Brevet FR2383542A1 — publié le 19781006

la présente invention concerne le domaine de la construction des machines éLectriques et, plus précisément, un procédé de montage et de démontage de turboalternateurs On peut utiliser l'invention avec le maximum d'efficacité pour le montage des turboalternateurs, en particulier, pour l'insertion d'un rotor dans un stator ayant dans la direction axiale plusieurs rangées de barrières faisant saillie dans l'entrefer de machine. le développement des turboalternateurs se trouve en relation étroite avec le développement des turbines à vapeur parce que ce sont la turbine, sa puissance et sa vitesse de rotation qui déterminent les paramètres correspondants d'un turboalternateur et influent donc sur sa conception prise dans son ensemble. le développement de la construction des turboalternateurs a imposé aux constructeurs la nécessité de diriger leurs efforts vers la solution des problèmes de la diminution des poids et des dimensions de groupes, de même que les problèmes d'amélioration de leurs qualités économiques et de leur sûreté de fonctionnement. Ces buts ont été atteints par un choix des proportions dimensionnelles plus rationnelles pour le turboalternateur, permettant ainsi une meilleure utilisation des matériaux actifs et de construction aux caractéristiques élevées, et par un perfectionnement important apporté aux systèmes de refroidissement des turboalternateurs. L'application d'un refroidissement par hydrogène, et plus tard, d'un refroidissement direct par gaz et par liquide des enrouements de tuboalternateurs a donné des résultats excellents. L'évolution des systèmes de refroidissement des tuboalternateurs est un des facteurs les plus importants dans l'histoire de la construction de ces machines puisque l'augmentation ultérieure de la puissance unitaire des turbogénérateurs dépend du mode d'évacuation de la chaleur. le schéma de circulation de l'air de refroidissement à l'intérieur de la machine a subi d'importantes modifications. On a employé des schémas de circulation purement axiale, radiale-axiale et radiale-tangentielle. le schéma purement radial est devenu le plus répandu du fait qu'il permet de réaliser l'admission multiple et parallèle de l'air froid suivant la longueur de la partie active du stator et de cette façon, à son tour, contribue à la solution du problème du refroi dissement des machines à grande longueur de noyau. A présent, tous les turboalternateurs à refroidissement par l'air, y compris les machines de petite puissance, sont réalisés en utilisant un circuit fermé de ventilation et sont pourvus d'échangeurs de chaleur air-eau. les turboalternateurs ont une ventilation radiale de type mul- tijet pour le noyau statorique. Pour le refroidissement selon le schéma de la prise du gaz dans l'entrefer, le système de ventilation multijet du rotor est réalisé en accord avec le système multijet du stator. On a accompli des travaux importants concernant l'intensification du refroidissement par gaz des rotors. Dans ce but on a placé des bagues diviseuses sur le corps rot crique aux points de rencontre des zones froides et chaudes. La présence de ces bagues sur le rotor mène à une égalisation de la température du gaz dans l'entrefer suivant la longueur de la machine et, par conséquent, à un abaissement de la température moyenne et maximale du cuivre. les rotors avec bagues barrières de ce type n'ont pas jusqu'à présent été mis en production industrielle, leur application s'étant trouvée peu efficace. Dans le but d'améliorer les systèmes de refroidissement, on a placé des barrières dans l'entrefer, du côté stator, à l'endroit où se rencontrent les zones à gaz froid et à gaz chaud dans l'alésage statorique. Les barrières occupent à peu près de 0.6 à 0.8 de la hauteur de 11 entrefer. Elles embrassent 3000 de l'alésage statorique laissant 60 pour l'introduction du rotor dans le stator suivant un procédé de montage classique. L'emploi de barrières dans l'alésage statorique assure une augmentation supplémentaire de la puissance de 30%. L'effet de l'emploi de barrières dans l'alésage statorique étant essentiel, elles sont installées sur tous les turboalternateurs bipolaires d'une puissance de 800 MW et plus. Dans la description qui suit, nous entendrons par une des rangées de la barrière une pièce intercalaire élastique réalisée en caoutchouc imperméable à l'huile, résistance à la décharge en couronne et possédant une grande stabilité thermique. Cette pièce est introduite dans des logements des cales statoriques spécialement prévus à cet effet et est fixée à ces cales. Actuellement, dans les machines électriques à courant alterna tif à refroidissement direct par gaz du noyau statorique et de l'en- roulement de rotor, le rotor est refroidi selon le principe d'au toventilation avec prise de gaz dans l'entrefer, et le stator a une ventilation par aspiration, le gaz de refroidissement circulant en un seul jet. On connaît des machines électriques dans lesquelles les cales d'encoche destinées à maintenir l'enroulement statorique sont réali sées sous forme de pièces qui font saillie dans l'entrefer. I1 est de meme connu qu'en vue de perfectionner le refroidissement des en roulements du rotor on doit placer plusieurs rangées de barrières du côté du stator, le long de son aie, celles-ci peuvent obturer au maximum l'entrefer de la machine électrique. Cela permet de diminuer la vitesse tangentielle du gaz dans l'entrefer et, de ce fait, dtaug menter le débit du gaz passant par l'enroulement du rotor. les cales d'encoches de type connu sont réalisées en un mat- riau homogène et ont une partie qui est pliée dans la direction tangen tielle et fait saillie dans l'entrefer, Elles peuvent aussi être ré listes de façon composite suivant leur hauteur, une partie de la ca le faisant saillie dans l'entrefer étant faite en un matériau élas tique, et une autre partie qui se trouve dans l'encoche étant faite en un matériau rigide. les cales d'encoche composites suivant leur hauteur ont des avan tages par comparaison avec celles en un matériau homogène parce qu' elles peuvent obturer au maximum l'entrefer et assurer des conditions plus favorables pour le refroidissement du turboalternateur. Cependant, on ne peut pas employer lesdites cales d'encoche sta toriques avec des pièces intercalaires élastiques pour des turboal ternateurs dont les rotors comportent des cales de hauteur inégale réparties dans les zones de refroidissement et dépassant considéra blement la surface du corps rotorique, de même que des anneaux de maintien. les procédé connus de montage- des machines électriques n'assurent pas l'introduction fiable d'un rotor dans un stator ayant des pièces intercalaires élastiques,parce que dans ce cas, au cours de l'introduction du rotor dans le stator, les pièces intercalaires élastiques fixées aux cales d'encoche sont coupées et déformées par les parties saillantes du rotor. Dans la présente description nous entendrons par parties saillantes du rotor les cales de rotor sail lantes qui forment des zones annulaires et les anneaux de maintien. Le but de l'invention est de fournir un procédé de montage dlu- ne machine eldetrique qui permette, au coure de l'introduction du ro rotor dans le stator, d'éviter le coupage des bords supérieurs des pièces intercalaires élastiques par les parties de rotor faisant saillie par rapport à la surface extérieure de ltenroulement de rotor de faire revenir les pièces intercalaires élastiques à leur position de travail initiale, et de commander la tension des cibles qui règlent la position de travail initiale de la pièce intercalaire élastique. Ce but est atteint au moyen d'un procédé de montage d'une machine électrique dans lequel ont met en place un enroulement dans les enco ches d'un noyau statorique muni de canaux de ventilation radiaux, on fixe cet enroulement par des cales d'encoche, on fixe préalablement des pièces intercalaires élastiques dans certaines des cales d'encoche, puis on introduit le rotor dans son stator assemblé, caractérisé en ce que, avant d'introduire le rotor dans le stator, on fait passer au moins deux cibles à travers les canaux de ventilation radiaux, on fixe chaque câble à une extrémité à la partie supérieure d'une pince intercalaire élastique et on fait plier chaque pièce intercalaire élastique vers le noyau au moyen des câbles. Grâce à la technique proposée, il est possible de réaliser le montage d'une machine électrique sans endommager les pièces intercalaires élastiques. Le procédé de montage est plus fiable tout en assurant une introduction aisée du rotor dans le stator assemblé. L'introduction aisée du rotor dans le stator assemblé est réalisée grgce au pliage simultané des pièces intercalaires élastiques en direction du noyau au moyen des câbles d'un premier groupe de cibles fixés à la partie supérieure des pièces intercalaires élastiques sur un de leurs cotés. I1 est souhaitable de répartir les cibles en un premier et un second groupes fixés sur les côtés opposés de la pièce intercalaire élastique, de telle sorte que la force de flexion apparaissant dans la pièce intercalaire élastique et due à l'action des câbles du premier groupe soit dirigée du coté opposé à la force de flexion appa raissant dans cette pièce et due à l'action des cibles du second groupe. I1 est donc possible d'utiliser comme matériau pour la fabrication de lapieoe intercalaire élastique un matériau ayant une élasticité insuffisante pour revenir de lui-même à sa position de travail initial. Dans la description qui va suivre nous entendrons par position de travail initiale la position que la pièce intercalaire élastique reprend sous l'action de ses propres forces d'élasticité (Fig. 3). Dans le but d'assurer une commande de la tension des cibles réglant la position verticale de la pièce intercalaire élastique par rapport à l'axe statorique, ces câbles sont fixés à la carcasse statorique à l'aide de ressorts Une variante de réalisation de la présente invention consiste en ce que, dans la pièce intercalaire élastique, on pratique préalablement au moins deux trous où passent des chevilles pour la fixation des câbles. La présente invention permet d'améliorer l'utilisation des machines électriques connues ayant certaines de leurs cales d'encoche de fixation de l'enroulement statorique qui font saillie dans l'entrefer en assurant l'obturation presque totale de l'entrefer de machine. Cela permet de diminuer la vitesse tangentielle du gaz dans 11 entrefer et d'augmenter par conséquent le débit du gaz passant par l'enroulement de rotor, tout en améliorant le refroidissement de celuici. L'invention sera expliquée plus en détails ci-après par la description d'un exemple de sa réalisation faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la Fig. 1 représente schématiquement une partie de stator suivant l'invention; - la Fig. 2 montre en coupe transversale une cale d'encoche avec une pièce intercalaire élastique au cours de l'introduction du rotor dans le stator; et - la Fig. 3 est une coupe transversale du stator d'une machine électrique et d'une pièce intercalaire élastique dans la position de travail initiale. Conformément au procédé suivant l'invention de montage d'une machine électrique, le rotor 10, qui comporte des parties en saillie des anneaux de maintien et des cales saillantes, qui forment des zones annulaires, est introduit graduellement dans la carcasse statorique. La partie intérieure de la carcasse statorique comporte un noyau 1 (Fig. 1) de fer actif muni de canaux radiaux de ventilation 2 prévus entre des paquets 9, et un enroulement 4 disposé dans des encoches 5 et fixé au moyen de coins ou cales de fermeture rigides 6. Dans certaines encoches du noyau, selon le schéma de ventilation de la machine, on place des cales 7 munies de pièces intercalaires élastiques 8 qui sont courbées dans le sens opposé au sens de rotation du rotor 9 (Fig. 2). Chaque pièce intercalaire élastique 8 fait saillie dans l'entrefer annulaire 10 entre le noyau 1 et le rotor 9, et est placée dans une rainure ll (Fig. 1) de la cale 7 limitée par des épaulements 12 et 13 (Fig. 2). En outre, les pièces intercalaires élastiques 8 ont une partie en saillie 14 adaptée pour prendre appui contre l'épaulement 12 dont la hauteur au-dessus du noyau statorique est plus grande que celle de l'épaulement 13. Suivant un mode d'exécution de la pièce intercalaire élastique 8, celle-ci est fixée au moyen d'un premier groupe de câbles 15 (Fig. 3) qu'on fait passer à travers les canaux radiaux de ventilation 2 (Pig. 1). les câbles 15 sont fixés dans des rainures 16 à l'aide de chevilles 17. Suivant un autre mode d'exécution de la pièce intercalaire élastique, celle-ci est fixée simultanément à l'aide des cibles d'un premier et d'un deuxième groupes de câbles 15, 18 (Pig. 3) qu'on fait passer à travers les canaux de ventilation 2 (Fig. 1). les câbles 15 et 18 sont fixés dans des rainures appropriées 16 à l'aide de chevilles 17. Suivant les deux modes d'exécution, les autres extrémités des câbles sont fixées à la carcasse extérieure de stator 19 (Pig. 3), par exemple, à ses ailettes. I1 est souhaitable de fixer la pièce intercalaire élastique 8 à la partie extérieure de stator 19 au moyen de ressorts 20 qui servent à assurer une tension des câbles 15 et 18 en état de travail et à contrôler leur tension dès que l'introduction du rotor 9 dans la carcasse statorique est achevée. Avant d'introduire le rotor 9 dans la carcasse statorique, on plie les pièces intercalaires élastiques 8 vers le noyau de stator 1 (Fig. 2) en employant pour cela les câbles 15 du premier groupe, on fixe ces pièces élastiques, puis on introduit le rotor 9. Lors du pliage, on obtient une hauteur telle de la partie de la pièce inter calaire élastique faisant saillie du noyau, que le rotor en cours de l'introduction dans le stator ne se heurte pas aux pièces élastiques pliées 8. Après avoir introduit le rotor 9 dans le stator, on relâche les câbles 15 du premier groupe et les pièces intercalaires élastiques prennent leur position de travail initiale sous l'action de leurs propres forces d'élasticité. On peut vérifier si la position de travail initiale des pièces élastiques incorporées est correcte par la tension des ressorts 20 des câbles 15 du premier groupe. Au cas où le matériau de la pièce intercalaire élastique 8 ne possède pas l'élasticité nécessaire et ne peut pas assurer le retour de cette pièce dans la position de travail initiale, il est utile d'employer les deux groupes de câbles 15 et 18 du mode de réalisation de la Fig. 3. On peut alors à l'aide des câbles i8 du deuxième groupe rappeler les pièces intercalairoe élastiques à leur position de travail initiale. Par le choix de la tension du ressort 20 des câbles 18 du deuxième groupe on commande la position correcte de travail initiale des pièces intercalaires élastiques. L'accus aux ressorts 20 fixés à la carcasse extérieure de stator est réalisé par des trous de ventilation pratiqués dans le sens axial dans les ailettes de stator entre la carcasse et le noyau (non représenté sur le dessin). le procédé proposé de montage d'une machine électrique exclut donc L'endommagement des pièces intercalaires élastiques au cours de l'introduction du rotor dans le stator. En outre, les deux variantes de technique de pliage de la pièce intercalaire élastique assurent une possibilité de régler le Jeu radial entre la pièce intercalaire élastique et le rotor en fonction des conditions de service réelles et de la charge de la machine électrique. Ce procédé est par ailleurs simple et fiable et peut être utilisé pour les turboalternateurs ayant des rotors présentant des parties ou saillies. - REVENDICATIONS 1 - Procédé de montage d'une machine électrique dans lequel on met en place un enroulement dans les encoches d'un noyau statorique ayant des canaux de ventilation radiaux, on fixe cet enroulement par des cales d'encoche, on insère au préalable des pièces intercalaires élastiques dans certaines des cales d'encoche, et on introduit le rotor dans le stator assemblé, caractérisé en ce que, avant l'in- troduction du rotor dans le stator, on fait passer au moins deux câbles à travers les canaux de ventilation radiaux, on fixe chaque cable à une extrémité à la partie supérieure d'une pièce élastique et on fait plier chaque pièce élastique vers le noyau au moyen des ct- bles. 2 - Procédé de montage d'une machine électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fixe des câbles à la partie supérieure de la pièce élastique, sur ses côtés opposés. 3 - Procédé de montage d'une machine électrique selon la revendication 1, caractérieé en ce qu'on fixe les câbles à leur autre extrémité à la partie extérieure de la carcasse statorique au moyen des ressorts.