СЕРДЕЧНИК СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА

Полезная модель относится к электромашиностроению и может быть использована в сердечниках статоров турбогенераторов с непосредственным охлаждением трансформаторным маслом или негорючей изоляционной жидкостью.
Сердечники статоров турбогенераторов с водомасляной системой охлаждения типа ТВМ имеют непосредственное охлаждение трансформаторным маслом, циркулирующим по аксиальным каналам, образующимся при шихтовке сердечников из изолированных сегментов электротехнической стали, в которых при штамповке вырубаются круглые или прямоугольные отверстия. Подача масла в аксиальные каналы осуществляется из зоны лобовых частей со стороны контактных колец, слив масла - в зону лобовых частей со стороны турбины. При давлении масла в статоре, обусловленном достаточностью охлаждения обмотки статора, расход масла в сердечнике, как правило, превышает оптимальные значения, что усложняет эксплуатацию генератора и маслосистемы. Для ограничения расхода масла через сердечник организуется трехходовая система циркуляции масла.
Известен, например, сердечник статора турбогенератора типа ТВМ-300 с трехходовой системой циркуляции масла (Коган Ф.Л., Анормальные режимы мощных турбогенераторов, "Энергоатомиздат", М., 1988 г., с. 45). При этом масло проходит сначала по каналам зубцов, затем разворачивается в специальных пазах нажимных пальцев и идет в обратном направлении по части каналов спинки и, снова развернувшись в нажимных пальцах, проходит третьим ходом по оставшимся каналам спинки сердечника.
Недостатком такого решения является сложность конструкции и технологии изготовления, что вносит элементы ненадежности в его эксплуатацию.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является сердечник статора турбогенератора ТВМ-500, в котором охлаждение осуществляется по одноходовой схеме при циркуляции трансформаторного масла, в аксиальных щелевых шихтованных каналах (Вандышев А.К., Данилевич Я.Б. и др.. Турбогенератор типа ТВМ-500, Электротехника, №6, 1981 г., с.2). На основе тепловых и гидравлических исследований шихтованных каналов для использования выбрана оптимальная геометрия сечения каналов - щель с минимально возможной по условиям штамповки высотой (3,5 мм) и шириной, составляющей 10-15 значений высоты. Сравнительно небольшой расход масла через сердечник обеспечивается здесь тем, что длина сердечника, а, следовательно, длина щелевых шихтованных каналов велика (около 6 м), что увеличивает гидравлическое сопротивление в каналах и ограничивает расход масла в сердечнике.
Недостаток вышеуказанной конструкции заключается в том, что использование щелевых шихтованных каналов с циркуляцией масла по одноходовой схеме при охлаждении сердечников меньшей длины (3-3,5 м), что имеет место в турбогенераторах типа ТВМ мощностью 160-220 МВт, приводит к чрезмерным расходам масла через сердечник и к применению сложной трехходовой схемы циркуляции масла.
Задачей предлагаемого решения является обеспечение оптимальных расходов масла через сердечники статоров относительно малой длины (3-3,5 м) при одноходовой схеме циркуляции масла в щелевых шихтованных каналах.
Технический результат достигается тем, что в сердечнике статора турбогенератора, шихтованном из сегментов электротехнической стали с выштампованными в них щелевыми отверстиями, образующими в
сердечнике аксиальные каналы для возможности циркуляции охлаждающего масла по одноходовой схеме, щелевые отверстия соседних сегментов или пакетов сегментов смещены относительно друг друга по высоте или ширине для обеспечения искусственной шероховатости аксиальных каналов.
На фиг.1 показана одноходовая схема охлаждения маслом статора турбогенератора системы ТВМ, на фиг.2 - сегмент сердечника статора с выштампованными в нем щелевыми отверстиями, на фиг.3 - щелевой канал в сердечнике, выполненный со смещением отверстий в соседних пакетах по высоте канала.
В статоре 1 турбогенератора находятся сердечник 2 с обмоткой 3, устройства для подачи 4 и слива 5 масла, сердечник нашихтован из сегментов 6 со щелевыми каналами 7.
Масло под давлением через устройство 4 подается в статор 1 в зону лобовых частей со стороны контактных колец, поступает во все каналы сердечника 2 и обмотки 3 параллельно, проходит по одноходовой схеме через сердечник 2 и обмотку 3, сливается в зону лобовых частей со стороны турбины и через устройство 5 отводится из статора 1. При длине сердечника 3,5 м и менее ограничение избыточного расхода масла при циркуляции по одноходовой схеме осуществляется путем увеличения гидравлического сопротивления щелевых шихтованных каналов 7 за счет создания искусственной шероховатости. Для этого штамповка отверстий 7 в сегментах 6 делается на разных радиусах или на одном, но со смещением в сторону, в зависимости от того, создается искусственная шероховатость по высоте (Фиг.3) или по ширине канала. При шихтовке сердечника отверстия смежных сегментов или смежных пакетов смещаются друг относительно друга, создавая аксиальный щелевой канал с искусственной шероховатостью.
Применение искусственной шероховатости в щелевых шихтованных каналах позволяет уменьшить расходы масла через сердечники статоров турбогенераторов типа ТВМ, при этом теплоотдача в каналах улучшается за счет повышенной турбулизации потока масла.