Ammon, Jürgen

Bares, R.

Büll, Udalrich

Dohmen, B. M.

Gripp, S.

Schleicher, U. M.

Иванов, В. К.

Климовицкий, В. Д.

Чириков, В. Ф.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Том 212 1971И З В Е С Т И ЯТОМСКОГО О РД Е Н А  ТРУДОВОГО КРА СН О ГО  ЗН А М ЕН ИПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВАВ Л И Я Н И Е  Д Е М П Ф Е Р А  НА Н АГРЕВ КО Н Ц ЕВ Ы Х  ЧАСТЕЙ  РОТОРА Т У РБ О ГЕ Н Е РА Т О РА  В АН О М А Л ЬН Ы Х  РЕ Ж И М А ХВ. К. Иванов, В. Д . Климовицкий, В Ф. Чириков(Представлена научным семинаром кафедр электрических машини общей электротехники)При аномальных режимах работы турбогенератора токи, индукти­руемые в бочке ротора, замыкаются на ее торцах. Проходя через конце­вые клинья, зубцы и бандаж ное кольцо в месте посадки на бочку ротора, токи вызывают нагрев торцевой зоны. С ростом единичной мощности турбогенераторов, который сопровождается увеличением линейных на­грузок, интенсивность потерь в торцевой зоне возрастает, что вынуждает  уменьшать допустимую продолжительность работы турбогенератора в аномальных режимах. Например, для турбогенераторов серии Т2, мощ  ностью до 60 Мет, величина I22t, характеризующ ая потери, выделяющие­ся в роторе под воздействием тока обратной последовательности I2 за время t, ограничена 30; для турбогенераторов ТВФ-100, мощностью  100 Мет, эта величина снижена до 15, а для турбогенераторов серий TBB и ТГВ мощностью 150— 300 Мет — до 8. Значительное улучшение  теплового состояния торцевой зоны может быть достигнуто при установ­ке на роторе специальной демпферной системы, разгружаю щ ей торцевую  зону от поперечных токов. Аналогичные системы в свое время не нашли широкого применения в турбогенераторах, так как их достаточная н а ­дежность в механическом отношении не обеспечивалась конструкцией бандаж ного узла в целом.В С ибН И ЭТИ  был проработан вариант выполнения демпферной си­стемы применительно к турбогенераторам большой мощности, н адеж но­сти которого способствует непосредственное крепление бандаж а только на бочку ротора, и проведена его проверка на турбогенераторе типа Т2-0,75-2БП (мощность 750 квт, напряжение 400 в , ток 1355 а , скорость  3000 об /мин).Д ля испытаний ротор генератора был реконструирован. Отставлен­ные бандаж и из магнитной стали были заменены немагнитными с кон­сольной посадкой на бочку ротора (рис. 1, а ) .  Взамен пазовых клиньев, составных по ширине, были установлены сплошные клинья: в среднейчасти — из дуралюминия, в концевых частях — из немагнитной стали. Д ля возможности оценки эффективности демпферной системы последняя  была размещена только на стороне контактных колец. Д ем пф ер выпол­нен из двух слоев медных сегментов (рис. 1, б) гребенчатой формы тол­щиной 1,5 мм, установленных вперекрой. Зубцы сегментов заведены под концевые пазовые клинья. Подгонкой концевых клиньев обеспечен хоро­ший электрический контакт с зубцами сегмента.Д ля  регистрации нагревов отдельных элементов ротора последний  был оснашен системой медь-константановых термопар. Термопары были292IS)Рис. I. Бандажный узел с демпфером, а) общая компановка: 1 — обмотка возбуждения, 2 — подбандажная изоляция, 3 — сегмент демпфера, 4 — бандажное кольцо, 5 — шпон­ка, 6 — клин из немагнитной стали, 7 — клин дуралюминиевый;б) сегмент демпфераустановлены на поверхности элементов ротора вдоль трех образующих:  на большом зубе, примерно в 50 мм от его края; на малом зубе, равно­отстоящем от больших зубьев ротора; на клиньях,прилегающих к этому  малому зубцу. При этом термопары делились на 5 зон: в 1 3 + 1 5  мм от торца (посадочные поверхности), в 6 2 + 6 5  мм от торца, в 300 мм от тор­ца (середина бочки). Кроме того, с обеих сторон были установлены на расстоянии 1 4 + 2 0  мм от торца термопары в «теле» бочки (на стенках вентиляционного канала в большом зубе) и концевого клина на глубине 6 + 8  мм от посадочных поверхностей, а также на посадочных поверхно­стях бандаж ей (над вентиляционными каналами в большом зубе ) .  Го­ловки всех термопар имели хороший тепловой контакт с контролируемы­ми элементами за счет припайки или зачеканки, за исключением термо­пар на бандаж е, которые приклеивались. Трассы всех термопар через специальные радиальные сверления и центральное отверстие были выве­дены на токосъемник системы ВН И И ЭМ .Регистрация термоэдс в длительных режимах производилась с помощью потенциометра, в нестационарных — с использованием ш лейф­ного осциллографа.Возможные в эксплуатации аномальные режимы, сопровож даю щ ие­293ся значительным тепловыделением в конструктивных элементах ротора, можно свести, в основном, к трем типам:1) асинхронные;2) длительные несимметричные, обусловленные несимметрией на­грузки, при которых величина статорных токов обратной последователь­ности относительно невелика;3) кратковременные несимметричные, вызванные несимметричными короткими замыканиями или неисправностью коммутационной аппара­туры, в этом случае токи обратной последовательности могут достигать  значительной величины.В соответствии с этим испытания проводились в режимах трех ти­пов: асинхронных, обратно-синхронного вращения, двухфазного коротко­го замыкания. В дальнейшем рассмотрении, в основном, используются  результаты режимов, электрические параметры которых приведены  в табл. 1.Т а б л и ц а  1сс Наименование U I S Ps I2gрежима в а o.e. квт o.e.1 Асинхронный 160 4598 0,0292 7,52 Обратно-синхронно-го вращения 16,7 500 2,04 8,6 0,373 2-фазного короткогозамыкания — 3600 —« — 1,56Характер режимаКратковременныйУровень потерь, выделяемых в роторе (P s), в режимах 1 и 2 близок  к потерям в обмотке ротора при номинальном токе Р Вн =  8,6 квт.В табл. 2— 4 представлены дополнительные нагревы (сверх нагревов в вентиляционном тепловом режиме) в характерных точках измерения  во всех 3 режимах. Их сопоставление для торцов с демпфером и без не­го совершенно четко показывает, что в исследуемой конструкции дем п ­фер эффективен при наличии токов обратной последовательности, в асин­хронном режиме его влияния практически не сказывается.Т а б л и ц а  2Дополнительные нагревы посадочных поверхностей в режиме асинхронного хода (0C)Точки измерения / Сторона без демпфера Сторона с демпферомБольшой зуб  Малый зуб Клин Бандажи38,5 38,527,6 24,425,9 22,720,7 20,5Т а б л и ц а  3Дополнительные нагревы посадочных поверхностей в режиме^ обратно-синхронного вращения, (0C)Точки измерения Сторона без демпфера Сторона с демпферомБольшой зуб Малый зуб Клин Бандажи48,4 22,631 4 13,250,7 16,728,7 15,5294Дополнительные нагревы посадочных поверхностей в нестационарном режиме двухфазного короткого замыкания при I22 t =  25 (0C)Таб л иц а  4.Точки измерения Сторона без демпфера Сторона с демпферомБольшой зуб 280 120Малый зуб 28 6Клин 111 16Бандажи 12 5Полученные результаты позволяют более подробно остановиться на каждом режиме.Распределение нагревов в асинхронном режиме достаточно равно­мерное (рис. 2, а ) ,  местной концентрации у торцов не наблюдается. Если отнести подъем нагревов в средней части большого зуба  за счет худш е­го охлаждения этой части ротора, что характерно для симметричной радиальной системы вентиляции, то можно говорить о практически рав*4й в ,  0CA frCРис. 2. Распределение дополнительного нагрева по длине ротора: I — большой зуб, 2 — малый зуб, 3 — клин;а) режим асинхронного хода, б) режим обратно-синхронно­го вращения295номерном по длине выделении потерь. В то ж е время заметна разница  в нагреве большого зуба и малого зуба с прилегающими к нему клинья­ми.Имеющ ееся количество гермодатчиков позволяет, к сожалению, лишь предположительно говорить о деталях распределения нагревов по длине ротора в режиме обратно-синхронного вращения. Н аблю дается  резкая концентрация нагревов у торца на стороне без демпфера (рис. 2, б ) ,  тогда как с противоположной стороны распределение нагревов рав­номерно, а уровень их в 2— 2,5 раза ниже. Р азгруж аю щ ее действие дем п ­фера на клин и малый зуб  заметно больше, чем на большой зуб, посколь­ку последний не имеет непосредственного электрического контакта с сег­ментами демпфера. Большое увеличение температуры малого зуба  по середине ротора следует отнести за счет стыка клиньев в этом месте, приводящего к перераспределению токов м еж ду зубцами и клиньями.В нестационарном режиме двухфазного короткого замыкания влия­ние демпфера на различные элементы ротора проявляется еще более  дифференцированно: уровень нагрева снижается для большого зуба  и бан даж а более чем в 2 раза, для малого зуба — примерно в 4,5 раза, для клина — примерно в 7 раз (табл. 4 ) .  Характер кривых нагрева по­казывает, что к моменту времени, когда I22-t достигло 25, теплообмен о б ­ластей, прилегающих к термопарам, был невелик и, следовательно, н а ­гревы отражаю т соотношение потерь в них. П оэтому наблю даемая в опыте большая разница в нагревах посадочной поверхности и «тела» большого зуба (280 и 46° С соответственно) и концевого клина (111 и 45° С соответственно) свидетельствует о большой концентрации потерь у посадочной поверхности, особенно в массиве большого зуба.Испытание в режиме двухфазного короткого замыкания при I2=  1,56 проводились до значения I22t =  60. П оследующ ий осмотр ротора при сня­тых бан даж ах  выявил при чистых посадочных поверхностях со стороны, где был установлен демпфер, большое количество пятен темно-синего  цвета на посадочных поверхностях бочки и бандаж а с противоположной  стороны. Большая часть пятен находилась на больших зубцах. Цвет пятен свидетельствует о местных нагревах до температур порядка 350°С. Максимальная температура зарегистрированная в опыте, 330° С, пока­зана термопарой на посадочной поверхности большого зуба, оказавш ей­ся в центре одного из пятен.Следует отметить, что во всех режимах нагрев малого зуба в целом  заметно ниже по сравнению с большим зубом, причем последний режим  показывает, что по потерям эта разница еще больше. М ожно предполо­жить, что существенную роль в этом играет шунтирующее действие па­зовых клиньев. С этой точки зрения подтверждается рациональность ши­рокого применения в последнее время концевых клиньев из материалов  высокой проводимости, например из бронзы.Результаты проведенной работы показывают, что исследуемая демп  ферная система эффективно снижает нагревы концевых частей ротора  в аномальных режимах при наличии токов обратной последовательно­сти. Д ля  увеличения эффективности демпферной системы следует выпол­нять ее так, чтобы обеспечивался непосредственный электрический кон­такт с торцевой частью большого зуба.

Влияние демпфера на нагрев концевых частей ротора турбогенератора в аномальных режимах

RWTH Publications

Befunde der Knochenmarksszintigraphie mit 99m-Tc-markierten Antikörpern (MAK) gegen NCA 95 nach perkutaner Strahlentherapie

Влияние демпфера на нагрев концевых частей ротора турбогенератора в аномальных режимах

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications