

430

.

460

430

колец, мм.................................

"...

Ширина контактных колец, мм

98

160

98

 

160

98

Диаметры вала в месте посадки

270/265

290/280

270/260

290/280

270/260

втулки,

мм...........................................

 

Натяг

контактных колец на

0,55/0,70

0,55/0,70

0,55/0,70

0,55/0,70

0,55/0,70

втулку,

мм...........................................

 

Натяг^втулки на вал, мм:

а) с. насаженными контакт­

6,0/0,07

0,11/0,195

0,11/0,16

0,11/0,195

0,11/0,16

ными кольцами

......

б) в свободном состоянии . . .

—

—

—

—

—

Расстояние между контактными

84

150

84

150

84

кольцами, мм.......................................

мм ....

Толщина изоляции*,

1,55

1,55

1,55

1,55

. 1,55

Количество токоведущих болтоз

2

1

2

1

2

на кольцо, шт......................................

 

Расстояние от оси подшипников

655

730

820

730

820

до оси контактных колец, мм . .

Расстояние между

осями опор­

6 778

6 090

8 550

6 735

9 700

ных подшипников генератора, мм

*

Изоляция миканитовая.

 

 

 

 

 

♦*

Изоляция стеклотекстолитозая.

 

 

 

 

тельного устройства с полюсами обмотки возбуждения. Аппарат включает собственно контактные кольца, наса­ женные на вал ротора, щеткодержательный аппарат со

щетками и токоподводящие шины от системы возбужде­ ния к траверсам аппарата щеткодержателей и от контактных колец к катушкам обмотки ротора.

Назначение узла контактных колец — обеспечение надежной безыскровой передачи постоянного тока к об­ мотке возбуждения через скользящий контакт (щетка — контактное кольцо) в нормальных и аварийных режимах эксплуатации турбогенератора. Одновременно должны

быть обеспечены надежная газоплотность элементов токоподвода, находящихся внутри газоплотного корпуса турбогенератора и вне его, низкий уровень вибрации и температур контактных колец и щеток, нормальные электрические, механические и тепловые условия работы

контактной

пары щетка — контактное

кольцо.

 

1-1

колец отечественных турбогенераторов

 

 

Таблица

TBB-165-2

ТВВ-200-2

ТВВ-320-2

 

ТГВ-200

 

ТГВ-300

ТВМ-300

 

ТГВ-200М

ТГВ-500

 

2 000

2 680

2 900

 

I 786

 

3 050

4 420

1

880

' 5 120

56

56

56

 

64

 

64 '

64

'

 

64

80

22×30∙

22x30

20×32

22×30

22×30

20×32

22×30

22×30

5,4

7,0

8,1

4,25

 

7,2

10,7

 

4,5

9,7

460

460

460

 

440

 

445

510

 

 

440

450

200

200

180

 

130

 

155

208

 

 

135

240

290/280

290/280

300/294

258/255

253/251

332/325

 

-

250/248

 

 

290/280

 

 

258/251

 

 

 

 

 

 

0,55/0,70

0,55/0,70

0,55/0,70

0,85/1,1

0,85/1,1

0,54/0,70

1,01/1,1

1,01/1,1

0,11/0,195

0,11/0,195

0,11/0,195

 

 

 

 

0,18/0,22

 

 

_

 

—

—

—

0,03/0,103

0,03/0,105

—

 

0,03/0,1

0,03/0,1

200

200

200

 

230

 

240

'200

 

230

100

1,55

1,55

1,55

 

1,65

 

1,65

2,55**

 

1,65

1,65

2

2

2

 

1

 

2

4 винта

 

1

-

 

 

 

 

 

 

 

М20

 

 

 

 

870

820

815

1

155

1

005

900

1

156

1

050

7 200

7 700

9 700

8 100

8 750

9 300

8 100

9 000

4

Внастоящее время на электростанциях эксплуати­ руются турбогенераторы мощностью 30—800 МВт с различным конструктивным исполнением узла контакт­ ных колец, изготовленные на заводах «Электросила», «Электротяжмаш», «Сибэлектротяжмаш» и Лысьвенском турбогенераторном заводе (табл. 1-1).

Вотличие от турбогенераторов небольшой мощности, контактные кольца которых размещены между наруж­

ным щитом и опорным подшипником, в крупных маши­

нах

узел контактных колец, как правило, расположен

за

подшипником на консольной части вала ротора.

В такой конструкции обеспечивается возможность зна­ чительного уменьшения наружного диаметра колец и сокращается расстояние между осями подшипников,

что приводит к увеличению жесткости вала ротора и уменьшению его статического прогиба.

Узел контактных колец принято располагать на

консольном участке вала со стороны возбудителя, так

что механически более нагруженная приводная сторо­

на ротора остается свободной от пазов и сверлений,

необходимых для прокладки подводящих шин обмотки возбуждения.

C ростом мощностей крупных турбогенераторов

повышается токовая нагрузка ротора, что вызывает необходимость увеличения габаритов узла контактных колец, количества электрощеток, улучшения условий их охлаждения. Одновременно возрастают требования к повышению надежности узла контактных колец, уве­

личению сроков служб электрощеток и контактных колец.

В современных турбогенераторах электрическое

соединение обмотки ротора с контактными кольцами осуществляется следующим образом (рис. 1-1). Шина токоподвода 1, уложенная в пазу хвостовой части рото­

ра 2 и заклиненная стальными клиньями, соединяет

обмотку ротора 3 с радиально расположенными больши­

ми токоведущими винтами 4, ввернутыми в стержень токоподвода 5, образованный двумя изолированными

медными полуцилиндрами, находящимися в центральном

отверстии вала. В месте расположения контактных ко­ лец 6 полуцилиндрические составляющие стержня

токоподвода соединяются с плюсовым и минусовым контактными кольцами при помощи коротких токове­ дущих винтов 7 и гибкой шины 8.

6

На консольной части ротора современных турбоге­ нераторов устанавливают одну-или две пары контактных колец, работающих с высокими окружными скоростями, достигающими 90—100 м/с. В связи с тем, что выбор марки стали при этих скоростях определяется величиной возникающих механических усилий в процессе работы

Рис/ — .шина1∙ 1.

токоподводаУзел токоподвода: 2 — вал ротораротора: 3 —турбогенераторовобмотка ротора: 4 — сеоийтоковедущийTBB

и ТВФ.

 

болт

(большой); 5 —стержень токоподвода в

центральном отверстии вала

ро­

тора;

6 — контактное кольцо; 7 — токоведущий

болт (короткий): 8 — шина

гиб­

кая;

9 — вентиляционное отверстие; 10 — шайба резиновая; И —, гайка:

12 —

скоба

изолированная.

 

 

•7

и условиями посадки контактных колец на вал, критери­ ями для выбора ,материала колец служат передел теку­ чести материала и его относительное удлинение. Послед­ нее обстоятельство приводит к тому, что материалом для контактных колец служит обширная группа вы­ сокопрочных конструкционных марок сталей. Так, напри­ мер, для контактных колец турбогенераторов мощностью 300 тыс. кВт используются стали марок 38ХВА, 18ХН1МА, ОХН1МАР, ЗОХГСА и др. Основными требо­ ваниями, предъявляемыми к материалу контактных колец для обеспечения надежной работы контакта, являются однородность материала, постоянство струк­

туры и высокая твердость рабочей поверхности кольца. Основные размеры контактных колец определяются количеством электрощеток, которые необходимо устано-

Таблица 1-2 Классификация систем охлаждения контактных колец турбогенераторов

Примечание. Цифрами обозначены системы вентиляции щеточных узлов для турбогенераторов:

1.ТВ-50-2, ТВФ-60-2, ТВ-60-2, ТВФ-100-2, TB2-100-2, TB2-150-2, TBB-1Ô5-2, ТВВ-200-2.

2.ТГВ-200, ТГВ-300.

3.TBВ-320-2. ТВ В-500-2.

4.TBM-300.

8

вйть для передачи тока возбуждения определенной величины. У современных турбогенераторов с токами

возбуждения, достигающими 3 500—5 000 А, принятая допустимая плотность тока под щетками находится в пределах 8—9 А/см2, а габариты контактных колец

достигают в диаметре 450—500 мм и по ширине 150—

250 мм. Если критерием для выбора ширины, контактно­ го кольца является только требование необходимости

Рис. 1-2. Контактные кольца на валу ротора турбогенератора ТГВ-200.

1 — контактное кольцо; 2 — вентиляционные лопатки (заборники).

установки требуемого количества электрощеток с уче­

том величины тока возбуждения при условии равномер­ ного токораспределения между щетками, то величина

максимального наружного диаметра контактных колец ограничивается еще необходимостью свободного снятия бандажного кольца вместе с центрирующим или втулки компрессора без демонтажа контактных колец, а также требованием снижения линейной окружной скорости

контактных колец как фактора, уменьшающего износ контактных колец и щеток и потерь трения.

Для отвода электрических и механических потерь,

возникающих в зоне контакта щетка — контактное кольцо, применяются различные системы охлаждения, которые можно классифицировать, как показано в

табл. 1-2. К конструкции контактных колец турбогене­

раторов типов TBB и ТВФ (рис. 1-1) предусмотрено

9

выполнение радиально-наклонных каналов, в которых охлаждающий воздух циркулирует за счет эффекта са-

мовентиляции, поступая в зону, расположенную вблизи внутреннего диаметра контактного кольца.

В контактных кольцах турбогенераторов типов ТГВ-200, ТГВ-300 для интенсификации охлаждения преду­ сматривают выполнение заборников воздуха (рис. 1-2), ввернутых во входные отверстия осевых каналов.

Рис. 1-3. Контактное кольцо с вен­

Рис. 1-4. Втулка контактных

тиляционными лопатками

1

и

за­

колец.

готовка втулки контактных

ко­

 

лец 2.

Улучшение условий охлаждения рабочей поверхности контактных колец достигается также за счет выполнения винтовой нарезки на цилиндрической наружной поверх­

ности кольца

(контактные кольца

турбогенераторов

мощностью

60

МВт и

выше). Контактные кольца

с обычно

применяемой

винтовой

нарезкой с ша­

гом 10 мм, отношением ширины выступа к ширине впа­ дины 7/з и глубиной около 10 мм, помимо лучших электрических условий контакта, обладают самовенти-

лирующей способностью в рабочей зоне с турбулизацией потока охлаждающего воздуха. .

На торцевых участках контактных колец турбогене­ раторов типа ТВ-50-2, ТВ-100-2, ТВ2-150-2 с небольшими

токами возбуждения (рис. 1-3) выполняются прорези шириной 15—20 мм. Прорези образуют лопатки центро­

бежного вентилятора, способствующие охлаждению боковых поверхностей контактных колец.

Ю

Смотрите также файлы