Спосіб усунення теплового дисбалансу обмотки статора електричної машини з безпосереднім рідинним охолодженням

Дане технічне рішення належить до галузі важкого електромашинобудування, а саме, до електричних машин великої потужності з безпосереднім рідинним охолодженням активних частин, наприклад, турбогенераторів та синхронних машин з водяним охолодженням обмотки статора. Відомий спосіб усунення теплового дисбалансу обмотки статора електричної машини з безпосереднім рідинним охолодженням при проектуванні нових серій електричних машин ["Турбогенераторы. Расчет и конструкция" В.В Титов, Г.М. Хуторецккий, Г. А. Загородная, Г.П. Вартаньян, Д.И. Заславский, И.А. Смотров, изд. "Энергия", Л., 1967, с. 200-205, 483, 484]. Спосіб включає оптимізацію схеми охолодження обмотки статора, яка складається із стержнів, шин, виводів і має систему паралельних каналів охолодження, на підставі розрахункових та дослідних даних. Ці ознаки присутні в рішенні, що заявляється, на етапі проектування. Недоліком прототипу є те, що при оптимізації схеми охолодження обмотки статора на етапі проектування неможливо у повній мірі усун ути різницю параметрів у паралельних розгалуженнях обмотки по кількості відведених втрат і гідравлічному опору, тому, що поряд з охолодженням типових стержнів передбачається подача рідини в шини і виводи обмотки, які мають складну конфігурацію каналів охолодження. Крім того, через недосконалість технології така різниця спостерігається і у ідентичних з розрахункової точки зору каналах охолодження обмотки, як однієї електричної машини так і машин однієї серії, що не відрізняються конструкцією та вихідними параметрами. Це веде до нераціонального витрачання холодоагенту і, як наслідок, до значного теплового дисбалансу обмотки статора працюючої електричної машини та недовикористанню її навантажувальної здатності по струму. 2 В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу усунення теплового дисбалансу обмотки статора електричної машини з безпосереднім рідинним охолодженням таким чином, щоб шляхом перерозподілу кількості холодоагенту в каналах охолодження на підставі врахування фактичних особливостей кожного паралельного каналу забезпечити усунення теплового дисбалансу обмотки статора і зменшення загального витрачання охолодної рідини при виготовленні або ремонті кожної електричної машини. Задача вирішується тим, що в способі усунення теплового дисбалансу обмотки статора електричної машини з безпосереднім рідинним охолодженням, яка має стержні, шини і виводи та систему паралельних каналів охолодження, який включає оптимізацію схеми охолодження обмотки в цілому на підставі розрахункових та дослідних даних при проектуванні електричної машини, згідно з винаходом, додатково при виготовленні або ремонті електричної машини по результатам її випробувань проводять порівняння температурних показників холодоагенту на виході з паралельних каналів охолодження. В каналах з температурою нижче середньої встановлюють дросельні шайби. Калібр шайб вибирають для кожного каналу у прямій залежності від цього температурного показника. Процедуру повторюють до необхідної мінімізації теплового дисбалансу. Таким чином, виявлення при випробуванні електричної машини каналів охолодження з більш низькою температурою холодоагенту на виході і встановлення в них дросельних шайб відповідного до цієї температури калібру дозволяє оптимізувати систему охолодження обмотки і усунути її тепловий небаланс. Це в свою чергу підвищує ефективність використання активних частин машини, що збільшує потужність електричної машини в цілому. Без суттєвих змін конструкції і при рівних інших умовах спосіб дає можливість підвищити струмове навантаження обмотки статора або зменшити споживання рідини холодоагенту. Застосування способу перевірено на турбогенераторі ТГВ-250. Турбогенератор ТГВ-250 має гідравлічну систему охолодження обмотки статора, в якій існує 51-на паралельна гілка «коротка» та 9 гілок «довгих». В охолоджуючий тракт групи «довгих» гілок окрім самих стержнів обмотки входять ще й з'єдн уючі або вивідні шини з кінцевими виводами. В наслідок чого в режимі навантаження генератора має місце суттєва теплова несиметрія паралельних гілок охолодження, що, в свою чергу, приводить до підвищення термомеханічних навантажень. Встановлення діафрагм вирівнює тепловий стан гілок охолодження. Як результат в межах допустимого перегрівання охолоджуючої води на зливі (АТ=35С) може бути досягнуто підвищення межі навантаження на обмотку статора до 300 МВт при тих самих параметрах системи забезпечення водяного охолодження обмотки статора (тиск, витрати, температура води на подачі). Нижче приведена таблиця, яка характеризує можливості способу в температурних показниках. Потужність турбогенератора Ρ MW 250 (номінальна) 270 280 300 Ланцюги обмотки короткі (51шт) довгі (9шт) короткі довгі короткі довгі короткі довгі SQ = 42м 3/с стержні без діафрагм ΔΤ°C 16-20 25-32 SQ =41m 3/c стержні з діафрагмами ΔΤ°C 19-20 20-26 21-23 24-30 24-25 26-32 25-26 27-34