СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ГАЗА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК H02K9/26 H02K9/10 

Изобретение относится к области эксплуатации электрические машин и, в частности, к снижению влагосодержания газа, используемого для охлаждения турбогенераторов или его консервации в период длительного простоя.

Известен способ осушки газа с помощью различных веществ, обеспечивающих достаточно низкое влагосодержание газов и низкую точку росы. В качестве таких веществ широко применяется хлористый кальций, селикагель (1).

При осушке газов в электрических машинах этими веществами для предохранения слоев обезвоживающего агента от паров масла необходимо устанавливать фильтры, которые улавливают эти пары. Кроме того, необходимо постоянно проводить регенерацию насыщенного влагой адсорбента.

Наиболее близким прототипом изобретения является "Способ осушки газа в электрической машине и устройство для его осуществления" (2).

По этому способу охлаждающий электрическую машину газ осушается путем охлаждения и нагревания в специальном устройстве, вынесенном за пределы электрической машины и включающим в себя осушители, вентиляторы, холодильную машину, механические фильтры, электрический нагреватель и др. оборудование.

Недостатком этого способа является необходимость для достижения поставленной цели создания достаточно сложного устройства со многими дополнительными агрегатами, снижающими надежность эксплуатации электрической машины в целом.

Целью изобретения является снижение влагосодержания газа в электрической машине, главным образом, в период ее останова, пуска и нахождения в неработающем состоянии без установки специальных осушителей газа.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе снижения влагосодержания газа в остановленной электрической машине предлагается осуществлять за счет изменения температурного режима водоснабжения газоохладителей, предназначенных для охлаждения электрической машины в период ее работы, а перемещение осушаемого газа от горячего к холодному газоохладителю происходит за счет его естественной конвекции внутри электрической машины.

На чертеже изображена электрическая машина, содержащая статор (1), ротор (2), газоохладители (3), установленные горизонтально в верхних и нижних зонах статора. Вода для охлаждения электрической машины подается через трубопроводы подачи (4) и слива (5), а охлаждение газа происходит путем его соприкосновения с охлаждающими элементами (6) газоохладителей. При этом попадающая в электрическую машину влага удаляется через дренажные трубопроводы (7).

Газ, находящийся в объеме электрической машины, постоянно насыщается водяными парами, поступающими извне, например, через концевые уплотнения между ротором и статором, течи воды из газоохладителя и т.д. Переувлажнение охлаждающего газа приводит к конденсации паров воды на активных частях ротора и статора, коррозированию металла и повреждению изоляционных деталей этих узлов. Особенно интенсивно эти отрицательные явления проявляются на остановленной электрической машине в холодное время года, когда конденсация водяных паров на охлажденных деталях электрической машины особенно интенсивно.

Для снижения влагосодержания газа, находящегося в электрической машине, предлагается использовать газоохладители, устанавливаемые в электрической машине для отвода потерь, возникающих в процессе ее работы. При этом трубопроводы подачи и слива охлаждающей воды, а также дренажные трубопроводы используются по назначению с той только разницей, что на остановленной электрической машине в трубопроводы подачи воды подается горячая и холодная вода: горячая вода для подогрева газа с тем, чтобы он адсорбировал влагу, поступившую в электрическую машину извне, а затем холодная вода с температурой ниже точки росы для выделения влаги в местах установки газоохладителей с ее последующим отводом через дренажный трубопровод.

При этом перемещение газа к газоохладителям происходит за счет естественной конвекции.

Для повышения эффективности естественной конвекции газа в электрической машине в период ее останова предлагается смену подачи горячей и холодной воды производить не на всех, а только на части газоохладителей с тем, чтобы, например, подогретый газ поднимался к охлаждающим газоохладителям, расположенных выше нагретого, а после охлаждения опускался вновь к охладителю, в который подается горячая вода.

Эффективность предлагаемого способа в значительной степени зависит от того, где установлены газоохладители. Наибольшая эффективность при конвективном теплообмене достигается в том случае, когда горячий и холодный газоохладители установлены соответственно в нижней и верхней части электрической машины.

Для дополнительного снижения влагосодержания газа на остановленной электрической машине целесообразно в случае недостаточной эффективности подогрева газа от газоохладителей предлагается подогревать газ путем подачи электрического тока в обмотки ротора или статора, ограничивая его величину по показателям предельно допустимых температур обмоток.

Часто весьма важным является необходимость снизить влажность газа в электрической машине перед ее остановом в резерв или после ввода в эксплуатацию из резервного состояния. Для этих случаев предлагается использовать рассматриваемый способ снижения влагосодержания, усилив его эффективность за счет повышения расхода газа через газоохладители в процессе пуска или останова электрической машины при ее работе с минимально возможной частотой вращения, например с частотой вращения близкой к 10% от номинальной.

Требование минимальности частоты вращения ротора электрической машины необходимо для того, чтобы сконденсированные из газа капли влаги на холодном газоохладителе попали в дренажный трубопровод, а не могли быть унесены потоком газа, проходящим через охладитель.

Преимуществом предлагаемого способа снижения влажности газа в турбогенераторе является также то, что он может быть применен в электрических машинах, например турбогенераторах, где в качестве охлаждающей среды используется взрывоопасный газ - водород, в качестве среды для консервации машины - нейтральный газ или воздух.

Источники информации:
1. Аврух В.Ю. "Повышение мощности отечественных турбогенераторов с водородным охлаждением", М., Энергия, 1964 г. с. 15 рис.6 поз. 14.

2. Способ осушки газа в электрической машине и устройство для его осуществления авт.Балабанов И.Г. и др. (а.с. СССР N 1170557 H 02 К 9/26).

Изобретение относится к области электротехники и касается особенностей эксплуатации электрических машин, в частности снижения влагосодержания газа, используемого для охлаждения турбогенераторов или их консервации в период длительного простоя или останова. Сущность изобретения состоит в том, что при осуществлении способа снижения влагосодержания газа в электрической машине, содержащей статор, ротор, газоохладители с охлаждающими элементами, трубопроводы подачи, слива охлаждающей воды, дренажные трубопроводы, включающего конденсацию влаги на охлаждающих элементах, согласно изобретению, для снижения влагосодержания газа используют газоохладители электрической машины, в которые после ее останова через трубопроводы подачи воды подают горячую воду для предотвращения конденсации влаги на деталях статора и ротора, с последующей подачей холодной воды, температура которой ниже точки росы газа, для выделения влаги в местах установки газоохладителей. Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что для снижения влагосодержания газа, используемого для охлаждения электрической машины, не требуется установка специальных осушителей газа, что ведет к упрощению процесса охлаждения и к повышению надежности эксплуатации электрических машин в целом. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ снижения влагосодержания газа в электрической машине, содержащей статор, ротор, газоохладители с охлаждающими элементами, трубопроводы подачи, слива охлаждающей воды, дренажные трубопроводы, включающий конденсацию влаги на охлаждающих элементах, отличающийся тем, что для снижения влагосодержания газа используют газоохладители электрической машины, в которые после ее останова через трубопроводы подачи воды подают горячую воду для предотвращения конденсации влаги на деталях статора и ротора с последующей подачей холодной воды, температура которой ниже точки росы газа, для выделения влаги в местах установки газоохладителей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что последующую подачу холодной воды, производят не на все, а только на часть газоохладителей электрической машины. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что смену подачи горячей и холодной воды производят на газоохладителях, установленных в местах, наиболее эффективных для естественной конвекции газа, например в нижней и в верхней зонах статора. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что осуществляют подогрев газа путем нагрева обмоток статора и ротора для предотвращения конденсации влаги на деталях электрической машины. 5. Способ снижения влагосодержания газа в электрической машине, содержащей статор, ротор, газоохладители с охлаждающими элементами, трубопроводы подачи, слива охлаждающей воды, дренажные трубопроводы, включающий конденсацию влаги на охлаждающих элементах, отличающийся тем, что для снижения влагосодержания газа используют газоохладители электрической машины, в которые подают холодную воду через трубопроводы подачи воды в период останова или пуска электрической машины на минимальном числе оборотов.