МАСЛЯНАЯ ВАННА ПОДПЯТНИКА ГИДРОГЕНЕРАТОРА Российский патент 2000 года по МПК H02K5/16 H02K5/12 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкции электрических машин вертикального типа, например гидрогенератора и может быть использовано во всех гидроагрегатах ГЭС и ГАЭС.

Известна конструкция гидрогенератора (а.с. N 1767624, МПК H 02 K 5/16) содержащая масляную ванну подпятника, имеющую корпус, опорные элементы, выгородку, крышку с размещенными на ее внешней стороне конденсаторами масляных паров и кольцевым фильтром, установленным вблизи втулки остова ротора, а также центробежные маслоотделители и эжекторы, причем внутренняя полость масляной ванны трубопроводом через соответствующий конденсатор и маслоотделитель соединена с окружающей средой, а открытый конец трубопровода размещен внутри эжектора.

Недостаток данной конструкции состоит в том, что в процессе работы гидрогенератора не исключена возможность засасывания влажного воздуха из подроторного пространства в полость масляной ванны. При этом вода, конденсируясь из паровоздушной смеси в конденсаторах будет все время стекать в масляную ванну наряду с конденсированным из паров маслом, постоянно насыщая при этом смазку. Проникновение влажного воздуха в полость масляной ванны обусловлено тем, что в силу ряда конструктивных и эксплуатационных особенностей генераторов некоторых типов не представляется возможным надежно отфильтровывать влагу из воздуха, поступающего в масляную ванну в районе втулки остова ротора.

Кроме того, в процессе работы гидрогенератора масло, находящееся в масляной ванне, закручивается, бурлит, пенится и интенсивно испаряется по всей, и притом весьма значительной, свободной поверхности, а наличие осевых биений вала турбины инициирует возникновение еще и приливно-отливных явлений. В этих условиях движение паровоздушных потоков в полости масляной ванны является существенно турбулентным, и, следовательно, возникновение сколько-нибудь устойчивого движения паров масла в радиальном направлении от центра к периферии масляной ванны крайне затруднено.

Это требует увеличения количества конденсаторов для обеспечения эффективного отбора масляных паров из полости масляной ванны (особенно на крупных генераторах) и создания на входах в конденсаторы значительно большего разряжения, чем то, что возникает в районе втулки остова ротора при работе гидрогенератора, для недопущения выхода паров масла в подроторное пространство через зазор между фильтром и втулкой.

Таким образом, известный генератор обладает недостаточной надежностью и недостаточной ремонтопригодностью ввиду сложности монтажа и/или демонтажа навесного оборудования масляной ванны при его межремонтном обслуживании.

Наиболее близкой к заявляемой и принятой за прототип является конструкция масляной ванны подпятника гидрогенератора (а.с. N 875541, МПК H 02 K 5/12), содержащая корпус, крышку, втулку, насаженную на вал ротора и уплотняющие камеры, размещенные по внутреннему и наружному диаметрам втулки, с установленными в них охладителями, выполненными в виде кольцевых труб и предназначенными для конденсации масляных паров.

Необходимо отметить, что количество попадающей при этом в масло воды определяется содержанием влаги в воздухе, находящимся лишь в свободном объеме полости масляной ванны подпятника гидрогенератора.

К недостаткам данной конструкции относится недостаточная надежность, обусловленная наличием вероятности выхода некоторой части паров масла за пределы внешней уплотняющей камеры в подроторное пространство, поскольку сама камера находится в зоне разряжения, создаваемого при работе системы вентиляции гидрогенератора.

Кроме того, трудоемкость монтажа и/или демонтажа кольцевых охладителей в процессе проведения плановых профилактических мероприятий и межремонтного обслуживания гидрогенератора снижает его экономичность в обслуживании и ремонтопригодность.

Поставлена задача повысить эксплуатационную надежность и экономичность в обслуживании и ремонтопригодности электрических машин.

Поставленная задача решается за счет того, что в масляной ванне подпятника гидрогенератора, имеющего статор и ротор с обмотками, содержащей корпус, крышку, втулку остова ротора, насаженную на его вал, и наружное уплотнение крышки масляной ванны с установленными в его полости охладителями, согласно изобретению охладители выполнены в виде отдельных, не связанных между собой секций, установленных и закрепленных независимо друг от друга на соответствующих сегментах корпуса наружного уплотнения, при этом каждая секция со стороны входного разъема соединена с источником низкотемпературного хладоагента, например вихревой трубой, а со стороны выходного разъема - с перфорированной кольцевой камерой.

Кроме того, стыковочные разъемы секций вынесены за пределы наружного уплотнения, а каждая секция соединена с источником низкотемпературного хладоагента трубопроводом или гибким шлангом.

Кроме того, перфорированная кольцевая камера установлена на внешней стороне наружного уплотнения в зоне его стыка с втулкой остова ротора, а наружное уплотнение снабжено теплоизолирующим покрытием.

Новым в предлагаемом устройстве является выполнение охладителей в виде отдельных секций, каждая из которых установлена на соответствующем сегменте наружного уплотнения, и установление в зоне стыка наружного уплотнения с втулкой остова ротора перфорированной камеры, соединенной с охладителями.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками заявленного изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Дополнительный поиск известных решений, совпадающих с отличительными от прототипа признаками, показал, что предлагаемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез предлагаемой конструкции масляной ванны подпятника гидрогенератора.

Масляная ванна подпятника гидрогенератора содержит корпус 1 и крышку 2 с установленным на ней в районе втулки остова ротора 3 наружным уплотнением 4, в полости которого размещения охладители 5, служащие для конденсации масляных паров. Охладители 5 выполнены в виде отдельных не связанных между собой секций, по которым пропускается низкотемпературный хладоагент.

При этом секции охладителей 5 установлены и закреплены независимо друг от друга на соответствующих сегментах наружного уплотнения 4 крышки 2 масляной ванны. Каждая секция охладителей 5 при помощи трубопровода 6 через входной стыковочный разъем 7 соединена с источником хладоагента, например, вихревой трубой 8 (показана пунктиром), а при помощи выходного стыковочного разъема 9 - с перфорированной кольцевой камерой 10. Стыковочные разъемы 7 и 9 секций вынесены за пределы наружного уплотнения 4 крышки 2.

Перфорированная кольцевая камера 10 установлена на внешней стороне наружного уплотнения 4 крышки 2 в зоне его стыка с втулкой остова ротора 3 и предназначена для сброса хладоагента после его прохождения через секции охладителей 5 и создания в подроторном пространстве в районе втулки остова ротора 3 области повышенного давления. Для снижения интенсивности теплообмена наружное уплотнение 4 крышки 2 снабжено телпоизолирующим покрытием 11.

Устройство работает следующим образом.

В процессе вращения ротора 3 гидрогенератора, возникающие в полости масляной ванны пары масла как за счет естественной конвекции, так и вследствие наличия градиента давления между полостью масляной ванны и подроторным пространством, поступают в полость наружного уплотнения 4 крышки 2. В то же время низкотемпературный хладоагент, источником которого может служить, например, вихревая труба 8, по трубопроводу 6 через входной стыковочный разъем 7 одновременно поступает в каждую из секций охладителей 5, захолаживая при этом не только их поверхность, но и внутренний объем наружного уплотнения 4.

Наличие теплоизолирующего покрытия 11 на корпусе уплотнения 4 снижает интенсивность теплообмена между полостью наружного уплотнения 4 и подроторным пространством. Пары масла конденсируются на поверхности охладителей 5, а также на внутренней поверхности сегментов корпуса уплотнения 4, затем масло стекает в масляную ванну. Использованный хладоагент поступает из каждой секции охладителей 5 через соответствующий выходной разъем 9 в перфорированную кольцевую камеру 10, откуда от стравливается в подроторное пространство, создавая при этом область повышенного давления в районе втулки остова ротора 3 над корпусом наружного уплотнения 4 и препятствуя тем самым выходу несконденсированной части масляных паров в подроторное пространство. Поскольку при этом воздухообмен между полостью масляной ванны и подроторным пространством практически отсутствует, постоянного насыщения смазки водой не происходит.

Предлагаемое устройство предотвращает проникновение масляных паров из масляной ванны подпятника гидрогенератора в подроторное пространство и тем самым повышает эксплуатационную надежность электрической машины, обладая при этом высокой экономичностью в обслуживании и ремонтопригодностью.

Использование: в гидроагрегатах ГЭС и ГАЭС. Масляная ванна подпятника гидрогенератора содержит корпус, крышку, втулку остова ротора, насаженную на его вал. В полости наружного уплотнения крышки масляной ванны установлены охладители, выполненные в виде отдельных секций, установленных на соответствующих сегментах наружного уплотнения крышки. Каждая секция со стороны входного разъема соединена с источником низкотемпературного хладагента, а со стороны выходного разъема - с перфорированной кольцевой камерой, установленной на внешней стороне наружного уплотнения крышки в зоне его стыка с втулкой ротора. Наружное уплотнение крышки выполнено с теплоизолирующим покрытием, а стыковочные разъемы секций вынесены за пределы наружного уплотнения крышки. Технический результат заключается в повышении эксплуатационной надежности, экономичности в обслуживании и обеспечении ремонтопригодности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Масляная ванна подпятника гидрогенератора, имеющего статор и ротор с обмотками, содержащая корпус, крышку, втулку остова ротора, насаженную на его вал, и наружное уплотнение крышки с установленными в его плоскости охладителями, по которым пропускается хладагент, отличающаяся тем, что охладители выполнены в виде отдельных секций, установленных на соответствующих сегментах наружного уплотнения крышки, и каждая секция охладителей со стороны входного стыковочного разъема соединена с источником низкотемпературного хладагента, а со стороны выходного стыковочного разъема - с перфорированной кольцевой камерой, установленной на внешней стороне наружного уплотнения крышки в зоне его стыка со втулкой остова ротора. 2. Масляная ванна по п.1, отличающаяся тем, что стыковочные разъемы секций охладителей вынесены за пределы наружного уплотнения крышки. 3. Масляная ванна по п.1, отличающаяся тем, что наружное уплотнение крышки выполнено с теплоизолирующим покрытием. 4. Масляная ванна по п.1, отличающаяся тем, что источник низкотемпературного хладагента выполнен в виде вихревой трубы.