Турбогенераторы
В настоящее время на тепловых электрических станциях России эксплуатируется около 1200 турбогенераторов суммарной мощностью около 150 ГВт (150 тыс. МВт). Все турбогенераторы — отечественного производства. Большая часть общей мощности (около 60 %) — это турбогенераторы мощностью 100—320 МВт. Распределение турбогенераторов по группам мощностей приведено в табл. 3.1. По сравнению с США структура мощностей турбогенераторов России несколько сдвинута в область меньших мощностей (100—200 МВт). В США доля установленной мощности блоков 300—500 МВт составляет 40 %, что несколько больше, чем в России (30 %).
Большинство отечественных турбогенераторов имеет большую надежность, чем аналогичные в США, но несколько меньшую, чем турбогенераторы новейших серий фирм ABB и Siemens/KWU.
В последние 30—40 лет в мире имел место рост единичной мощности турбогенераторов, который приводил к снижению удельных затрат материалов генераторов на единицу мощности, удельных капиталовложений при сооружении станции и стоимости электроэнергии. Например, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности для турбогенератора 200 МВт почти в 2,5 раза меньше, чем для турбогенератора мощностью 32 МВт. Коэффициент полезного действия (КПД) турбогенераторов мощностью 1200 МВт примерно равен 99 %, однако, отводимые в виде теплоты потери в нем достигают 12 000 кВт, что требует обеспечения интенсивного охлаждения.
В последние годы рост единичных мощностей турбогенераторов замедлился по причинам технического характера, которые связаны с необходимостью внедрения сложных методов охлаждения, ограничениями по механическим напряжениям ротора и вибрациям. Принципиально электромашиностроение способно создать генераторы мощностью 2000—2500 МВт, однако социально-экономические последствия аварийного выхода из строя такого агрегата пока лишают актуальности задачу применения машин такой единичной мощности.
В качестве охлаждающих агентов в турбогенераторах применяются воздух, водород, дистиллированная вода и трансформаторное масло. Их физические свойства в относительных единицах (о.е.) приведены в табл. 7.1.
По принципу охлаждения все турбогенераторы можно подразделить на машины с косвенным (поверхностным) охлаждением и непосредственным охлаждением проводников обмоток статора и ротора различными агентами, а также смешанным охлаждением.
Свойства охлаждающих сред по отношению к воздуху | |||||
Таблица 7.1 Среда | Плотность | Объемная теплоемкость | Теплопроводность | Теплоотводящая способность | Расход |
Воздух | |||||
Водород при избыточном давлении, МПа: | |||||
0,1 | 0,14 | 1,5 | 7,1 | 2,3 | |
0,2 | 0,21 | 2,2 | 7,1 | 2,7 | |
0,3 | 0,27 | 3,0 | 7,1 | 3,0 | |
0,4 | 0,35 | 3,75 | 7,1 | 3,5 | |
Масло трансформаторное | 5,3 | 0,01 | |||
Вода | 0,01 |
Типы турбогенераторов с различными видами охлаждения представлены в табл. 7.2.
Водородное охлаждение, в том числе и водородно-водяное, применяется для 64,5 % турбогенераторов (по мощности), водяное, в том числе водо-масляное, — для 5,5 % турбогенераторов (по мощности). Отечественные турбогенераторы с водоводородным охлаждением находятся на уровне лучших зарубежных машин, а по ряду показателей их превосходят. Турбогенераторы с полным водяным охлаждением мощностью 50—800 МВт за рубежом не изготавливаются.
Несмотря на заметные преимущества водородного и водоводородного охлаждения, многолетний опыт их применения показал, что экономически целесообразно в настоящее время возобновить производство турбогенераторов с полным воздушным охлаждением. Эти машины оказываются более простыми в эксплуатации и менее пожароопасными. За рубежом освоено производство турбогенераторов с воздушным охлаждением до 300 (450) МВт, а в России — до 160 МВт, разрабатываются генераторы и на 320 МВт.
Турбогенераторы серии ТВМ мощностью 300 и 500 МВт и напряжением до 36,75 кВ охлаждаются трансформаторным маслом, воздухом и водой. Для обмоток статора масло является и хорошей изолирующей средой, что позволяет увеличить их напряжение до 36,75 кВ по сравнению с 20—24 кВ для генераторов с другими типами охлаждения. С целью отделения объема статора, заполняемого маслом, от вращающегося ротора внутри сердечника статора устанавливается цилиндр, изготовленный из изоляционного материала. Обмотка ротора турбогенераторов серии ТВМ охлаждается водой, поверхность ротора — воздухом, зубцы ротора — водой. В настоящее время в турбогенераторах ТВМ масло заменяют негорючим жидким диэлектриком (совтол, клофен, пиранол и т.п.).
Типы турбогенераторов | |||||
Таблица 7.2 Наименование серии* | Расшифровка | Система охлаждения | |||
Обмотка статора | Сердечник статора | Обмотка ротора | |||
Т2-2,5-2; Т2-4-2; Т2-6-2; Т2-12-2 (завод «Электросила»); Т-2,5-2УЗ; Т-4-2УЗ; Т6-2УЗ; Т-12-2УЗ (Лысьвинский завод) | Т — турбогенератор; 2 — вторая серия; 2,5 — мощность, 2 — двухполюсный, УЗ — климатическое исполнение и категория размещения | Косвенное воздушное | Непосредственное воздушное | Косвенное воздушное | |
ТВ2-30-2; ТВ2-100-2; ТВ2- 150-2 (завод «Электросила») | В — водородное охлаждение | Косвенное водородом | Непосредственное водородом | Косвенное водородом | |
ТВФ-63-2ЕУЗ; ТВФ-110-2ЕУЗ (ЛПЭО «Электросила») | Ф — форсированное охлаждение ротора | Косвенное водородом | Непосредственное водородом | Непосредственное водородом | |
ТВВ-160-2ЕУЗ; ТВВ-220-2ЕУЗ; ТВВ-320-2ЕУЗ; ТВВ-500-2ЕУЗ; ТВВ-800-2ЕУЗ (ЛПЭО «Электросила»); ТВВ-1000-2УЗ; ТВВ-1200-УУЗ (ЛПЭО «Электросила») | ВВ — водородно-водяное охлаждение, Е — единая серия | Непосредственное водой | Непосредственное водородом | Непосредственное водородом | |
ТЗВ-800-2УЗ (ЛПЭО «Электросила») | 3В — трижды водяное охлаждение | Непосредственное водой | Непосредственное водой | Непосредственное водой | |
ТГВ-200-2; ТГВ-200-2Д; ТГВ-200-МТ; ТГВ-200-2М; ТГВ-300-2; ТГВ-500-2 (Харьковский завод «Электротяжмаш») | ТГ — турбогенератор, водородно-водяное охлаждение обмоток, М — модификация | Непосредственное водородом, для ТГВ-500, 800, ТГВ-200-2М — водой | Непосредственное водородом | Непосредственное водородом, для ТГВ-500, 800 — водой | |
ТВМ-300, ТВМ-500 (ПО «Сибэлектротяжмаш») | М — масляное охлаждение статора погружного исполнения, В — водяное охлаждение обмотки ротора | Непосредственное маслом | Непосредственное маслом | Непосредственное водой |
* Число после первой черточки — мощность в мегаваттах.
Следует отметить, что в связи с изменением организации хозяйственной деятельности в последнее десятилетие и распадом СССР наблюдаются негативные тенденции в состоянии и структуре электроэнергетических мощностей. Так, более 50 % общего числа турбогенераторов России отработали установленные нормами минимальные сроки службы. Например, парк турбогенераторов мощностью 60 МВт и более, отслуживших более 25 лет, составляет 55 % против 41 % в США, и в то же время турбогенераторы, прослужившие в России менее 20 лет, составляют 26 %, а в США — 43 %. Такая ситуация диктует необходимость осуществления замены наиболее изношенных генераторов на новые наряду с мероприятиями по продлению срока службы остальных машин путем совершенствования профилактического обслуживания на базе непрерывного контроля и текущего ремонта.
Дата добавления: 2014-12-21; просмотров: 2520;