Доп. вопросы по гидрогенераторам

(А.И. Абрамов Проектирование ГГ и СК М. 2001)

1. Какова в России примерная доля гидроэлектростанций в общей мощности всех электростанций? Каковы особенности ГЭС по сравнению с тепловыми в плане себестоимости электроэнергии, экологии, маневренных качеств? (стр.5)

Гидроэнергетике принадлежит существенная роль в обеспечении отрасли экономики электрической энергии. Установленная мощность всех ГЭС в стране на начало 2000 г. была 43,9 млн кВт, что составляло 20,4% от установленной мощности всех электростанций страны (тепловых, атомных и гидравлических). При этом себестоимости электроэнергии на ГЭС почти в 6,5 раза меньше себестоимости электроэнергии на тепловых электростанциях. ГЭС являются экологически чистыми объектами по сравнению с ТЭС, сжигающими кислород, дорогостоящее топливо и выбрасывающими в атмосферу окислы серы, азота и другие вредные для человека микроэлементы. Вследствие высоких маневренных ГЭС в отношении быстрого набора электрической нагрузки в пиковых режимах и при необходимости сброса нагрузки повышается устойчивость работы энергосистем и представляется возможность эксплуатировать тепловые и атомные электростанции в оптимальных для них режимах.

2. Как определить электрическую мощность на ГЭС, в каких примерных диапазонах находятся к.п.д. турбины и к.п.д. генератора? (стр. 5-6)

Электрическая мощность (кВт) на ГЭС:

=0,85…0,92; =0,97…0,99

3. Чем обычно отличаются ГЭС и ГАЭС в плане близости к потребителю и почему?(стр. 6)

4. Какие существуют четыре типа турбин, при каких напорах они применяются? На какие два вида можно разделить осевые турбины? (стр. 7-10)

Ковшовые турбины (Пельтона) применяют при напорах 400…600 м и выше.

Радиально-осевые турбины (Френсиса) применяют при средних напорах до 300…400 м.

Осевые применяют также при средних напорах до 300…400 м.

При низких напорах (примерно до 50м) применяют поворотно-лопастые турбины (Каплана).

Осевые турбины могут быть пропеллерные или диагональные.

5. Почему для остановки ротора ГГ всегда приходится использовать механические тормоза?(стр. 8)

6. Как на практике спроектированная номинальная частота вращения турбины зависит от изменения величины напора и величины мощности гидроагрегата? (стр. 10-11)

На равнинных реках, где напоры воды невелики, устанавливают тихоходные гидрогенераторы с частотой вращения n≤100 об/мин. На горных реках, где напоры воды могут быть большими, устанавливают относительно быстроходные гидрогенераторы с частотой вращения n≥200 об/мин.

Чем больше мощность гидроагрегата, тем ниже частота вращения турбины.

7. Почему гидрогенераторы обычно изготавливаются по частям и собираются непосредственно на ГЭС? Чем определяются размеры и массы этих отдельных частей? (стр. 11)

Современные мощные гидрогенераторы имеют диаметр корпуса более 20 м при аксиальной его длине 3,5..4 м, а их масса часто превосходит 1000..1500 т. Их невозможно транспортировать целиком от производителя до ГЭС. Поэтому конструкция таких машин должна предусматривать изготовление их на заводе по отдельным частям и полную сборку машины непосредственно на гидроэлектростанции.

Размеры и массы отдельных частей и узлов гидрогенератора, доставляемых к месту монтажа, определяются требованиями предельных железнодорожных габаритов и грузоподъемностью транспортных средств.

8. Как выбор типа проектируемого гг (вертикальный или горизонтальный) зависит от его размеров и массы, а также от его частоты вращения? (стр. 11)

Большие размеры и большие массы определяют обычно вертикальный тип ГГ, соответственно, малые размеры и массы – горизонтальный тип.

Вертикальные ГГ выполняют при малых частотах вращения, а горизонтальные ГГ выполняют при больших частотах вращения.

9. Как расшифровываются обозначения св, вгс, сг, свф, сгкв, сгк, сво гидрогенераторов? (стр. 13-14)

СВ, ВГС- синхронные вертикальные с косвенным воздушным охлаждением;

СГ- синхронные горизонтальные с косвенным воздушным охлаждением;

СВФ- синхронные вертикальные с непосредственным охлаждением обмотки ротора воздухом;

СГКВ- синхронные горизонтальные капсульные с непосредственным охлаждением обмоток статора и ротора водой;

СГК- синхронные горизонтальные капсульные с воздушным охлаждением обмоток;

СВО- синхронные вертикальные обратимые двигатель-генераторы (для ГАЭС) с воздушным охлаждением.

10. Как расшифровать число, стоящее после буквенного обозначения гидрогенератора, например 525/150-20? (стр. 14)

За буквенным обозначением следует дробное число, числитель которого равен внешнему диаметру (см), а знаменатель – длина сердечника статора. Число после черточки означает количество полюсов. После количества полюсов ставят иногда еще букву, означающую особенность исполнения, например Т-тропическое.

11. Что такое активные и конструктивные части ГГ, что входит в активную часть? (стр. 14)

В ГГ, как и в других электрических машинах, различают активные и конструктивные части. К активным частям, непосредственно участвующим в процессе преобразования энергии, относятся магнитопроводы ротора и статора с расположенными на них обмотками. Все остальные части, надежно обеспечивающие работу активных частей, называют конструктивными.

12. Из каких трех частей состоит статор ГГ? (стр. 14)

Статор ГГ состоит из корпуса, представляющего собой сложную сварную конструкцию из стали. В корпусе укреплен магнитопровод, в пазах которого размещена обмотка статора.

13. Из каких четырех частей состоит ротор ГГ, из чего состоят полюса ГГ?

Ротор ГГ состоит из остова, насаженного на вал, на котором укреплен магнитопроводящий обод ротора. К ободу ротора прикреплены полюсы, состоящие из магнитопроводов и обмоток.

14. Что такое подпятник ГГ? Какие три вида усилий он должен выдерживать, каких значений они достигают? (стр. 14)

Характерной особенностью конструкции вертикальных ГГ является наличие мощного опорного подшипника, который называется подпятником.

Он выдерживает усилия, создаваемые массами ротора ГГ, массами ротора турбины, а также вертикальной составляющей давления воды на рабочее колесо турбины. Значения этих усилий достигают нескольких тысяч тонн.

15. Зачем нужны направляющие подшипники ГГ, сколько их, где они располагаются? (стр. 14, стр. 16)

Чтобы сохранить вертикальное положение оси вала ротора и центрирование его относительно статора, используют два направляющих подшипника, расположенных выше и ниже остова ротора. Верхний размещается в верхней крестовине. Нижний находится под ротором в нижней крестовине. Плюс направляющий подшипник турбины – это третий направляющий подшипник вала ГГ. Если расстояние между верхним направляющим подшипником генератора и направляющим подшипником турбины невелико, то нижний направляющий подшипник ГГ можно не устанавливать и их тогда всего будет два.