СПОСОБ СБОРКИ УЗЛА КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ РОТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА Российский патент 1997 года по МПК H01R39/08 

Изобретение относится к области электромашиностроения и ремонта электрических машин, в частности, к способам сборки узла контактных колец роторов турбогенераторов, которые, в зависимости от конструкции, устанавливаются на вал ротора непосредственно, либо через промежуточную стальную втулку.

Сборка узла контактных колец с изолированием их от вала ротора является одной из сложных операций при изготовлении роторов на заводе-изготовителе или же при возникающей необходимости замены их во время ремонта турбогенераторов в условиях электростанции.

Сложность операции, высокие требования к надежности оборудования, которым оснащаются как тепловые, так и атомные электростанции, вызывают, с одной стороны, необходимость обеспечения высокого качества технологии сборки, с другой стороны, трудоемкость работ и их стоимость не должны быть чрезвычайно высокими, что особенно важно при ремонте, т.к. длительный простой оборудования неизбежно ведет к ущербу, выраженному недовыработкой электроэнергии.

Известные способы сборки узла контактных колец ( Фомин Б.П. и др. Технология крупного электромашиностроения. Турбогенераторы. Л. Энергоиздат, 1981, стр. 241) в зависимости от конструкции узла, следующие:
При первом конструктивном исполнении, когда кольца насаживаются непосредственно на изолированный вал, последовательность операций такова:
на подготовленный к изолированию вал ротора накладываются слои из нарезанных полосок исходного изоляционного материала: миканита, пропитанного стеклополотна или иного другого до нужной толщины, собирается опрессовочное приспособление или на изоляцию накладывается опрессовочный бандаж, далее, на подготовленную к изолированию часть вала устанавливается нагревательное устройство, изоляция нагревается до требуемой температуры, подпрессовывается после чего выдерживается определенное время при необходимой температуре для полимеризации используемого в изоляции лака. Затем изолируемый узел охлаждается и опрессовочное приспособление разбирается. Перед насадкой контактных колец изоляции протачивается до требуемого диаметра с учетом натяга. Проточка изоляции в условиях завода-изготовителя производится на специальном станке. В условиях электростанции при необходимости замены контактных колец проточка изоляции возможна практически только при вращении ротора в собственных подшипниках, т.к. специальных станков для проточки громоздких роторов на электростанциях нет. После проточки кольца поочередно нагреваются и в горячем виде насаживаются на изолированный вал с обеспечением требуемого натяга. Указанная технология весьма трудоемка в исполнении, особенно, в ремонтных условиях на электростанции. Необходимость запечки изоляции специальным нагревательным устройством вызывает потребность в наличии этого устройства на электростанции, чего на практике нет. Кроме того, запечка изоляции нагревательным устройством, прогревающим только хвостовую часть ротора в зоне сборки контактных колец, не прогревает изоляцию до строго заданной температуры, необходимой для полимеризации лака, в граничном слое изоляция вал, из-за большой массы ротора (40-60 тн) и, соответственно, большого отвода тепла от граничного слоя тепловой емкостью этой массы. Указанный недостаток весьма существенен для обеспечения пропечки изоляции по всей ее толщине и поэтому качество ее по диэлектрическим свойствам, надежность при таком способе изолирования и сборки узла нельзя признать удовлетворительным. Однако, указанная технология применяется заводами-изготовителями, а в ремонтных условиях на электростанции из-за необходимости последующей проточки изоляции под насадку контактных колец, такая технология сборки практически неприемлема, так как соответствующих станков, как было сказано, на электростанциях нет, а вращение ротора в собственных подшипниках турбиной для проточки изоляции малопригодно, для этого необходима соответствующая готовность турбины для обеспечения вращения ротора, что очень проблематично и требует дополнительного простоя оборудования в ремонте в связи с тем, что эту операцию приходится относить на конец ремонта. Качество проточки изоляции при вращении ротора турбиной не отвечает требованиям, предъявляемым к обработке поверхностей под горячую посадку деталей.

Комплекс проблем, возникающих при сборке узла указанным способом таков, что практически ремонт узла в условиях электростанции невозможен. Ротора для выполнения такого ремонта, как правило, транспортируются на завод-изготовитель. Это связано с громадными трудозатратами, значительным увеличением сроков ремонта, недовыработкой электроэнергии и, в конечном итоге, большими экономическими затратами. Но выполнение ремонта на заводе-изготовителе, как было сказано, не гарантирует надежность и качество изоляции по всей ее толщине по вышеуказанным причинам.

За прототип изобретения выбран способ сборки узла при конструкции с промежуточной втулкой (Технология крупного электромашиностроения. Б.П. Фомин и др. Л. Энергоиздат, 1981, стр.237-240).

Сборка узла при таком конструктивном исполнении осуществляется в основе своей так же, как и в первом случае, но здесь имеют место некоторые отличительные особенности. Изолирование втулки и последующая насадка колец на нее производится отдельно от вала ротора турбогенератора. Изоляция, нанесенная на втулку, запекается в нагревательном устройстве совместно с втулкой и прогрев ее до нужной температуры осуществляется равномерно по всей толщине, т. е. недостатка, присущего качеству изоляции при сборке узла по первому конструктивному исполнению, нет, однако возникает другой недостаток, характерный для данного конструктивного исполнения, а именно: нагрев собранного предварительно для установки на вал узла контактных колец вызывает деформацию изоляции из-за разного коэффициента линейного расширения материала втулки и изоляции.

Кроме того, к недостаткам способа при конструкции с промежуточной втулкой относится и то, что натяги контактные кольца изолированная втулка и втулка вал ротора после повторного нагрева заранее собpанного узла для установки на вал практически неконтролируемы. Это может привести к ослаблению посадки контактных колец и возникновению аварийной ситуации.

Принципиально узел при конструкции с промежуточной втулкой можно собрать последовательно: сначала насадить в горячем виде изолированную втулку, а затем, с контролем натягов, контактные кольца. Но такая технология не применяется и, кроме того, при нагреве втулки для насадки недостаток по деформации изоляции остается.

Целью изобретения является такой способ сборки узла контактных колец роторов турбогенераторов с изолированием этих колец, который был бы технологичен по выполнению, не имел бы больших трудозатрат, был возможен по осуществлению не только в заводских условиях, но и непосредственно на электростанциях, и кроме того, что имеет первостепенное значение не только для атомных электростанций, но и для тепловых был надежен и гарантировал высокое качество.

Указанная цель достигается предлагаемым способом сборки узла контактных колец, который заключается в следующем: изготавливается оправка из толстостенной трубы, имитирующая хвостовую часть ротора. На оправке известными способами изготавливается изоляция с опрессовкой, запечкой и проточкой до требуемого диаметра под последующую насадку контактных колец. После проточки изоляции подвергается нормативным испытаниям повышенным напряжением установленной величины. Затем изоляция разрезается по образующей цилиндра и снимается с оправки. Для последующей окончательной сборки узла подготавливают место стыка изоляции.

Стыковку разреза выполняют разными способами (см. чертеж). При одном из них на снятой с оправки изоляции изнутри в зоне разреза выбирается паз заданных размеров. При окончательной сборке узла стык в изоляции перекрывается полоской, устанавливаемой в этот паз. Полоска изготавливается предпочтительно из того же материала, что и основная изоляция. При установке на место она промазывается тем же лаком, на котором изготавливается основная изоляция. При другом способе стыковка места разреза может осуществляться по кривой (эвольвента). В этом случае при изготовлении изоляции набор пластинок исходного материала нужно производить методом "рыбьей чешуи" и закладкой в одном месте между пластинками технологической пленки малой толщины, например, триацетатной. В последующем в месте закладки пленки после окончательного изготовления изоляции она расщепляется и пленка удается. Возможные способы стыковки представлены на фиг.1. Далее подготовленная изоляция устанавливается либо на вал, либо на штатную промежуточную втулку в зависимости от конструкции ротора и на нее насаживаются контактные кольца.

Высокое качество изоляции по предлагаемому способу достигается обеспечением равномерной температуры при запечке ее по всей толщине за счет того, что изоляция и оправка, на которой она изготавливается, имеют гарантированно одинаковую заданную температуру.

В отличие от способа сборки узла контактных колец с промежуточной стальной втулкой изоляция в этом случае не подвергается деформации растягивающими усилиями, возникающими при расширении разогретой для насадки на вал втулки из-за разного линейного расширения материала изоляции и втулки, а также обеспечиваются гарантированные заданные натяги втулка вал и контактное кольцо изолированная втулка.

При осуществлении такого способа устраняются недостатки, присущие технологии сборки узла при обоих конструктивных исполнениях, используемых заводами-изготовителями.

В результате анализа известных технических решений не выявлен способ сборки узла контактных колец, обеспечивающий достижение высокого качества изоляции и, соответственно, надежности узла при эксплуатации, а также ремонтопригодность сборки в любых условиях, как на заводе-изготовителе, так и на электростанции. Таким образом, предлагаемый способ отвечает критерию существенности отличий.

Способ предельно прост, технологичен, требует незначительных трудозатрат, не предполагает дополнительного простоя оборудования в ремонте, из-за короткого по осуществлению срока вписывается практически в любой ремонт по любым причинам как планового характера: капитального, среднего, текущего, так и непланового. Принцип использования разрезной изоляции, заранее изготавливаемой в любых условиях: заводе-изготовителе, специализированной мастерской, непосредственно а электростанции, переводит ее фактически в разряд запчасти, что особенно ценно при реализации критического пути графика ремонта, когда экономится время в одном из звеньев последовательных операций.

Изобретение относится к электромашиностроению и ремонту электрических машин, а именно к способам сборки узла контактных колец роторов турбогенераторов. Выполнение изоляции осуществляют вне вала ротора, затем изоляцию разрезают и стыкуют на валу или промежуточной втулке с перекрытием места разреза. Способ технологичен в исполнении, обеспечивает высокое качество изоляции, надежность узла при эксплуатации, высокую ремонтопригодность, сокращение трудозатрат. 1 ил.

Способ сборки узла контактных колец ротора турбогенератора, включающий выполнение изоляции из слоев электротехнического изоляционного материала с опрессовкой, запечкой и проточкой и установку контактных колец, отличающийся тем, что изоляцию выполняют на оправке, изготовленной из толстостенной трубы, имитирующей хвостовую часть ротора, затем разрезают ее по образующей цилиндра, снимают с оправки и стыкуют на валу ротора или штатной промежуточной втулке с перекрытием места разреза.