ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ГИДРОГЕНЕРАТОР ЗОНТИЧНОГО ТИПА Российский патент 1996 года по МПК H02K5/16 

Предлагаемое решение относится к области крупного электромашиностроения, т. е. к вертикальным гидрогенераторам зонтичного исполнения с 2-х сторонней подачей охлаждающего воздуха, в компоновках которых масляная ванна с подпятником и элементами уплотнения находится под ротором.

Известна компоновка гидрогенератора (см. например, "Справочник по ремонту и модернизации гидрогенераторов". Москва, "Энергоатомиздат", 1987 г. стр. 20, рис. 22; стр. 59, рис. 2.18).

Как видно, в опубликованной компоновке гидрогенератора масляная ванна с подпятником и уплотняющим устройством расположены под ротором. Анализируя данное взаиморасположение ванны подпятника и ротора, следует отметить, что близость расположения нижней плоскости спиц ротора к верхней части уплотняющего устройства манжетного уплотнения влияет на вытяжку масляных паров из-под уплотнения.

В данном случае нижние плоскости спиц, контактируя с нижним потоком охлаждающего воздуха, работают как элементы большого центробежного вентилятора, что способствует крайне нежелательной вытяжке и забросу масляных паров на обмотки ротора и статора. Эти пары под воздействием центробежных сил и центробежного эффекта спиц ротора, косынок и нижнего вентиляционного канала и вентиляторов поступают не только на обмотки ротора и статора, но и особенно в нижнюю группу вентиляционных каналов сердечника статора, засоряя проходное сечение. Это ухудшает охлаждение активных частей и приводит к ускоренному старению изоляции и выходу ее из строя.

С целью исключения этого недостатка систематически приходится проводить чистку активных частей от налета масла. Для этого останавливают агрегат и с целью удобства его чистки отсоединяют, а затем вынимают из ротора 3-4 полюса, чтобы создать пространство место для размещения 2-3 человек между ободом ротора и сердечником статора на время проверки состояния активной зоны и ее чистки.

Эта операция проходит в течение 7-10 дней и она еще дополнительно вынуждает обслуживающий персонал ГЭС частично разобрать верхнее кольцо трубопровода пожаротушения. А для выема полюсов (3-4 шт) на ГЭС снимают в одной из зон сегменты верхнего воздухоразделяющего щита и перекрытия верхней крестовины. Для такой чистки сердечника по всему внутреннему диаметру необходима постоянная прокрутка ротора с таким расчетом, чтобы участок ротора с вынутыми полюсами прошел по всей окружности внутреннего диаметра статора. Для этого требуется нагружать подъемный кран ГЭС грузоподъемностью 200-500 т/c с соответствующими стропами и персонал для выполнения подъемных операций. Все это вызывает дополнительные затраты вместе с остановкой агрегата и недовыработкой электроэнергии за время чистки активных частей.

Кроме этого, при каждой прокрутке в процессе чистки замаслянной зоны статора и ротора необходима операция по подпитке маслом или жиром в зоне трения каждого сегмента подпятника или принудительная подача смазки.

Наиболее близкой к заявляемой, принятой за прототип, является конструкция, в которой для уменьшения замасливания активных частей гидрогенератора применяют отвод масляных паров из зоны уплотняющих устройств с помощью специальных дыхательных труб (см. там же, стр. 204, рис. 9.7).

Как показала практика и эти решения не всегда бывают эффективными и пары масла под воздействием высасывающего центробежного эффекта ротора проникают в сторону большего диаметра и оседают на витках обмотки полюсов на сердечниках полюсов, на обмотке статора и его сердечнике, что опять же приводит к ухудшению охлаждения активных частей, ускоренному старению изоляции и необходимости проведения профилактических чисток, что является достаточно трудоемкой операцией, сопровождающейся внутренним простоем агрегата.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и долговечности работы генератора за счет исключения заброса паров масла на активные части его.

Технический результат достигается за счет того, что в известном вертикальном гидрогенераторе зонтичного типа, содержащем статор с обмоткой, ротор, опирающийся на подпятник, расположенный в масляной ванне, на крышке которой установлен корпус уплотнения, согласно изобретению, генератор в зоне масляной ванны подпятника снабжен вертикальными кольцевыми щитами, установленными концентрично с наружной стороны штатного корпуса уплотнения с возможностью съема, причем вращающийся внутренний щит закреплен на нижней плоскости центральной части остова ротора, а невращающийся внешний щит закреплен на крышке масляной ванны подпятника, а также за счет того, что вертикальные кольцевые щиты выполнены составными, а стыковые элементы имеют, например, уголковое сечение и расположены вместе с ребрами жесткости, у внутренних щитов со стороны внутреннего диаметра, у внешних со стороны внешнего, и каждый из вертикальных щитов по высоте перекрывают друг друга с монтажно-технологическим зазором по высоте в пределах допуска между вращающимися частями ротора и невращающейся крышкой масляной ванны.

Новизна заявляемой конструкции заключается в новой совокупности признаков.

Сущность изобретения заключается в том, что в заявляемой конструкции предлагается изолировать зону начального выхлопа и образования паров масла на выходе их из-под кожаных манжет корпуса уплотнения от воздействия центробежного эффекта ротора.

Для этого предусматривается за пределами корпуса уплотнения применение, установка концентрических щитов, одного на малом диаметре, закрепленном на нижней плоскости центральной части остова ротора, а другого на большем диаметре, с минимальным радиальным зазором между ними.

Внешний кольцевой щит может быть закреплен на верхней плоскости крышки масляной ванны и должен быть съемным и разборным для удобства его изготовления и проведения сборочных операций. Высоту каждого из этих щитов предлагается выполнить таким образом, что они по высоте перекрывают друг друга на 180-200 мм, способствуя созданию узкого и высокого щелевого канала, ограничивающего влияние центробежного эффекта ротора на манжетные уплотнения.

Внутренний кольцевой щит предусматривается сделать объемным, закрепляемым болтами к центральной части остова ротора, он также выполнен составным из частей, а элементы сопряжения стыковые угольники (или брусья) и ребра жесткости направлены в сторону внутреннего диаметра, что способствует отражению масляных паров от узкого щелевого канала, образованного упомянутыми выше концентрическими щитами, исключая попадание паров масла на активные части машины.

Таким образом, совершенствуя уплотнения, удается создать зону в виде двух концентрических камер: одна между корпусом уплотнения и втулкой подпятника, другая с установкой новых концентрических щитов, а накопившиеся мелкие частицы паров масла из внешней камеры могут быть отведены трубопроводом в масляную ловушку, расположенную, например, ниже днища масляной ванны подпятника.

На фиг. 1 изображен продольный разрез гидрогенератора зонтичного типа, на фиг. 2 вид сверху, на фиг. 3 крепление кольцывых щитов.

Масляная ванна 1 с подпятником 2 расположены под ротором 3. Масляная ванна 1 снабжена крышкой 4, закрепленной на ванне болтами 5. На внутреннем диаметре крышки 4 установлено двухъярусное уплотнение 6 с манжетой 7.

С целью ограничения влияния ротора 3 на вытягивание масляных паров из верхней зоны 8 корпуса уплотнения 6, на нижней плоскости 9 центральной части остова 10 ротора установлен кольцевой вертикальный щит 11. Он выполнен отъемным и составным из сегментов для удобства изготовления и ревизии сборки, установки и крепления болтами 12. Стыковые элементы 13 уголкового профиля (или плиты) размещены и направлены в сторону внутреннего диаметра, что способствует отражению масляных паров.

На расчетном расстоянии "А" от щита 11 установлен невращающийся щит 14. Он закреплен на крышке 4 масляной ванны 1 подпятника. Таким образом, концентрическое расположение щитов 11 и 14 создает дополнительный лабиринт, ограничивающий заброс масляных паров на активные части машины. Внешний невращающийся щиток 14 также для удобства ревизии, сборки, установки и крепления выполнен составным из сегментов, снабженных стыковыми элементами 16. Эти сегменты соединены между собой крепежом 15. Между щитом 14 и крышкой 4 предусмотрена установка уплотнения 17.

Таким образом, создание 2-х камерной уплотняющей зоны сводит до минимума выхлоп масляных паров и попадание их на сердечники 18, 19 и обмотки 20 и 21.

Накопившиеся масляные пары предусматривается отвести трубопроводом 22 в масляную ловушку 23, расположенную под перекрытием шахты 24, отделяющим зону генератора от турбины. ЫЫЫ2

Использование изобретения: крупное электромашиностроение. Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить надежность работы генератора за счет установки в зоне масляной ванны подпятника вертикальных кольцевых щитов, установленных концентрично с наружной стороны корпуса уплотнения с возможностью съема, причем вращающийся внутренний щит закреплен на нижней плоскости центральной части остова, а невращающийся внешний щит закреплен на крышке масляной ванны. 3 ил.

Вертикальный гидрогенератор зонтичного типа, содержащий статор с обмоткой, ротор, опирающийся на подпятник, расположенный в масляной ванне, на крышке которой установлен корпус уплотнения, отличающийся тем, что в зоне масляной ванны снаружи корпуса концентрично установлены с образованием лабиринта кольцевые съемные щиты, один из которых закреплен на нижней плоскости остова ротора, а другой на крышке масляной ванны подпятника, причем первый из упомянутых щитов расположен между корпусом и вторым щитом.