|
Рис. 14.8. Обратимая гидромашина Изожир с горизонтальным расположением вала
гидравлический пуск в насосном режиме, когда вначале в работу включается турбинное рабочее колесо, агрегат набирает обороты и включается в сеть, а затем уже выключается турбинное рабочее колесо и включается насосное.
Практически принцип и схема работы такие же, как и в трехмашинных агрегатах, разница лишь в том, что имеется одна спиральная камера и отсутствует муфта сцепления.
Увеличение сложности специальных типов обратимых гидромашин, как ни удивительно, практически не привело к увеличению стоимости установки. Имеются сведения, что применение гидромашины Изожир по сравнению с трехмашинной схемой (100 %) дает стоимость установки 94,5 %, а двухмашинной – 96 %.
Кроме того, в разное время предлагался ряд конструкций, оформленных патентами и направленных на улучшение энергетических показателей обратимых гидромашин, смысл которых состоит в увеличении соотношения внешнего и внутреннего диаметров рабочего колеса при постоянстве оборотов в обоих режимах за счет увеличения диаметра рабочего колеса в насосном режиме. Однако широкого применения гидромашины этого типа не нашли.
Г л а в а 15. СИнхРонные ЭлеКтРоМашИны
(ГенеРатоРы-ДВИГателИ) наСоСотУРБИнных ГИДРоаГРеГатоВ
Для гидроагрегатов ГАЭС, имеющих трехмашинную компоновку, используются синхронные электромашины, практически не отличающиеся по исполнению от обычных гидрогенераторов. Это объясняется тем, что у трехмашинных гидроагрегатов электрическая машина, во-первых, не привлекается для пуска агрегата в насосный режим и, во-вторых, не меняет направления вращения.
Поэтому далее рассматриваются конструктивные особенности обратимых синхронных электрических машин, применяемых на ГАЭС с двухмашинной компоновкой гидроагрегатов, то есть в составе обратимых гидроагрегатов. Как показывает опыт строительства и эксплуатации зарубежных ГАЭС, в подавляющем большинстве случаев для мощных обратимых гидроагрегатов применяются вертикальные синхронные электромашины зонтичного исполнения. С целью уменьшения их габаритов при необходимости применяют системы непосредственного водяного охлаждения.
Специфические особенности работы обратимых насосотурбинных гидроагрегатов ГАЭС – частые переводы из одного режима работы в другой, тяжелые условия пуска в насосный режим и т. д. предъявляют особые требования к конструкции и эксплуатации основного энергетического оборудования ГАЭС, в том числе и к ге- нераторам-двигателям.
Основными требованиями к генераторам-двигателям обратимых гидроагрегатов следует считать:
возможность обеспечения прямого асинхронного пуска в насосный (двигательный) режим (в случае, если этот вид пуска является штатным); устойчивая работа в двигательном и генераторном режиме с мак-
симальным значением к.п.д.; надежная работа системы охлаждения активных частей в стацио-
нарных и переходных пуско-тормозных режимах работы; обеспечение надежной работы подпятника и направляющих под-
шипников в реверсивных условиях и при переменных нагрузках; надежная работа системы возбуждения во всех режимах работы; обеспечение надежной работы контактных колец и щеточного
аппарата в условиях реверсивной работы; сохранение устойчивости параллельной работы с энергосисте-
мой во всех режимах работы.
Реверсивность вращения и тяжелые условия пуска обратимого гидроагрегата в насосный режим требуют обеспечения особо надежной работы направляющих подшипников и подпятника агрегата при вращении вала в обоих направлениях. В связи с этим сегменты подпятника имеют нулевой эксцентриситет, что обусловливает меньшую толщину масляной пленки, чем у подпятников агрегатов с одним направлением вращения. Для предотвращения возникновения сухого трения и уменьшения момента трогания агрегата во многих случаях, особенно при применении баббитовых сегментов на старых ГАЭС, применяют гидравлическую или электромагнитную разгрузку агрегата при его пусках и остановках. Гидростатический подъем вращающихся частей обратимого агрегата основан на принудительной подаче в сегменты подпятника масла под высоким давлением – до 150 кг/см2. Этой же цели (снижение сопротивления трения) служит переход от баббитовых скользящих частей подпятника на современные материалы – полимеры, имеющие малый коэффициент трения при высокой механической прочности.
При выборе параметров генератора-двигателя учитывают особенности его работы в режиме как двигателя, так и генератора. Обычно решающим является двигательный режим, так как в этом случае электромашина бывает, как правило, наиболее загружена как в стационарном, так и переходных режимах работы. Естественно, в этом случае принимаются во внимание требования энергосистемы. В частности, если в генераторном режиме обычно cos φ = 0,8–0,95, то в двигательном режиме этот параметр может быть больше и составлять 0,9–1, так как в двигательном режиме гидроагрегат работает обычно при значительном снижении нагрузки в энергосистеме и электромашина работает при повышенном напряжении.
Статоры современных синхронных машин обратимых агрегатов ГЭС и ГАЭС в большинстве случаев выполняются разъемными на несколько секторов (по условиям транспортировки). Поскольку эксплуатационная надежность гидрогенераторов с разъемными статорами в значительной степени определяется состоянием стыковых зон, то при монтаже сердечник в корпусе статора подвергается предварительному сжатию. Однако при работе электрической машины сердечник статора нагревается и возникает тенденция к тепловой деформации в сторону расширения. Но поскольку статор зафиксирован относительно корпуса, то внутреннее напряжение в стали предварительно сжатого сердечника еще более возрастает (рис. 15.1, а).
При неблагоприятных условиях это может привести к потере устой чивости шихтованных пакетов и их короблению.
На современных гидроэлектростанциях, в том числе на ГАЭС с обратимыми агрегатами большой единичной мощности, во избежание деформаций в стыках отдельных частей статора и повышения его общей жесткости применяется шихтовка обода статора электромашины на месте его монтажа без разъемов с последующей опрессовкой (сборка «в кольцо»). Сердечник статора крепится к корпусу с помощью клиньев с ласточкиными хвостовиками и подвергается предварительному растяжению в холодном состоянии, после чего косынки привариваются к полкам корпуса.
В случае неразъемного, предварительно растянутого сердечника при его нагревании напряжение по мере роста температуры плавно снижается, переходя через ноль, и в условиях эксплуатации вероятность достижения критических напряжений, приводящих к потере устойчивости пакетов сердечника статора, значительно меньше, чем в предыдущем случае (рис. 15.1, б).
Do'stlaringiz bilan baham: |
