СТАТОР ТУРБОГЕНЕРАТОРА
TURBO GENERATOR STATOR

Изобретение относится к области электроэнергетики, может быть использовано на электростанциях в конструкциях серийно выпускаемых турбогенераторов, имеющих жесткое крепление сердечника к корпусу статора, и предназначено для снижения уровня вибрации подшипниковых опор турбогенератора и турбины, а также их общего фундамента.
От вибрации, в первую очередь, должны быть защищены опоры роторов турбогенератора и турбины, так как при превышении вибрацией опор нормативного предела турбогенератор должен быть остановлен.
Также необходимо защищать от вибрации грунтовое основание фундамента, так как передача вибрации через фундамент на грунт может вызвать недопустимые осадки и деформации основания и связанные с ними нарушения работы турбогенератора.
При работе турбогенератора кроме вибрации, вызванной неуравновешенностью роторов и имеющей частоту, равную частоте вращения машины, возникает вибрация, создаваемая силой электромагнитного взаимодействия между ротором и сердечником статора, частота которой равна произведению частоты вращения ротора на число его полюсов.
При жестком креплении сердечника к несущему корпусу статора вибрация повышенной частоты передается от сердечника к корпусу статора, а от него по фундаменту распространяется на подшипниковые опоры турбогенератора и турбины, а также на грунтовое основание.
Вибрация, являющаяся следствием неуравновешенности роторов, может быть снижена до нормативного уровня в условиях электростанции за счет уменьшения вынуждающих сил неуравновешенности путем балансировки роторов машины в собственных опорах.
Вибрация, вызванная электромагнитным возмущением, зависит от электрических характеристик турбогенератора и может быть снижена до малых величин только в заводских условиях путем замены жесткого крепления сердечника статора турбогенератора к его корпусу на упругое.
Известен статор электрической машины, содержащий корпус и сердечник, закрепленный в корпусе по линии опорных лап и снабженный боковыми выступами, опирающимися на упругие элементы, например многослойные резиновые амортизаторы (авторское свидетельство SU №426283, Н02К 5/24, 1974).
Недостатком данного устройства является трудоемкость изготовления средства для снижения уровня вибрации, которое размещается внутри корпуса и может быть выполнено только в заводских условиях.
Известен также статор турбогенератора с магнитопроводом, пакеты стали которого закреплены на цилиндрической раме, имеющей эластичное соединение с фундаментом и кожухом, при этом рама соединена с фундаментом расположенными внутри кожуха опорными лапами, закрепленными непосредственно на фундаментной плите (авторское свидетельство 8У№135950, Н02К 5/24, 1961).
Недостатком данного устройства является расположение эластичной опорной конструкции внутри кожуха в атмосфере водорода, что снижает безопасность эксплуатации и значительно усложняет ремонтные работы.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является статор турбогенератора, включающий несущий корпус в виде основания для установки сердечника, соединенного с корпусом упругими элементами в виде профильных балочек, которые установлены между конструкциями сердечника и несущим корпусом статора (патент RU №2237337, Н02К 5/24, 2004).
Недостатком данного устройства является то, что отсутствие наружного защитного корпуса и открытое размещение сердечника увеличивает уровень создаваемого сердечником вибрационного шума в машинном зале, а также вероятность внешних повреждений сердечника. При этом требуется большой расход материалов на несущий нижний корпус, дублирующий фундамент.
Из анализа уровня техники ясно, что, как правило, средства для снижения уровня вибрации (упругие элементы) расположены между наружным несущим корпусом и сердечником статора турбогенератора, поэтому их изготавливают в заводских условиях как внутренний элемент статора. Это усложняет конструкцию статора.
Технический результат изобретения заключается в снижении уровня вибрации статора турбогенератора, имеющего жесткое крепление сердечника к корпусу, которое достигается непосредственно при установке статора на электростанции без вмешательства в его внутреннюю заводскую конструкцию.
Для достижения указанного технического результата в статоре турбогенератора, включающем корпус для установки сердечника, сердечник и упругие элементы, снижающие вибрацию, согласно предложению сердечник жестко закреплен внутри корпуса, снабженного опорными лапами, установленными через распределительные плиты на упругие элементы, помещенные в нишах фундамента, к которому указанные распределительные плиты притянуты подпружиненными снизу анкерными шпильками.
Кроме того, согласно предложению упругие элементы выполнены в виде пружин или в виде блоков из низкомодульных материалов, например полимерных или резиновых. Также распределительные плиты снабжены поперечными связями с образованием общей рамы, а анкерные шпильки расположены между упругими элементами, и пружины на анкерных шпильках установлены со стороны нижней грани фундамента. При этом его фундамент выполнен общим с турбиной и корпусами подшипниковых опор роторов.
Изобретение может быть применено при монтаже на фундаменте нового турбогенератора или при выполнении капитального ремонта. Снижение вибрации достигается при сохранении заводской конструкции статора турбогенератора.
Известно, что снижение вибрации достигают размещением между источником вибрации и защищаемой конструкцией виброизоляторов - упругих или упругодемпферных элементов (пружин различного вида, блоков из низкомодульных материалов, например резиновых или полимерных) для значительного уменьшения собственной частоты колеблющейся системы по сравнению с частотой возмущающих сил, создаваемых источником вибрации. При этом высокая степень снижения уровня вибрации конструкции, расположенной под упругими элементами, обеспечивается подбором жесткости этих элементов.
Заявляемое техническое решение позволяет защитить от влияния вибрации не только фундамент, но многократно снизить передачу вибрации от статора на опоры роторов турбогенератора и турбины, а также на грунтовое основание фундамента.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез А-А статора турбогенератора совместно с турбиной и опорами ротора и фундаментом; на фиг.2 представлен поперечный разрез Б-Б статора турбогенератора на фиг.1; на фиг.3 представлен поперечный разрез В-В статора турбогенератора на фиг.1.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Статор турбогенератора включает корпус 1 для установки сердечника 2. Статор совместно с турбиной 3 и корпусами подшипниковых опор роторов 4 установлен на общий фундамент 5, размещенный на грунтовом основании 6.
Корпус 1 статора выполнен с опорными лапами 7, которые установлены на распределительные плиты 8. Распределительные плиты 8 в данном примере конкретного выполнения снабжены поперечными связями 9, образуя с ними общую раму.
Фундамент 5 выполнен с нишами 10, в которых размещены распределительные плиты 8, установленные на упругие элементы 11.
Распределительные плиты 8 и фундамент 5 притянуты друг к другу посредством подпружиненных снизу анкерных шпилек 12. При этом пружины 13 размещены со стороны нижней грани фундамента 5, а анкерные шпильки 12 расположены между упругими элементами 11.
Упругие элементы 11 могут быть выполнены в виде цилиндрических или тарельчатых пружин, а также в виде резиновых или полимерных блоков.
Устройство работает следующим образом.
При работе статора турбогенератора вибрация от сердечника 2 через опорные лапы 7 корпуса 1 и распределительные плиты 8 передается на упругие элементы 11, размещенные в нишах 10 фундамента 5.
Упругие элементы 11 обеспечивают виброизоляцию корпуса 1 статора турбогенератора от фундамента 5. За счет этого происходит многократное снижение вибрации, передаваемой от корпуса 1 на фундамент 5 и по фундаменту 5 на корпуса опор роторов 4 и грунтовое основание 8.
Подпружиненные анкерные шпильки 12 обеспечивают передачу эксплуатационных и аварийных нагрузок от корпуса 1 на фундамент 5, а наличие пружин 13 исключает распространение вибрации через шпильки 12.