Электрической энергии, приводимый во вращение паровой или газовой турбиной. Обычно это синхронный генератор, непосредственно соединенный с турбиной тепловой электростанции (ТЭС). Так как турбины, используемые на ТЭС, работающих на органическом топливе, имеют наилучшие технико-экономические показатели при больших частотах вращения, то турбогенераторы, находящиеся на одном валу с турбинами, должны быть быстроходными (частота вращения 1500 или 3000 об/мин).
Турбогенератор является электрической машиной горизонтального исполнения. Ее обмотка возбуждения расположена на роторе с неявно выраженными полюсами, трехфазная рабочая обмотка - на статоре. Ротор, испытывающий сильные механические напряжения, выполняют из целых поковок высококачественных сталей. По условиям прочности линейная скорость точек ротора не должна превышать 170-190 м/с, что ограничивает его диаметр до 1, 2-1, 3 м. Относительно малый диаметр ротора обусловливает его сравнительно большую длину, которая, однако, ограничена допустимым прогибом вала и не превышает 7, 5-8, 5 м. На поверхности ротора профрезерованы продольные пазы, в которые укладывают витки обмотки возбуждения. Обмотку крепят клиньями, закрывающими пазы, и массивными бандажами из немагнитной стали, охватывающими лобовые (торцевые) части обмотки. Питается обмотка от возбудителя электрических машин.
Статор турбогенератора состоит из корпуса и сердечника с пазами для обмотки. Сердечник изготовляют из нескольких пакетов, набираемых из листов электротехнической стали толщиной 0, 35-0, 5 мм, покрытых слоем лака. Между отдельными пакетами оставляют вентиляционные каналы шириной 5-10 мм. В пазах обмотку крепят клиньями, а ее лобовые части укрепляют на специальных кольцах, расположенных в торцевой части статора. Сердечник помещают в стальной сварной корпус, закрываемый с торцов щитами.
Турбогенераторы атомных электростанций обладают особенностями, связанными с тем, что пар, вырабатываемый в ядерном реакторе, имеет относительно низкие параметры. Это позволяет выполнять ротор с диаметром до 1, 8 м. При этом размер поковки ротора ограничивается технологическими возможностями, максимальная масса поковки достигает 140-180 т. Турбогенераторы мощностью до 30 Мвт имеют замкнутую систему воздушного охлаждения; при мощности свыше 30 Мвт воздушную среду заменяют водородной с избыточным давлением около 5 кн/кв.м. Использование водорода в качестве теплоносителя позволяет увеличить съем тепла с охлаждаемых поверхностей, так как теплоемкость водорода в несколько раз превышает теплоемкость воздуха, и повысить мощность турбогенератора. Циркуляция теплоносителя обеспечивается вентиляторами, расположенными на одном валу с турбогенератором. Тепло снимается с поверхностей изолированных проводников и стальных сердечников. Нагревшийся теплоноситель поступает в специальный охладитель. При водородном охлаждении он встраивается в турбогенератор и вся система охлаждения герметизируется. Для интенсификации охлаждения при мощности турбогенератора свыше 150 Мвт давление водорода в системе повышают до 300-500 кн/кв.м, а при мощности свыше 300 Мвт используют внутреннее охлаждение проводников обмотки водородом или дистиллированной водой. При водородном охлаждении проводники обмотки делают с боковыми вырезами-каналами, а при водяном охлаждении применяют полые проводники. В крупных турбогенераторах охлаждение обычно комбинированное: например, обмотки статора и ротора охлаждаются водой, а сердечник статора - водородом. Повышение мощности турбогенератора приводит к снижению удельного расхода материалов и к снижению затрат на его изготовление в расчете на квт мощности.
Самым основным предназначением данного агрегата является преобразование энергии механического типа, получаемой вследствие вращения турбины (газовой или паровой), в электрическую. Данное преобразование является результатом вращения магнитного поля самого ротора в статоре. Возникает это поле из-за установленного на роторе магнита или тока постоянного напряжения. Это способствует возникновению тока в обмотках статора, а также переменного трёхфазного напряжения. Они прямо пропорциональны этому полю.
Принцип действия турбогенератора основан на выработке электрической энергии в довольно длительном номинальном режиме функционирования. При этом данные агрегаты соединены с паровыми либо же газовыми турбинами. Применяются турбогенераторы на атомных и тепловых электростанциях. В зависимости от мощности данного оборудования, его разделяют на три основные категории:
- 2,5 - 32 МВт;
- 60 - 320 МВт;
- мощность турбогенераторов более чем 500 МВт.
Что касается частоты вращения, то турбогенераторы бывают:
- двухполюсные с частотой вращения от 1500 до 1800 оборотов в минуту;
- четырёхполюсные (300 - 3600 об/мин).
В устройство турбогенератора входит цилиндрический ротор, который монтируется на 2-х специальных подшипниках скольжения, и двухслойные обмотки статора. В зависимости от того, какая применяется система возбуждения, эти агрегаты могут быть с независимым и статическим самовозбуждением, а также бесщёточными.
В зависимости от электрической мощности и самих технических задач энергоснабжения, различают следующие типы турбогенераторов с различными системами охлаждения:
- масляные;
- воздушные;
- водородные;
- асинхронные;
- комбинированные водородно-водяные.
Последний тип данных устройств чаще всего используют для работы на АЭС. Асинхронные же турбогенераторы нашли своё применение в энергетических системах с высокими колебаниями нагрузки и составе мощных ТЭЦ. Агрегаты масляным и воздушным охлаждением применяют для работы на тепловых электростанциях (ТЭС), обладающих различной мощностью.
Срок службы турбогенераторов зависит от условий его эксплуатации. Также, на него влияет нагрев основных узлов (ротора, обмоток и сердечника статора) и охлаждающая среда. Кроме этого следует помнить и знать, что продолжительное превышение напряжения на трансформаторах, ограничителях напряжения, шунтирующих реакторах больше допустимого приводит к существенному снижению срока эксплуатации данного агрегата и росту аварийности.
Конструкция турбогенератора
Сюда входит два самых главных компонента - статор и ротор. Каждый из них обладает наличием множества элементов и систем. Ротор представляет собой вращающееся устройство турбогенератора. На него оказывают воздействие электромагнитные, механические и термические нагрузки. Статор же установлен стационарно. Но на него также влияют различные динамические нагрузки (высоковольтные, крутящие, вибрационные и др.).
Сердечник самого турбогенератора собирают из высоколегированной листовой горячекатаной стали. Если же его мощность превышает 100 МВт, то используется холоднокатаная сталь. Её листы расположены таким образом, чтобы направление, в котором движется магнитный поток в спинке самого сердечника, совпадало с направлением прокатки стали. Из этих листов набираются специальные пакеты, из которых уже формируются элементы сердечника. Все имеющиеся вентиляционные каналы между этими пакетами изготавливаются при помощи распорок из стали немагнитного типа.
Обмотки статора делают двухслойными и стойкими к коррозии. В каждый имеющийся паз вставляются два стержня, которые относятся к двум различным секциям. В самих обмотках применяется непрерывная изоляция. Статор турбогенератора включает в себя сам несущий корпус, в который устанавливается сердечник, и рёбра, жёстко связанные с опорными рамами. Между этими двумя элементами устанавливаются упругие детали. Изготавливаются они в виде прямоугольных эластичных призм. Между опорными площадками присутствуют сквозные овальные отверстия.
Паровая турбина турбогенератора
Это один из видов тепловых двигателей ротативного типа, который применяет энергию водяного пара. В ней происходит двукратное преобразование тепловой энергии пара в механическую работу. По сравнению с поршневой машиной, паровая турбина является на много удобней в использовании, экономичной и компактной.
При истечении самого пара сквозь сопла, его потенциальная энергия трансформируется в кинетическую, передаваемую непосредственно на сами лопатки. Комплект рабочих лопаток и неподвижных насадок называют ступенью турбины, которая может быть реактивной и активной.
Принцип действия данного устройства заключается в следующем. Через паропровод перегретый пар от котла подводится непосредственно к самой паровой турбине турбогенератора. Именно тут большая доля его тепловой энергии преобразуется в механическую работу. Затем этот отработанный с довольно сильно низким уровнем температуры и давления направляется в конденсатор. Тут присутствует система трубок, по которым постоянно прокачивается охлажденная вода. После соприкосновения с холодной поверхностью пар конденсируется, превращаясь в воду. Этот образовавшийся конденсат откачивается насосом и подаётся в сборный бак через специально предназначенный подогреватель и затем в паровой котёл. Отсюда можно сделать вывод, что в паровой турбине вода, пар и конденсат образуют замкнутый цикл. Потеря пара и воды совсем незначительная, но она компенсируется при помощи добавления в саму систему сырой воды, проходящую заранее через очиститель воды. Ту т она подвергается специальной химической обработке, чтобы удалить все нежелательные примеси.
КПД турбогенератора
Величина данного параметра определяется самим заводом-изготовителем, а именно конструкцией и числом применённых активных материалов. Но стоит помнить, что только лишь обслуживающий персонал при нормальной работе турбогенератора способен увеличить коэффициент полезного действия путём минимизирования определённых потерь.
КПД данного агрегата равен отношению выдаваемой полезной мощности к той мощности, которая подводится к турбогенератору от турбины. Этот показатель зависит от нагрузки, которую несёт само устройство. Для многих турбогенераторов максимальное значение данного коэффициента находится непосредственно в самой нагрузке, составляющей порядка 80-90% от номинальной. Это соответствует вполне нормальной работы турбины в экономичном режиме.
Выставка «Электро»
Данное международное мероприятие является самым масштабным не только в России, но и в странах СНГ. Тут будет осуществлён показ электрооборудования для энергетики, автоматизации, светотехники и электротехники.
Каждый посетитель выставки «Электро» в ЦВК «Экспоцентр» сможет увидеть самые актуальные и инновационные разработки в данной отрасли, начиная генерацией энергии и завершая её потреблением.
Здесь вы сможете более детально узнать о том, что такое турбогенератор, его назначение, типы, устройство и принцип работы. На данной выставке ежегодно уже 25 лет собираются ведущие специалисты и представители крупнейших производств со всего мира, чтобы обсудить самые актуальные вопросы и узнать много интересного в данной отрасли.
Введение
1. Технические данные
2. Устройство и работа генератора
3. Указания по технике безопасности
Заключение
Список литературы
Введение
Турбогенераторы (ТГ) представляют собой основной вид генерирующего оборудования, обеспечивающего свыше 80% общего мирового объема выработки электроэнергии. Одновременно ТГ являются и наиболее сложным типом электрических машин, в которых тесно сочетаются проблемы мощности, габаритов, электромагнитных характеристик, нагрева, охлаждения, статической и динамической прочности элементов конструкции. Обеспечение максимальной эксплуатационной надежности и экономичности ТГ является центральной научно-технической проблемой.
В отечественном турбогенераторостроении огромный вклад в развитие теории, разработку вопросов расчета, проектирования и эксплуатации ТГ внесли многие ученые, исследователи, конструкторы, среди которых в первую очередь следует отметить Алексеева А.Е., Лютера Р.А., Костенко М.П., Одинга А.И., Бергера А.Я., Комара Е.Г., Ефремова Д.В., Иванова Н.П., Глебова И.А., Казовского Е.Я., Еремина М.Я., Вольдека А.И., Жерве Г.К., Важнова А.И. Среди зарубежных специалистов следует отметить Видемана Е., Келленбергера В., Шуйского В.П., Готтера Г.
Вместе с тем, несмотря на огромное количество работ, выполненных за прошедшие десятилетия, вопросы дальнейшего развития теории, разработки более совершенных технологий и конструкций ТГ, методов расчета и исследований не теряют своей актуальности.
Турбогенератор - неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000,1500об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется в электрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что в свою очередь приводит к возникновению трехфазного переменного тока и напряжения в обмотках статора. В зависимости от систем охлаждения турбогенераторы подразделяются на несколько видов: генераторы с воздушным охлаждением, генераторы с водородным охлаждением и генераторы с водяным охлаждением. Также существуют комбинированные типы, например, генератор с водородно-водяным охлаждением (ТВВ). Турбогенератор ТВВ-320-2 предназначен для выработки электрической энергии на тепловой электростанции при непосредственном соединении с паровой турбиной К-300-240 Ленинградского металлического завода или Т-250-240 Уральского турбомоторного завода.
1. Технические данные
Номинальные параметры генератора при номинальном давлении и температуре охлаждающих сред даны в табл. 1.
| Наименование основных параметров | Номинальный режим | Длительно допустимый режим |
| Полная мощность, квт | 353000 | 367000 |
| Активная мощность, квт | 300000 | 330000 |
| Коэффициент мощности | 0,85 | 0,9 |
| Напряжение. в | 20000 | 20000 |
| Ток, а | 10200 | 10600 |
| Частота, гц | 50 | 50 |
| Скорость вращения, об/мин | 3000 | 3000 |
| Коэффициент полезного действия, % | 98,7 | Не нормируется |
| Критическая скорость вращения, об/мин | 900/2600 | 900/2600 |
| Соединение фаз обмотки статора | Двойная звезда | |
| Число выводов обмотки статора | 9 | 9 |
Основные параметры охлаждающих сред
Водород в корпусе статора
Дистиллят в обмотке статора
Техническая вода в газоохладителях
Техническая вода в теплообменниках обмотки статора
Избыточное давление технической воды должно быть не больше избыточного давления дистиллята в обмотке.
Допустимое отклонение определяется температурой дистиллята.
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и охлаждающих сред. Изоляция обмоток генератора класса "B".
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и охлаждающих сред указана в табл. 2.
*Допускается превышение температуры обмотки ротора над температурой холодного водорода не более чем на 75.
Допустимая температура по температурам сопротивления, заложенным под клинья статорной обмотки, не должна превышать 75 между показаниями наиболее и наименее нагретого термометров сопротивления не должна превышать 20 могут быть уточнены по согласованию с предприятием-изготовителем для каждой конкретной машины после проведения тепловых испытаний.
Дополнительные технические данные
| Расход масла на подшипник генератора (без уплотнения вала), л /мин | 370 |
| Избыточное давление масла в опорных подшипниках, кгс/см 2 | 0.3÷0.5 |
| Расход масла на уплотнения вала с обеих сторон генератора, л/мин | 180 |
| Газовый объем собранного генератора, м 3 | 87 |
| Число ходов воды газоохладителя | 2 |
| Масса газоохладителя, кг | 1915 |
| Масса ротора генератора, кг | 55000 |
| Масса средней части с серьгой для монтажа (без рым-лап), кг | 198200 |
| Масса концевой части, кг | 23050 |
| Масса статора с рым-лапами, газоохладителями и щитами, кг | 271000 |
| Масса подшипника с траверсой и фундаментной плитой, кг | 11100 |
| Масса вывода концевого (крайнего), кг | 201 |
| Масса полущита наружного, кг | 75 |
2. Устройство и работа генератора
Общая функциональная схема работы
Генератор выполнен с непосредственным охлаждением обмотки статора дистиллированной водой (дистиллятом), а обмотки ротора и сердечника статора – водородом, заключенным внутри газонепроницаемого корпуса.
Дистиллят в обмотке статора циркулирует под напором насосов и охлаждается теплообменниками, расположенными вне генератора.
Охлаждающий водород циркулирует в генераторе под действием вентиляторов, установленных на валу ротора, и охлаждается газоохладителями, встроенными в концевые части корпуса генератора.
Циркуляция воды в газоохладителях и теплообменниках осуществляется насосами, расположенными вне генератора.
Маслоснабжение опорных подшипников и уплотнений вала производится от масляной системы турбины.
Для аварийного снабжения маслом опорных подшипников и уплотнений вала на выбеге агрегата предусмотрены резервные баки, установленные вне генератора.
Генератор возбуждается от высокочастотного индукторного генератора через полупроводниковые выпрямители.
Корпус статора и фундаментные плиты
Сварной газонепроницаемый корпус статора состоит из средней части, несущей сердечник с обмоткой, и двух концевых частей.
В концевых частях располагаются лобовые части обмотки и газоохладители.
В концевой части со стороны возбудителя установлены концевые выводы обмотки - вверху нулевые, а внизу линейные.
Механическая прочность корпуса достаточна, чтобы статор мог выдержать без остаточных деформаций внутреннее давление в случае взрыва водорода.
Наружные щиты статора непосредственно объединены с внутренними щитами, к которым прикреплены щиты вентилятора.
Половины щитов вентиляторов изолированы от внутренних щитов и между собой.
Разъемы щитов расположены в горизонтальной плоскости.
В щитах и в бочке ротора предусмотрены специальные каналы, по которым охлаждающий газ попадает в лобовые части обмотки ротора.
Газоплотность соединений соединения плоскостей корпуса и наружных щитов обеспечивается резиновым шнуром, приклеенным по дну канавок, выфрезерованных в наружных щитах.
Чтобы приникнуть внутрь корпуса, не разбирая наружных щитов, в нижней его части предусмотрен люк.
До установки генератора на фундамент статор опирается на транспортные лапы, приваренные к корпусу.
Статор устанавливается на фундамент посредством рым- лап, которые при транспортировании снимаются.
Основанием для генератора и возбудителя служат фундаментные плиты, выполненные из стальных листов. Они устанавливаются во время монтажа на закладные плиты и постоянные подкладки и подливаются бетоном.
Для крепления генератора к фундаменту используются фундаментные шпильки.
Основанием для подшипника генератора является фундаментная плита коробчатого типа.
Газоохладители
Выделяющееся в генераторе тепло отводится четырьмя вертикальными охладителями.
Каждый охладитель состоит из биметаллических, латунно-алюминиевых трубок с прокатанными алюминиевыми ребрами.
Трубки завальцованы с обеих сторон в трубные доски, к которым приболчены камеры, уплотненные резиной и связанные между собою рамами.
Охладители вставляются в статор сверху и верхними трубными досками опираются на концевые части статора.
Нижние камеры по отношению к корпусу статора уплотнены резиной таким образом, что обеспечивается свободное тепловое расширение охладителей в вертикальном направлении.
Съемные крышки водяных камер позволяют производить чистку трубок и контроль за их состоянием, не нарушая герметичности корпуса статора.
Напорные и сливные трубы присоединены к нижним крышкам.
Для выпуска воздуха из верхних камер охладителей предусмотрены контрольные дренажные трубки.
Каждая трубка, пропущенная через одну из охлаждающих трубок и нижнюю камеру, заканчивается фланцем, приваренным к камере.
К фланцам присоединяются отводящие трубки с кранами, которые во время работы генератора должны быть постоянно открыты с минимальным сливом воды в дренаж.
Сердечник статора
Сердечник статора собран на клиньях из сегментов электротехнической стали толщиной 0.5 мм и вдоль оси разделён вентиляционными каналами на пакеты.
Поверхность сегментов покрыта изоляционным лаком.
Клинья сердечника статора приварены к поперечным кольцам корпуса.
Спрессованный сердечник статора стягивается нажимными кольцами из немагнитной стали. Зубцовая зона крайних пакетов уплотнена нажимными пальцами из не магнитной стали, установленными между сердечником и нажимными кольцами.
Для демпфирования электромагнитных потоков рассеяния лобовых частей обмотки статора под нажимными кольцами установлены медные экраны.
Для уменьшения передачи на корпус и фундамент стопериодных колебаний сердечника в клиньях статора выполнены продольные прорези, что создаёт упругую связь сердечника статора с корпусом.
Обмотка статора
Обмотка статора-трехфазная, двухслойная, с укороченным шагом, стержневая, с транспозицией элементарных проводников. Лобовые части обмотки-корзиночного типа. Стержни обмотки сплетены из сплошных и полых элементарных изолированных проводников и в пазах сердечника закрепляются специальными клиньями.
Для охлаждения обмотки по полым проводникам проходит дистиллированная вода.
На концах стержней припаяны наконечники для подвода воды к полым проводникам. Наконечники припаяны к стержням твёрдым припоем типа П Ср. Электрическое соединение стержней осуществляется медным хомутом и клиньями с пайкой мягким припоем типа ПОС.
Начала и концы обмотки выведены наружу через концевые выводы. Обозначение линейных и нулевых концевых выводов указано на монтажном чертеже, входящем в комплект эксплуатационной документации.
Для подвода и слива охлаждающей воды из обмотки статора имеются кольцевые коллекторы, установленные на изоляторах. Соединение коллекторов со стержнями обмотки осуществляется водосоединительными трубками из изоляционного материала. Охлаждающая вода в обмотке проходит по двум стержням, шинам и выводам, соединенным последовательно. Для контроля заполнения коллекторов водой и для выпуска из них воздуха в верхних точках коллекторов установлены дренажные трубки, выведенные из корпуса статора наружу.
В период эксплуатации дренажные трубки должны быть открыты с минимальным сливом для непрерывного удаления воздуха из системы охлаждения обмотки статора. Контроль проходимости дистиллята в стержнях обмотки статора осуществляется измерением температуры термосопротивлениями, заложенными под клинья в каждом пазу сердечника статора.
Ротор изготовлен из цельной поковки специальной стали, обеспечивающей его механическую прочность при всех режимах работы генератора.
Обмотка ротора выполнена из полосовой меди с присадкой серебра. Её охлаждение осуществляется непосредственно водородом по схеме самовентиляции с забором газа из зазора машины.
Дюралюминиевые клинья, удерживающие обмотку в пазах, имеют заборные и выходные отверстия для охлаждающего газа, совпадающие с боковыми каналами, выфрезерованными в катушках.
Пазовая и витковая изоляции катушек выполнены из прессованного стеклополотна на теплостойком лаке. Контактные кольца, насаженные в горячем состоянии на промежуточную, изолированную от них втулку, установлены за подшипником со стороны возбудителя.
Стержни токоподвода, расположенные в центральном отверстии ротора, соединяются с обмоткой и контактными кольцами с помощью изолированных гибких шин и специальных изолированных болтов, которые для обеспечения газоплотности ротора имеют уплотнения сальникового типа.
Роторные бандажи, выполненные из специальной немагнитной стали, имеют горячепрессовую посадку на центрирующую заточку бочки ротора.
От осевых перемещений бандажное кольцо удерживается кольцевой шпонкой и гайкой, навинченной на носик бандажа с наружной стороны.
Для повышения термической стойкости ротора против воздействия токов обратной последовательности, замыкающихся по торцам бочки ротора, поверх изоляции лобовых частей обмотки уложены внахлёст короткозамыкающие кольца в виде двухслойных медных гребёнок. Зубья гребёнок располагаются под клинья в пазах с обмоткой и в специальных пазах, выфрезерованных в больших зубцах бочки.
Лобовые части обмотки ротора изолированы от бандажей и центрирующих колец изоляционными сегментами.
Опорные подшипники
Опорный подшипник генератора, установленный со стороны возбудителя, является подшипником стоякового типа и имеет шаровой самоустанавливающийся вкладыш.
Смазка подшипника-принудительная. Масло подаётся под избыточным давлением из напорного маслопровода турбины.
В конструкции подшипника предусмотрен дистанционный контроль температуры баббита вкладыша и сливного масла с помощью термометров сопротивления. Визуальный контроль слива масла производится через стекло в патрубке.
На удлинённой части основания стояка подшипника установлена щеточная траверса, которая служит для подвода тока возбуждения к контактным кольцам ротора.
Для устранения подшипниковых токов предусмотрена изоляция этого подшипника от фундамента и от всех маслопроводов.
На стойке каркаса траверсы предусмотрена установка изолированной от корпуса щётки, которая используется при измерении сопротивления изоляции обмотки ротора и для введения защиты от двойного замыкания обмотки ротора на корпус.
Опорный подшипник генератора со стороны турбины поставляется турбинным заводом.
Уплотнения вала
Для предотвращения выхода водорода из статора на наружных щитах генератора установлены двухкамерные масляные уплотнения вала торцевого типа. В уплотнениях этого типа вкладыш с баббитовой заливкой постоянно прижимается к упорному кольцу вала ротора давлением прижимного масла и следует за всеми перемещениями ротора вдоль оси.
Уплотняющее масло под давлением, превышающим давление газа в генераторе, подаётся в напорную камеру и оттуда через отверстия во вкладыше поступает в кольцевую канавку, проточенную в баббитовой заливке вкладыша. Затем масло заполняет радиальные канавки и клиновые скосы и растекаясь в обе стороны от кольцевой канавки, образует при вращении сплошную пленку, которая препятствует утечке газа из корпуса генератора.
Камеры уплотняющего и прижимного масла, образованные между корпусом и вкладышем, уплотнены резиновыми шнурами, помещенными в кольцевые канавки на поверхности вкладыша.
Для защиты внутренней полости статора от попадания масла предусмотрены маслоуловители, установленные на наружных щитах между уплотнением вала и внутренней полостью статора, и дополнительные камеры в вентиляторных щитах.
Для устранения подшипниковых токов корпус уплотнения и маслоуловитель со стороны возбудителя изолированы от наружного щита и маслопроводов.
Необходимое давление уплотняющего и прижимного масла обеспечивается регуляторами, входящими в систему маслоснабжения.
Вентиляция
Вентиляция генератора осуществлена по замкнутому циклу. Газ охлаждается газоохладителями, встроенными в корпус статора. Необходимый напор газа создаётся двумя вентиляторами, установленными на валу ротора.
3. Указания по технике безопасности
На электростанциях, оборудованных генераторами с водородным охлаждением, руководствоваться ведомственными правилами по технике безопасности.
При работе генератора с водородным охлаждением в какой-то степени происходить утечка водорода в атмосферу. Образовавшаяся газовая смесь может загореться, а при содержании в ней пяти и более процентов водорода- взорваться.
Чтобы исключить возможность пожаров и взрывов во время монтажа, при подготовке к работе и в эксплуатации, принять меры к тому, чтобы поблизости от генератора не было невентилируемых объемов, куда может проникать водород.
При осуществлении вентиляции этих объёмов исключить возможность попадания водорода на узлы агрегата, работающего с искрением или имеющего высокую температуру.
Допуск обслуживающего персонала в корпус генератора производить после того, как из него полностью вытеснен углекислый газ и проведен химический анализ воздуха.
Заключение
В настоящее время электроэнергия в основном вырабатывается на тепловых, гидравлических и атомных электростанциях. Из них преимущественное развитие получили тепловые электростанции, что объясняется следующим. Стоимость электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями, значительно ниже стоимости электроэнергии, вырабатываемой тепловыми станциями. Однако по размерам капиталовложений гидроэлектростанции в несколько раз дороже тепловых и сооружаются они более длительное время. Поэтому наращивание мощностей для покрытия всё возрастающих потребностей в электроэнергии более целесообразно за счет строительства тепловых электростанций. В этом случае, вместе с более быстрым ростом энерговооружаемости ускоряется рост производительности труда во всех народного хозяйства, что оказывает дополнительное влияние на сокращение сроков окупаемости производимых затрат.генератор котельный циркуляция маслоснабжение
Изложенное подтверждает актуальность установки на котельных турбогенераторов, главным образом, как для покрытия собственных нужд котельных, так и отдачи внешним потребителям электроэнергии.
Список литературы
1. Браймайстер Л.Г., Поздняков Б.И., Теймуразян Ю.В. и др. "Руководство по капитальному ремонту турбогенератора ТВВ-320-2", Москва: СПО ОРГРЭС, 1976 г.
2. Федоров В.А., Смирнов В.М. "Опыт разработки, строительства и ввода в эксплуатацию малых электростанций", Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.
3. Кореннов Б.Е. "Замена РОУ противодавленческой турбиной – эффективное энергосберегающее предприятие для котельных и ТЭЦ", Москва: Промышленная энергетика, №7, 1997 г.
4. Бушуев В.В., Громов Б.Н., Доброхотов В.И. и др. "Научно-технические и организационно-экономические проблемы внедрения энергосберегающих технологий", Москва: Теплоэнергетика, №11, 1997 г.
5. Хрилев Л.С. "Основные направления развития теплофикации", Москва: Теплоэнергетика, №4, 1998 г.
6. Доброхотов В.И. "Энергосбережение: проблемы и решения", Москва: Теплоэнергетика, №1, 2000 г.
Введение
1. Технические данные
2. Устройство и работа генератора
3. Указания по технике безопасности
Заключение
Список литературы
Введение
Турбогенераторы (ТГ) представляют собой основной вид генерирующего оборудования, обеспечивающего свыше 80% общего мирового объема выработки электроэнергии. Одновременно ТГ являются и наиболее сложным типом электрических машин, в которых тесно сочетаются проблемы мощности, габаритов, электромагнитных характеристик, нагрева, охлаждения, статической и динамической прочности элементов конструкции. Обеспечение максимальной эксплуатационной надежности и экономичности ТГ является центральной научно-технической проблемой.
В отечественном турбогенераторостроении огромный вклад в развитие теории, разработку вопросов расчета, проектирования и эксплуатации ТГ внесли многие ученые, исследователи, конструкторы, среди которых в первую очередь следует отметить Алексеева А.Е., Лютера Р.А., Костенко М.П., Одинга А.И., Бергера А.Я., Комара Е.Г., Ефремова Д.В., Иванова Н.П., Глебова И.А., Казовского Е.Я., Еремина М.Я., Вольдека А.И., Жерве Г.К., Важнова А.И. Среди зарубежных специалистов следует отметить Видемана Е., Келленбергера В., Шуйского В.П., Готтера Г.
Вместе с тем, несмотря на огромное количество работ, выполненных за прошедшие десятилетия, вопросы дальнейшего развития теории, разработки более совершенных технологий и конструкций ТГ, методов расчета и исследований не теряют своей актуальности.
Турбогенератор - неявнополюсный синхронный генератор, основная функция которого состоит в конвертации механической энергии в работе от паровой или газовой турбины в электрическую при высоких скоростях вращения ротора (3000,1500об/мин). Механическая энергия от турбины конвертируется в электрическую при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается током постоянного напряжения, протекающего в медной обмотке ротора, что в свою очередь приводит к возникновению трехфазного переменного тока и напряжения в обмотках статора. В зависимости от систем охлаждения турбогенераторы подразделяются на несколько видов: генераторы с воздушным охлаждением, генераторы с водородным охлаждением и генераторы с водяным охлаждением. Также существуют комбинированные типы, например, генератор с водородно-водяным охлаждением (ТВВ). Турбогенератор ТВВ-320-2 предназначен для выработки электрической энергии на тепловой электростанции при непосредственном соединении с паровой турбиной К-300-240 Ленинградского металлического завода или Т-250-240 Уральского турбомоторного завода.
1. Технические данные
Номинальные параметры генератора при номинальном давлении и температуре охлаждающих сред даны в табл. 1.
| Наименование основных параметров | Номинальный режим | Длительно допустимый режим |
| Полная мощность, квт | 353000 | 367000 |
| Активная мощность, квт | 300000 | 330000 |
| Коэффициент мощности | 0,85 | 0,9 |
| Напряжение. в | 20000 | 20000 |
| Ток, а | 10200 | 10600 |
| Частота, гц | 50 | 50 |
| Скорость вращения, об/мин | 3000 | 3000 |
| Коэффициент полезного действия, % | 98,7 | Не нормируется |
| Критическая скорость вращения, об/мин | 900/2600 | 900/2600 |
| Соединение фаз обмотки статора | Двойная звезда | |
| Число выводов обмотки статора | 9 | 9 |
Основные параметры охлаждающих сред
Водород в корпусе статора
| Избыточное давление номинальное, кг/см 2 | 4 |
| Избыточное давление наибольшее, кг/см 2 | 4,5 |
| Номинальная температура холодного газа, | 40 |
| Чистота, % | Не менее 97 |
| Содержание кислорода, % | Не более 1,2 |
| Относительная влажность водорода при номинальном давлении, % | Не более 10 |
Дистиллят в обмотке статора
| Номинальное избыточное давление на входе в обмотку, кгс/см 2 | 3 |
| Допустимое отклонение, кгс/см2 | 0.5 |
| Номинальная температура холодного дистиллята, | Плюс 40 |
| Допустимое отклонение, | 5 |
| Номинальный расход, м 3 /час | 35 |
| Допустимое отклонение, м 3 /час | 3.5 |
| Номинальное удельное сопротивление дистиллята, ком*см | 200 |
| Допустимое наименьшее удельное сопротивление дистиллята, ком*см | 75 |
Техническая вода в газоохладителях
| Номинальное избыточное давление холодной воды, кгс/см 2 | 4 |
| Допустимое отклонение, кгс/см 2 | 0.5 |
| Номинальная температура холодной воды, | 33 |
| Наименьшая температура воды, | 20 |
| Наибольшая температура воды | |
| Номинальный расход воды, м 3 /час | 600 |
Техническая вода в теплообменниках обмотки статора
Избыточное давление технической воды должно быть не больше избыточного давления дистиллята в обмотке.
Допустимое отклонение определяется температурой дистиллята.
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и охлаждающих сред. Изоляция обмоток генератора класса "B".
Наибольшая допустимая температура отдельных узлов генератора и охлаждающих сред указана в табл. 2.
| Наименование элементов генератора | Наибольшая температура, измеренная |
||
| по сопротивлению | по термометрам сопротивления | По ртутным термометрам | |
| Обмотка статора | - | 105 | - |
| Обмотка ротора | 115* | - | - |
| Сердечник статора | - | 105 | - |
| Горячий дистиллят на выходе из обмотки | - | - | 85 |
| Горячий газ в генераторе | - | 75 | 75 |
*Допускается превышение температуры обмотки ротора над температурой холодного водорода не более чем на 75.
Допустимая температура по температурам сопротивления, заложенным под клинья статорной обмотки, не должна превышать 75 между показаниями наиболее и наименее нагретого термометров сопротивления не должна превышать 20 могут быть уточнены по согласованию с предприятием-изготовителем для каждой конкретной машины после проведения тепловых испытаний.
Дополнительные технические данные
| Расход масла на подшипник генератора (без уплотнения вала), л /мин | 370 |
| Избыточное давление масла в опорных подшипниках, кгс/см 2 | 0.3÷0.5 |
| Расход масла на уплотнения вала с обеих сторон генератора, л/мин | 180 |
| Газовый объем собранного генератора, м 3 |
1. Технические характеристики турбины
| Тип | конденсационная турбина с отбором пара |
| количество корпусов | 1 |
| количество клапанов экстренного торможения количество клапанов сопловой группы |
2 4 |
| ступень регулирования: | |
| тип средний диаметр |
импульсный 800 мм |
| количество держателей лопаток количество ступеней реакции |
2 14 |
| средние диаметры | |
| первая ступень последняя ступень |
570 мм 1000 мм |
| длина лопатки последней ступени | 285 мм |
| основной пар до турбины (входной фланец) | |
| давление температура |
12 бар (изб.) 340 °С |
| количество выпусков давление сброса 1 при номинальной мощности |
2 6,2 бар изб |
| давление сброса 2 при номинальной мощности давление выхлопа при номинальной мощности |
1 бар изб 0,11 бар изб |
| номинальная мощность номинальная скорость |
12000 кВт 5000 мин -1 |
| приводимый механизм | генератор |
| соединение | с помощью трансмиссии |
| макс. расход основного пара | 18,92 кг/с |
1.1. Технические характеристики редуктора
1.2. Технические характеристики генератора
| конструкция конструкция согласно |
IM 1001 IEC-UTE |
| макс. высота возбуждение |
1000 м бесщеточное |
| класс защиты класс изоляции |
IP 54 F |
| температурный класс расположение охладителя |
B установлен на статор |
| количество охладителей производительность охладителей |
2 60 % каждый |
| тип тока полная мощность |
3ф / синхронный 15000 кВА |
| номинальная мощность коэффициент мощности (cos φ) |
12000 кВт 0,8 |
| напряжение частота |
10,5 кВ 50 Гц |
| скорость охлаждение |
1500 мин -1 охладитель воздух / вода |
| качество охлаждающей воды температура охлаждающей воды на входе |
СТ 25 °С |
| расход охлаждающей воды | прибл. 60 м3/ч |
| подшипник: подшипник скольжения со смазкой маслом (общая поставка масла вместе с турбиной) | |
1.3 Подача масла
Для обеспечения турбины и приводимого механизма смазочным маслом / рабочим маслом / маслом регулятора оборотов / подъемным маслом. Качество масла турбины согласно DIN 51515 тип ISO класс вязкости VG46.
| прибл. давление смазочного масла | 3,5 бар |
| прибл. Давление масла контура управления | 160 бар |
| прибл. давление подъемного масла | 100 бар |
| прибл. давление резервного масла | 2 бар |
| содержимое маслобака | 6000 л |
| количество первой заправки маслобака | 6600 л |
| количество циркуляций (в час) | ˂8 1/ч |
| ширина сетки маслофильтра | 25 мкм |
| макс. дифф. давление на маслофильтре | 1 бар |
| охладитель масла | 2 х 100 % |
| расположение охладителя масла | вертикальное |
| температура охлаждающей воды на входе | 30 °С |
| прибл. потеря давления на водной стороне | 0,25 бар |
| качество охлаждающей воды | СТ |
| прибл. расход охлаждающей воды | 55 м3/ч |
1.4 Технические характеристики конденсатора
1.5 Технические характеристики насоса конденсата
1.6 Система откачивания
| Тип | паровой эжектор |
| основной эжектор | |
| количество эжекторных групп | 2 |
| количество ступеней в группе | 2 |
| количество эжекционных конденсаторов исполнение |
1 горизонтальное |
| пусковой эжектор | |
| количество эжекторов | 1 |
| количество ступеней | 1 |
| выброс пара | в атмосферу через глушитель |
| рабочий пар | |
| давление | 6,2 бар изб |
| температура | 279 °С |
| количество | 0,1 кг/с |
| охлаждающая среда | конденсат |
| температуры охлаждающей среды на входе | |
| номинальная | 47 °С |
| макс. | 70 °С |
2. Рабочие данные
2.1 Условия пара
Номинальный основной пар до турбины (входной фланец)
*) исходное давление не должно превышать:
105% от номинального давления в любое время, но среднее давление не превышает 100% за любые 12 месяцев работы
120% от номинального давления в качестве одномоментного значения, но не более 12 часов в течение 12 месяцев работы
**) превышение температуры не должно быть больше чем:
Ни в коем случае температура не должна превышать номинальную больше, чем на 28 °С.
Если пар подается к любой конечной точке турбины через 2 или более параллельных трубы, температура пара в любой трубе не должна отличаться от температуры в любой другой трубе больше, чем на 17 °С, кроме того, что в случаях колебания, продолжительностью не превышающего 15 мин, разница температур в самой горячей трубе не должна превышать пределов, указанных ранее.
2.2 Качество пара
Значения, указанные в директиве VGB (VGB-R 450L - издание 1988) для питательной воды котлов, воды котлов и пара из водотрубных котлов, не должны превышаться в ходе постоянной эксплуатации.
Для постоянной эксплуатации требования к пару для паровых турбин следующие:
*) при 25 °С, в местном потоке с постоянно работающей точкой измерения за сильнокислым катионообменником
(применимо только к воде, не содержащей CO2).
Превышение значений VGB даже в течение короткого времени может привести к образованию сильных соляных отложений, что вызывает механические и коррозионные повреждения.
2.3 Рабочие характеристики
Следующие данные относятся к номинальным параметрам основного пара на входном фланце турбины. Данные о производительности относятся к контактам турбина/генератор муфта/генератор. Указанные данные по давлению рассчитаны по выходным патрубкам турбины.
| Точка нагрузки | А | ||
| Свежий пар | |||
| давление | бар (изб.) | 12 | |
| температура | °С | 340 | |
| расход пара | кг/с | 18,92 | |
| Отбор 1 | |||
| давление | бар (изб.) | 6,2 | |
| количество | кг/с | 1,166 | |
| Отбор 2 | |||
| давление | бар (изб.) | 1 | |
| количество | кг/с | 1,319 | |
| Выпускной пар | |||
| давление | бар (изб.) | 0,11 | |
| количество | кг/с | 16,41 | |
| Охлаждающая вода конденсатора | |||
| расход | кг/с | 695 | |
| температура на входе | °С | 30 | |
| Генератор | |||
| частота | Гц | 50 | |
| напряжение | кВ | 10,5 | |
| коэффициент мощности | cos φ | 0,8 | |
| температура охл. воды на входе | °С | 25 | |
| Электрическая мощность (контакты генератора) | кВт | 12000 | |
2.4 Гарантия
2.4.1 Гарантия по термодинамике
Мы гарантируем соблюдение электрической мощности, указанной в столбце А в разделе «Рабочие характеристики», при условии что требуемые регулирующие клапаны полностью открыты. Значения применимы к указанным условиям.
Качество пара согласно нормам VGB (ассоциация операторов ЦЭС).
К приемочным испытаниям применяются следующие стандарты в их последних версиях: DIN 1943 VDI Нормы по паровым турбинам.
Допуск на макс. производительность: ±0 %
Расчетные допуски: ±0 %
Допуски на измерения согл. DIN
2.4.2 Гарантия по вибрации
Динамическая балансировка ротора согласно ISO 1940 класс ротора G2,5
Требуемый уровень вибрации согласно ISO 10816 часть 1 и ISO 10816 часть 3.
Вибрация стойки подшипника во время непрерывной эксплуатации согласно ISO 10816 часть 1 и 3.
2.5 Материальное исполнение
2.5.1 Турбина
2.5.2 Подача масла
2.5.3 Конденсационная установка
2.6.2 Соединения труб
Все соединения труб спроектированы по стандартам DIN/EN
2.6.3 Веса (приблизительные)
3. Техническое описание
3.1 Турбина
Турбина конденсационная с отбором пара в исполнении с одним цилиндром и одним выпуском, одной активной ступенью и многоступенчатым реактивным лопаточным аппаратом, рассчитана на высокую эффективность работы и максимально надежна. Турбина соединена с генератором при помощи редуктора.
3.1.1 Корпус регулирующего клапана
Корпус регулирующего клапана высокого давления приварен к верху цилиндра. Он снабжен клапаном экстренного торможения, паровым фильтром и регулирующими клапанами. Паровой фильтр расположен в клапане экстренного торможения. Паровой фильтр препятствует доступу механических частиц в турбину. Второе его действие заключается в том, что минимизируются вихревые потоки пара и поэтому сокращается вибрация золотников клапана.
Клапан экстренного торможения спроектирован как диффузорный клапан с управляющим клапаном. Конструкция управляющего клапана делает возможной эксплуатацию без нагрузки на полной скорости (для привода генератора). Клапан экстренного торможения приводится в действие масляно-гидравлическим серводвигателем, которым управляет система управления турбины. Таким образом, становится возможна контролируемая эксплуатация турбины при помощи клапана экстренного торможения.
После прохождения через клапан экстренного торможения, пар проходит через регулирующие клапаны.
Регулирующие клапаны сконструированы как диффузорные клапаны и приводятся в действие масло-гидравлическими серводвигателями.
Во время пуска регулирующие клапаны полностью открыты, и поток пара контролирует клапан экстренного торможения. Это позволяет задействовать полный пуск, при котором пар подается одновременно во все сопловые коробки. Такой режим пуска делает возможным одновременное нагревание коллектора пара и сопловых коробок. Поэтому тепловой стресс из-за разницы температур будет минимизирован и время пуска будет сокращено.
3.1.2 Сопловые коробки
Сопловая коробка имеет горизонтальную линию разъема, и детали соединены между собой болтами. Коробка разделена на сопловые группы. На каждую группу подается пар из отдельного регулирующего клапана. Во время изменений нагрузки турбины секции сопловой коробки подвергаются большим колебаниям температуры, кто является причиной тепловой нагрузки. Чтобы минимизировать эти нагрузки, сопловые коробки вставлены в цилиндр без расширения.
3.1.3 Цилиндр
Цилиндр имеет горизонтальную линию разъема, образуя основание и крышку. Они прикручены друг к другу соединительными болтами цилиндра. Наверху цилиндра находится корпус регулирующего клапана, снизу сопла для контролируемого и неконтролируемого отбора пара и выходного пара. В центре расположен фланец на двух частях для соединительных болтов цилиндра. В эти фланцы вмонтированы поддерживающие кронштейны. Задняя часть цилиндра разделена радиально и закреплена болтами.
Выпускная часть стоит на двух опорах с плитами основания на фундаменте. Эти задние опоры служат фиксированной точкой опоры турбины.
Основание корпуса соединено со стойкой подшипника с помощью болтов, которые поддерживают правильное осевое и поперечное положение корпуса турбины с помощью продольного ключа между стойкой и плитой основания. Стойка подшипника может свободно скользить по оси на плите основания, но удерживается от перемещения в поперечном направлении с помощью осевого ключа, расположенного на продольной центральной линии.
3.1.4 Ротор
Ротор турбины изготавливается из цельного куска кованого стального сплава, прошедшего термообработку и предварительную механическую обработку. После предварительной механической обработки проводится последний сеанс термообработки и выполняется испытание на термостойкость. После этого выполняется окончательная механическая обработка. Лабиринтные уплотнения будут вставлены в часть балансировочного поршня и сальниковых уплотнений. В задней части предусмотрена муфта для силовой передачи. Балансировка выполняется, когда ротор полностью механически обработан, снабжен лопатками и собран.
3.1.5 Комплект лопаток турбины
Комплект лопаток формирует проход для пара в турбине. Они состоят из неподвижных частей (направляющие лопатки) и вращающихся частей (лопатки ротора). Сопла к первой ступени вставлены в сопловые коробки и дают частичный доступ к контрольной ступени. Направляющие лопатки вставлены в держатели лопаток, лопатки ротора - в ротор. Вращающиеся и неподвижные части разделены соответствующими зазорами.
3.1.6 Балансировочный поршень
Балансировочный поршень состоит из неподвижной и вращающейся частей. Вращающаяся часть балансировочного поршня входит в ротор и предназначена для снижения осевых сил лопаток турбины до низких значений. Оставшаяся осевая нагрузка ложится на упорный подшипник при любых рабочих условиях. Неподвижная часть имеет горизонтальную линию разъема и скреплена болтами. Балансировочный поршень снабжен лабиринтными уплотнениями, подробно описанными в разделе «Сальники». Утечки пара, проходящие балансировочный поршень, возвращаются в области более низкого давления в корпусе турбины.
3.1.7 Уплотнения
Уплотнения лабиринтного типа обеспечивает герметичность в местах, где вал ротора проходит через цилиндр. Уплотнительные полосы вставляются во вращающуюся и неподвижную части. Конструкция уплотнения позволяет легко их заменить. Для замены балансировочного поршня и внутренних лабиринтных уплотнений необходим подъем корпуса.
3.1.8 Стойки подшипников
Стойки подшипников находятся на концах цилиндра и имеют горизонтальный разъем. Крышка прикреплена к основанию болтами и просто снимается для обслуживания (без необходимости открывать цилиндр или снимать изоляцию корпуса). Передняя стойка подшипника снабжена упорным подшипником и подшипником скольжения, редуктором для основного маслонасоса и датчиками осевого смещения, вибрации вала, температуры и скорости подшипника Неподвижная задняя стойка подшипника снабжена подшипником скольжения, валоповоротным устройством и датчиками вибрации вала и температуры подшипника.
3.1.9 Подшипники
Подшипники скольжения - разъемного типа сделаны из антифрикционного металла (белого металла) со стальной оболочкой. Исполнение седла клапана позволяет легко отцентровать подшипник, вставляя вкладыши желаемой толщины под четыре регулировочных клина, расположенных под углом 90 градусов друг от друга.
Ротор прикреплен к передней стойке подшипника с помощью самоустанавливающегося сегментного упорного подшипника двойного действия, подходящего для обоих направлений вращения и упора. На каждый подшипник будет подаваться масло для смазки и охлаждения.
3.1.10 Изоляция турбины
Части турбины, работающие при паре высокой температуры, будут покрыты изоляционным материалом. Изоляция сделана из матов из стекловолокна и заполнена минеральной ватой (без асбеста). Предусмотрена двухслойная изоляция корпуса, внешний слой покрывается алюминиевой фольгой.
3.2 Передача
3.2.1 Редуктор
Редуктор находится между турбиной и приводимым механизмом. Он предоставляется для понижения скорости турбины до скорости приводимого механизма. Конструкция - одноступенчатая горизонтальная с осевым смещением и шевронная зубчатая передача. Валы ведущей и ведомой шестерни снабжены двумя подшипниками скольжения каждый и втулками из белого металла. Смазка происходит от общей подачи масла.
Корпус имеет горизонтальный разъем, крышка прикреплена к нижней части болтами.
3.2.2 Высокоскоростная муфта
Расположена между турбиной и редуктором. Смазка происходит от общей подачи масла на турбину. Муфта снабжена маслонепроницаемой крышкой. Обратное масло течет к стойкам подшипников турбины.
3.2.3 Валоповоротное устройство
Валоповоротное устройство приводится в действие двигателем переменного тока. Оно будет в работе после остановки турбины и должен оставаться в работе до пуска турбины, или когда турбина охлаждается.
Для гарантии наилучшего баланса охлаждения ротора валоповоротное устройство используется во время медленного вращения ротора. Это предотвращает сгибание ротора во время охлаждения. Также, когда работает валоповоротное устройство, минимизируется сгибание цилиндра с помощью вентиляции в турбине.
Оно снабжено устройствами, которые допускают ручное управление, только когда турбина находится на нулевой скорости, и переходит в автоматический режим, когда скорость повышается.
3.3 Система паровых уплотнений
Для предотвращения попадания воздуха из атмосферы в часть низкого давления турбины (зона вакуума) в уплотнение подается уплотняющий пар. Уплотняющий пар регулируется с помощью регулирующих клапанов, по одному на уплотнение. Пар среднего или низкого давления будет использоваться в качестве первичного пара.
Одна часть уплотнительного пара проходит через внутреннюю часть уплотнения и течет по направлению к конденсатору. Остальная часть уплотняющего пара проходит через внешнюю часть уплотнения и течет по направлению к конденсатору уплотняющего пара.
Пар и воздух после сальников турбины направляется во вторую ступень эжектора-конденсатора пара или поверхностный горизонтальный конденсатор уплотняющего пара с помощью вытяжного вентилятора. Утечки пара из уплотнений турбины направляются в кожух и конденсируются охлаждающей средой. Конденсат дренируется в основной конденсатор. Утечки воздуха, включая небольшое количество пара, выпускаются в атмосферу.
3.4 Маслосистема
Маслосистема - это комбинированная система смазочного, рабочего и управляющего масла. Она состоит из маслобака, насосов, фильтров, охладителей, клапанов регулирования давления, очистителя и соединительного трубопровода.
3.4.1 Маслонасосы
Основной маслонасос - приводимый в действие двигателем переменного тока, располагается на маслобаке.
Вспомогательный маслонасос (приводимый в действие двигателем переменного тока), располагается так же на маслобаке, автоматически берет на себя функцию основного маслонасоса в случае необходимости. Этот вспомогательный маслонасос автоматически запускается, когда падает давление масла подшипников.
Если вспомогательный маслонасос не может работать или не может запуститься, запускается аварийный масляный насос. Аварийный маслонасос рассчитан на подачу смазочного масла во время останова турбогенераторной установки, а также во время охлаждения ротора турбины.
Часть смазочного масла подается бустерными насосами (2 х 100%). Они создают необходимое давление для систем рабочего масла и управляющего масла. Рабочее масло используется для работы клапанов-регуляторов и клапана экстренного торможения с серводвигателями.
3.4.2 Контроль давления масла
Давление смазочного масла контролируется с помощью отдельного регулирующего клапана. Регулирующие клапаны работают на байпасе. Давление смазочного масла регулируется при помощи байпаса смазочного масла в маслобак. Рабочее масло контролируется насосом регулирующего масла.
3.4.3 Система подъемного масла
Насос подъемного масла, приводимый в действие двигателем переменного тока, используется во время работы валоповоротного устройства, а также во время пуска и останова турбогенераторной установки для подъема ротора, чтобы минимизировать трение в подшипниках ротора генератора.
3.4.4 Маслобак
Маслобак расположен рядом с турбиной.. Он рассчитан на весь объем масла для смазки и управления всего турбоагрегата. Он снабжен устройством для отделения воздуха. На крышке бака смонтированы маслонасосы и вытяжной вентилятор пара. Вентилятор поддерживает небольшое отрицательное давление в системе дренажа и в маслобаке.
3.4.5 Масляные охладители
Система оборудована двумя идентичными охладителями масла, каждый производительностью 100%. Переключение между охладителями во время работы происходит с помощью трехходовых клапанов.
Охладитель, не находящийся в работе, можно дренировать и очистить или заменить во время работы турбины.
3.4.6 Маслофильтр
Система оборудована двумя идентичными маслофильтрами для управляющего и смазочного масла, каждый производительностью 100%. Переключение между фильтрами во время работы происходит с помощью трехходовых клапанов.
Фильтр, не находящийся в работе, можно очистить или заменить во время работы турбины.
3.4.7 Маслопровод
Соединительный трубопровод включает в себя трубы между различными агрегатами маслосистемы. Включен трубопровод смазочного масла к турбине и генератору с обратными линиями масла к маслобаку. Также предусмотрен соединительный маслопровод в целях управления (линии управляющего и рабочего масла), включая обратные линии к маслобаку.
Соединительный трубопровод выполнен из углеродистой стали, трубопровод после фильтра выполнен из нержавеющей стали.
3.5 Поверхностный конденсатор
3.5.1 Общее описание
Конденсатор поверхностного типа с водяным охлаждения с отверстием для впуска пара наверху. Конденсатор может конденсировать весь пар из турбины в любых предусмотренных рабочих условиях.
Конденсатор рассчитан на низкую скорость пара по всей поверхности трубы. Распределение пара ко всем частям охлаждающей поверхности гарантирует высокую степень теплопередачи от пара к охлаждающей воде и наибольший возможный вакуум при данном количестве и температуре охлаждающей воды.
Конденсат, стекая с труб, позволяет достичь хорошей степени деаэрации конденсата.
Воздух и неконденсируемые пары в конденсаторе могут контактировать с трубами самой холодной части конденсатора. Максимальное охлаждение этих газов позволяет собрать их и вывести из конденсатора вакуумным насосом.
Сборник конденсата приварен ко дну кожуха конденсатора. Его функция - собирать и накапливать конденсат.
3.5.2 Кожух конденсатора
Кожух конденсатора рассчитан на вакуум и выдерживает внутреннее давление 1 бар (изб.). Предусмотрены подходящие отверстия для впуска пара из турбины и для удаления воздуха и конденсата. На концах кожуха присоединены трубные доски. Между трубными решетками в кожухе находятся несколько опорных пластин для опоры и минимизации вибрации труб.
Трубы конденсатора с обеих сторон крепятся к трубной решетке.
Конденсатор размещается на соответствующем фундаменте и соединен с выхлопным патрубком турбины.
3.5.3 Водяный рубашки
Водяные рубашки приварены к обоим концам кожуха.
В водяных рубашках расположены соединения для охлаждающей воды и соответствующие люки-лазы с крышками.
Внутреннее покрытие предотвращает коррозию.
3.5.4 Насосы конденсата
Предоставляются насосы конденсата, каждый производительностью 100%. Они расположены ниже конденсатора.
Тип насосов - центробежные горизонтальные насосы. Они имеют торцевой разъем и радиальное рабочее колесо. Исполнение - прямоточное одноступенчатое. Предоставляется уплотнение вала с соединением для уплотняющей воды для предотвращения попадания воздуха в систему конденсата (зона вакуума).
Соединения согласно стандарту DIN.
Насосы снабжены фильтрами на стороне всаса. Предоставляются изолирующие клапаны на стороне всаса (перед фильтром) и на стороне напора. Насосы приводятся в действие двигателем переменного тока и устанавливаются на плиту основания.
3.5.5 Воздушные эжекторы
Предусмотрены два двухступенчатых воздушных эжектора с паровым приводом для удаления неконденсируемых газов из кожуха конденсатора. Каждый эжектор двухступенчатого типа и устанавливается на кожух эжектора-конденсатора, который конденсирует пар двух ступеней. Конденсат возвращается в основной конденсатор. Трубы рассчитаны на передачу 100% конденсата, извлеченного из основного конденсатора.
Для пуска предоставляется дополнительный пусковой эжектор. Пусковой эжектор одноступенчатый, не конденсирующего типа. Эжектор имеет выпуск в атмосферу.
3.5.6 Система контроля уровня конденсата
Система контроля уровня конденсата регулирует постоянный уровень в конденсаторе.
Она состоит из контроллера уровня, клапана контроля выброса и клапана рециркуляции. Если поток конденсата меньше, чем требуемый минимальный расход насосов конденсата или минимальное требуемое количество для эжектора-конденсатора и конденсатора уплотнительного пара, открывается клапан рециркуляции и закрывается клапан контроля выброса.
Контроллер - электронного типа или РСУ. Регулирующие клапаны (клапан контроля выброса и рециркуляции) могут приводиться в действие электро- или пневмоприводами.
3.5.7 Соединительные трубопроводы
Соединительный трубопровод включает в себя трубы отвода конденсата из конденсатора, трубы отвода воздуха из конденсатора в эжектор, уплотняющей воды (конденсата) для уплотнений в вакуумной зоне (клапаны и насосы конденсата) и экстренную выпускную трубу с разрывным диском. Все соединительные трубы изготовлены из углеродистой стали.
4. Система управления и защиты турбины
4.1 Эксплуатация и контроль (визуальный)
4.1.1 Станция оператора в центре управления турбиной
- Одна панель управления
- сенсорный экран диагональю 19”, разрешение 1280x1024
- USB-интерфейс
- 24 В постоянный ток
- процессор 533 MHZ FSB, 2 MB SLC
- память 1 GB DDR266 SDRAM (1х1 GB)
- DVD-ROM Windows XP Prof MUI
- DDR SDRAM (2x128 MB) двухканальная, 1,44 MB
- FDD+DVD ROM, уже установленная ОС Windows 2000
- 1 шт. модуль связи CP 1613 Ethernet
- 1 шт. Microsoft small office
- 1 шт. плоский экран диагональю 19”, терминал с клавиатурой для приема/передачи данных
- мышка для установки
4.1.2 ПО системы визуализации
- 1 шт. ПО WIN CC V6.0 + SP2
- лицензия на использовании
4.1.3 Визуализация специализированного ПО
В наше предложение включены следующие дисплеи наблюдения для эксплуатации и контроля турбиногенератора и вспомогательного оборудования, например:
- обзор
- система пара
- управление турбиной
- система смазочного масла
- система управляющего масла
- визуализация и контроль температуры подшипников
- генератор, автоматический регулятор напряжения, защита и синхронизация
- функциональные группы, включая
- кривые роста, функция архива для измерений, журнала событий, сигнализаций с функцией краткосрочного и долгосрочного хранения
4.2 Регулирование и защита в замкнутом контуре турбины
4.2.1 Аппаратура ПЛК
В качестве системы автоматизации предлагается ПЛК для управления в открытом, закрытом контуре и защиты со следующими модулями:
- 1 шт. стойка
- 1 шт. источник питания PS 405 (10 А) с буферным аккумулятором
- 1 шт. CPU 414-3 с EPROM 1MB
- 1 шт. промышленный модуль связи Ethernet CP 443-1
- 1 шт. модуль интерфейса IF 964 DP
4.2.1.1 Аппаратура ПЛК турбины
Для регулирования скорости предоставляется ПЛК со следующими модулями:
- 1 шт. стойка
- 1 шт. источник питания PS 307 (2А)
- 1 шт. CPU-317-2DP
- 1 шт. аналоговый ввод (8 AI)
- 1 шт. цифровой модуль ввода/вывода (8DI/8DO)
- 2 шт. аналоговые модули вывода (4AO)
- 1 шт. микрокарта памяти
- 1 шт. карта ввода скорости / 8 каналов
Местный ввод/вывод - периферия:
- 6 шт. Серийный интерфейс (Profibus DP)
- 6 шт. цифровые модули ввода (16 DI каждый модуль)
- 6 шт. цифровые модули ввода (32 DI)
- 2 шт. цифровые модули вывода (32 DО каждый модуль)
- 13 шт. аналоговые модули ввода (8 AI каждый модуль)
- 7 шт. аналоговые модули ввода pt 100 (8 AI)
- 2 шт. аналоговые модули вывода (8 AО каждый модуль)
- 5 шт. стойки
- передние заглушки
4.2.1 Специализированное ПО для ПЛК
Специализированное ПО для турбогенератора и синхронизации состоит из:
- защита турбины, управление в закрытом контуре турбины:
- регулирование скорости/частоты
- защита турбины, например:
- вибрации
- температура/давление смазочного масла
- обратное давление
- другое
- управление по разомкнутому контуру следующих вспомогательных приводов:
- вспомогательный маслонасос
- аварийный насос смазочного масла
- вытяжной вентилятор масляных паров
- обогрев генератора во время бездействия
- поворотное устройство
- вентилятор конденсатора уплотняющего пара
- функциональные группы пуска и останова
- функциональная группа системы смазочного масла
- функциональная группа поворотного устройства
- функциональная группа турбины
4.2.2 Измерение скорости и защита от превышения скорости
4.2.2.1 Защита от превышения скорости / регулирование скорости
Прибор защиты от превышения скорости «2 из 3» включает следующее оборудование:
- 1 шт. стойка MMS 6352 19”
- 1 шт. соединительная панель MMS 6351/10
- 3 шт. устройство контроля скорости MMS 6350/D
- 6 шт. соединительный кабель 3 м MMS 6360
- 6 шт. соединительный блок MMS 6361 25pol Sub D
- 3 шт. втулки для датчиков, включая фиксирующие гайки (нержавеющая сталь)
- 3 шт. датчики скорости
4.3 Защита и синхронизация генератора
4.3.1 Защита генератора
1 шт. многофункциональное защитное реле генератора
Могут быть реализованы следующие функции защиты:
- дифференциальная защита
- защита от сверхтоков
- защита ротора от замыканий на землю
- защита статора от замыканий на землю (область защиты 95%/Uo)
- защита обратной мощности
- защита от недостаточного возбуждения
- защита от перегрузок
- защита от превышения напряжения (2 ступени)
- защита от недостаточного напряжения (2 ступени)
- защита от недостаточной частоты
- защита от перевозбуждения
- защита от несимметричной нагрузки
Реализуемые функции обсуждаются на дальнейших стадиях проекта.
1 шт. соединительное устройство для защиты ротора от замыканий на землю 7XR61
Сигнал аварийного останова турбины и открытие размыкателя цепи генератора и возбуждение останова имеют жесткую проводку
Предусмотрены дополнительные входы/выходы:
- 1 вход для экстренного останова обмотки статора при высокой температуре
- 3 входа для внешних сигналов (без потенциала)
- 4 программируемых выходных сигнала экстренного останова
- передача данных в основной ПЛК по шине Profibus DP
4.3.2 Шкаф автоматической регуляции напряжения
4.3.3 Синхронизация
1 шт. автоматическое устройство синхронизации установлено на всем оборудовании для ручной синхронизации:
- двойной вольтметр
- двойной частотомер
- переключатели для размыкателей
- выбор автоматического/ручного режима
- пуск/стоп синхронизации
- синхроноскоп
4.4 Шкафы управления турбины и генератора
4.4.1 Шкаф управления турбины
В наш объем поставки входит:
- 1 шт. шкаф управления турбины, цвет RAL 7032
Размеры Ш х Г х В = 2000 х 600 х 2200 мм, включая раму основания 200 мм
Класс защиты IP41
В комплекте:
- стальная пластина нижней крышки
- кабель-каналы, профильные рейки и рейки крепления кабеля
- для входящих / выходящих кабелей
- освещения шкафа, розетки 110 В переменного тока
- измерение внутренней температуры в шкафу управления турбины
- 1 шт. реле экстренного останова
- 2 вентилятора
Устройство превышения скорости и измерения скорости установлены на поворотной раме. ПЛК смонтированы на раме.
Также отдельно смонтирован на раму и отдельно снабжается электропитанием для контроля и защиты байпаса.
Электропитание 220 В переменного тока для освещения / вентиляторов и также 24 В постоянного тока для шкафа управления турбины поставляется другими
4.4.2 Местный шкаф для распределенного ввода/вывода
Один местный шкаф
цвет RAL7032
Размеры Ш х Г х В = 1200 х 600 х 2200 мм, включая раму основания 200 мм
Класс защиты IP41
В комплекте:
стальная пластина нижней крышки,
освещения шкафа, розетки 220 В переменного тока
измерение внутренней температуры в шкафу управления турбины
1 вентилятор
4.4.3 Шкаф управления генератора
1 шт. шкаф управления цвет RAL7032
Размеры Ш х Г х В = 1600 х 800 х 2200 мм, включая цокольную раму основания 200 мм, класс защиты IP41, в комплекте:
стальная пластина нижней крышки
кабель-каналы, профильные рейки и рейки крепления кабеля для входящих / выходящих кабелей
освещения шкафа, розетки 110 В переменного тока
измерение внутренней температуры в шкафу управления
Следующие детали устанавливаются на поворотную раму
защитные реле генератора
реле синхронизации
2 трансформатора тока / напряжения для напряжения и тока возбудителя
все ручное оборудование синхронизации
Одно устройство для передачи данных на ПЛК по шине Profibus устанавливается на стойку
Однолинейная схема электрической сети на передней части шкафа
4.5 Заводское приемочное испытание
Перед отгрузкой цехе будет произведено приемочное испытание.
Все входящие и выходящие сигналы будут полностью проверены от зажимов до визуализации.
5. Перечень электропотребителей
| Количество | Мощность (кВт / установка) | Напряжение (В) | Частота (Гц) | Резерв | Рабоч. | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Основной маслонасос | 1 | 11 | 400 | 50 | 1 | |
| Вспомогательный маслонасос | 1 | 11 | 400 | 50 | 1 | 1 |
| Насос регулировки масла | 2 | 15 | 400 | 50 | 1 | |
| Аварийный маслонасос | 1 | 3 | 110 | пост. ток | 1 | |
| Высоконапорный насос (масло гидроподъема) | 1 | 15 | 400 | 50 | 1 | |
| Вентилятор масло тумана | 1 | 0.18 | 400 | 50 | 1 | |
| Регулирующий клапан температуры масла | 1 | 0.18 | 230 | 50 | 1 | |
| Поворотное устройство ротора | 1 | 22 | 400 | 50 | 1 | |
| Соленоидный клапан, отбор | 2 | 0.1 | 230 | 50 | 2 | |
| Контрольно-измерительные приборы | 1 | 2.5 | 230 | 50 | 1 | |
| Защита и возбуждение генератора | 1 | 6 | 230 | 50 | 1 | |
| Нагреватель генератора | 1 | 10 | 230 | 50 | 1 | |
| Конденсатный насос | 2 | 30 | 400 | 50 | 1 | 1 |
| Вентилятор уплотняющего парового конденсата | 1 | 5.5 | 400 | 50 | 1 | |
| Регулирующий клапан уровня конденсата | 1 | 0.18 | 230 | 50 | 1 | |
| Циркуляционный клапан конденсата | 1 | 0.18 | 230 | 50 | 1 |
7.2 Система смазки и масла регулятора оборотов
Один комплект системы смазки и масла регулятора оборотов состоит из:
| масляный бак | 1 |
| основной маслонасос (приводится в действие двигателем переменного тока) | 1 |
| вспомогательный маслонасос (приводится в действие двигателем переменного тока) | 1 |
| насос регулирующего масла (приводится в действие двигателем переменного тока) | 2 |
| аварийный маслонасос (приводится в действие двигателем постоянного тока) | 1 |
| охладитель масла (фильтр охлаждающей воды менее 500 мкм) | 2 |
| маслофильтр | 2 |
| клапан-регулятор температуры масла | 1 |
| маслопровод от маслобака к турбине, редуктору и генератору и обратно | 1 компл. |
| клапан-регулятор давления масла | 1 |
| трубная обвязка и клапаны для масла | 1 компл. |
| эксгаустер, приводимый двигателем переменного тока | 1 |
| электрический подогреватель масла | 1 |
7.3 Редуктор
7.4 Конденсационное устройство
Одно конденсационное устройство состоит из:
| кожухотрубный поверхностный конденсатор | 1 |
| двухступенчатый пароструйный воздушный эжектор | 1 |
| пусковой эжектор | 1 |
| разрывной диск | 1 |
| система регулирования уровня конденсата, включая датчики уровня, клапан регулирования уровня, клапан минимального потока | 1 компл. |
| насос конденсата, включая двигатель переменного тока, пластины основания с анкерными болтами и муфтами | 2 компл. |
| трубная обвязка, включая необходимые клапаны | 1 компл. |
| соединительная деталь турбина-основной конденсатор | система управления турбины, включая регулировку скорости1 компл. |
| измерение вибрации вала для 6 подшипников | 1 компл. |
| измерение осевого положения ротора | 1 компл. |
| система блокировки для защиты турбины | 1 |
| необходимые местные КИП | 1 компл. |
| местные датчики и сигнализаторы, смонтированы на стойке | 1 компл. |
| местные датчики и сигнализаторы для установки вне объема поставки, как отдельные детали | 1 компл. |
| специальные кабели для электронной системы управления турбиной | 1 компл. |
Все модули в объеме поставки продавца снабжены внутренней проводкой и испытаны до клеммных коробок.
7.7 Генератор
7.8 Фундамент турбогенератора
7.9 Услуги
- шеф-монтаж (по тарифам за день)
- пуско-наладка (по тарифам за день)
- пробный пуск (2 недели, 1 смена) (по тарифам за день)
- обучение персонала покупателя во время пуско-наладки и пробный пуск
7.10 Исключения из объема поставки
Следующие основные компоненты, материалы и услуги не входят в объем поставки продавца турбины:
- проектирование, компоновка, производство, поставка деталей и услуг, не указанных в данном документе
- рабочие чертежи
- анализ устойчивости для внедрения генератора в производство
- другие системы кодирования на предприятии
- строительные расчеты, строительные работы, цементные материалы
- опорные конструкции, платформы, лестницы, ограды для нагревателей и другое оборудование
- крышки пола, мостки
- мостки из рифленого листа для отверстий в полу, траншей и каналов
- системы освещения и связи, оборудование для кондиционирования воздуха
- распределительное устройство, шкаф управления электродвигателями, низковольтная сеть, кабели и кабельные каналы
- ИБП 220 В переменного тока, аккумуляторная батарея, зарядное устройство и панели
- система заземления
- оборудование для пожаротушения
- краны
- ответные фланцы, болты, гайки, прокладки на всех конечных точках поставки
- система охлаждающей воды
- нагреватели, деаэратор, линии питательной воды, дренажный бак, система байпаса
- термоизоляция для труб, кабелепроводов и вспомогательного оборудования
- первая заправка маслом, масляный сепаратор
- капюшон для шумозащиты
- нет испытания на нагрузку по поступающему маслу на заводе, первое заполнение маслом, очиститель масла
- стандартные инструменты и сварочное оборудование для установки и обслуживании на площадке
- запчасти (кроме запчастей для пуско-наладки) (опция)
- испытание турбины без нагрузки в цеху
- покрасочные материалы на площадке
- хранение, подготовка к эксплуатации в зимний период
- установка
- пуско-наладка, пробная эксплуатация
- курс обучения на предприятии поставщика
- проверки третьей стороной
- эксплуатационное испытание, специально откалиброванные инструменты для эксплуатационного испытания
7.11 Границы поставки
- плиты основания для поставляемого оборудования
- патрубки на входе/выходе турбины для свежего пара и пара отбора
- входные/выходные фланцы у обратного клапана отбора
- входные/выходные фланцы для охлаждающей воды у конденсатора, охладителя масла и охладителя генератора
- выход конденсата после регулирующего клапана в области основания турбины
- выходной вентилятор - конденсатор уплотняющего пара
- выходной эксгаустер
- клеммы для электрооборудования/КИП у шкафа управления турбины/генератора
- клеммы для электрооборудования/КИП у местных распределительных коробок
- клеммы для портативных КИП
- клеммы для электродвигателей, приводов, электромагнитных клапанов
- клеммы 10,5 кВ для генератора
