Дата публикации 13 августа 2025 | |
Источник
Морское Информационное Агентство |
Авторы: Гришин Н.В., Железняк В.Н., Филин А.Г., Доржиева Б.С.
АО «Силовые машины» завод «Электросила» - крупнейшее отечественное электромашиностроительное предприятие, занимающее ведущее положение по направлению в России и экспортирующее своё оборудование в страны ближнего и дальнего зарубежья. Номенклатура продукции, выпускаемой Заводом, многообразна и постоянно расширяется; основной производственный профиль - крупное электромашиностроение. В конструкторских бюро и исследовательских лабораториях Завода постоянно ведутся работы по совершенствованию конструкции электрических машин. Для всех турбогенераторов разработаны единые принципы проектирования основных узлов, что позволяет максимально отработать конструкцию, осуществить подконтрольную эксплуатацию турбогенератора и наладить серийное производство с большой унификацией узлов и использованием технологических приспособлений, обеспечить простоту обслуживания и высокую надежность в эксплуатации.
Завод «Электросила» имеет значительный опыт поставки судового электрооборудования. Среди крупных машин на сегодняшний день заводом поставлены 73 корабельных турбогенератора мощностью от 2 до 9 МВт (в том числе на атомных ледоколах «Сибирь», «Арктика», «Россия», «Советский Союз», «Ямал», «50 лет Победы»), а также два генератора для плавучей АЭС «Академик Ломоносов» мощностью 35 МВт (см. рисунок 1). Всё оборудование полностью соответствует требованиям РМРС и правилам в области использования атомной энергии.
Рисунок 1. Сборка турбогенератора плавучей АЭС на испытательном стенде
Для перспективных судов на основе опыта реализованных проектов разработан трехфазный синхронный турбогенератор мощностью 37 МВт, имеющий воздушное охлаждение и относящийся к серии ТФ, включающую хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации машины мощностью от 1 до 200 МВА. Данный турбогенератор предназначен для выработки электроэнергии с целью обеспечения питанием системы электродвижения и потребителей собственных нужд ледокола при непосредственном соединении с паровой турбиной, соответствует требованиям ГОСТ Р 70940-2023, ГОСТ IEC 60034-3-2015 и Морского Регистра РФ. Вид климатического исполнения - ОМ, категория размещения – 5 по ГОСТ 15150-69. Основные технические характеристики указанного генератора представлены в таблице.
Генератор представляет собой синхронную электрическую машину с неявнополюсным ротором. Он состоит из неподвижной части - статора, включающего в себя сердечник и обмотку, присоединяемую к внешней сети через выводы, установленные сбоку, и вращающейся части - ротора, на котором размещена обмотка возбуждения, питаемая постоянным током от бесщеточного возбудителя, расположенного на валу ротора со стороны, противоположной турбине (см. рисунок 2).
Рисунок 2. Общий вид турбогенератора: 1 - статор; 2 - выводы; 3 - ротор; 4 - воздухоохладители; 5 - опорный и опорно-упорный подшипники; 6 - кожух статора; 7 – возбудитель.
Для отвода потерь, выделяющихся в обмотках статора и ротора, в магнитопроводах (в сердечнике статора и в валу ротора) предусмотрено непосредственное воздушное охлаждение обмотки ротора и сердечника статора, и косвенное - обмотки статора. Генератор имеет замкнутый цикл вентиляции. Необходимый расход и циркуляция охлаждающего воздуха обеспечивается вентиляторами и самонапорным действием ротора. Под действием вентиляторов, установленных на валу ротора, охлаждающий воздух, двигаясь в осевом направлении, распределяется на три потока: в зазор между статором и ротором, а также в камеру лобовых частей обмотки статора (охлаждает обмотку и сердечник статора); в зазор между центрирующим кольцом ротора и валом (охлаждает обмотку ротора); циркуляция под действием вентилятора со стороны возбудителя по перепускным трубам между полостью статора генератора и полостью кожуха возбудителя, обеспечивая охлаждение возбудителя. На боковых сторонах корпуса статора генератора закреплены воздухоохладители, отвод тепловых потерь из которых осуществляется с помощью охлаждающей воды, циркулирующей через них под воздействием насосов, установленных вне генератора.
Статор генератора опирается на опорную раму турбоагрегата с помощью лап и закрыт кожухом, который служит одновременно для организации принятой схемы вентиляции генератора и для снижения шума, издаваемого генератором. Для исключения «подсоса» воздуха и пыли из окружающей атмосферы в зонах лабиринтных уплотнений создается избыточное давление за счет напорного действия вентиляторов генератора.
Подшипники генератора имеют изоляцию от фундамента, трубопроводов и экранов кабелей КИП для предотвращения подшипниковых токов. Применена принудительная смазка подшипников, питаемая от системы смазки турбины.
Возбуждение генератора осуществляется от бесщёточного возбудителя со встроенным подвозбудителем, сочлененного с валом генератора, состоящего из обращенного трехфазного синхронного генератора и вращающегося выпрямителя, соединенного с токоподводом ротора генератора.
Обеспечение показателей надёжности высоковольтных турбогенераторов с воздушным охлаждением неразрывно связано с конструкцией системы изоляции обмотки статора, обеспечивающей электрическую прочность изделия, которая включает, помимо корпусной изоляции, полупроводящие покрытия и пазовые уплотнения. Известно, что воздействие электрического поля на систему изоляции статора проявляется в возникновении и развитии электроразрядных процессов: внутренних частичных разрядов, пазовых частичных разрядов, а также виброискровых разрядов, существенно влияет на ресурс электрической машины [1]. Завод «Электросила» АО «Силовые машины» проводит направленную работу по изучению механизма этих процессов, разработке новых электроизоляционных материалов и полупроводящих покрытий с улучшенными свойствами, обеспечивающих надежность оборудования на всём сроке эксплуатации [2-3]. Повышенная ремонтопригодность статора турбогенератора обеспечивается применением современных технологий и регламента технического обслуживания, обоснованного опытом эксплуатации.
Литература
1.Маннанов Э.Р., Костельов А.М., Филин А.Г., Железняк В.Н. Повышение эксплуатационной надёжности турбогенераторов с воздушным охлаждением для газотурбинной установки // Глобальная энергия. 2023. Т. 29, № 3. С. 74–89. DOI: https://doi.org/10.18721/JEST.29305
2.Маннанов Э.Р., Степанов А.А., Костельов А.М., Андреев А.М. Исследование повреждений пазовых полупроводящих покрытий статорных обмоток турбогенераторов в условиях эксплутационных воздействий // Глобальная энергия. 2023. Т. 29, № 2. С. 32–43. DOI: https://doi.org/10.18721/JEST.29203
3.Маннанов Э.Р., Костельов А.М., Белько В.О., Андреев А.М., Железняк В.Н. / Моделирование разрядной активности в системе изоляции статорных обмоток турбогенераторов // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2025. Т. 18, № 5. С. 69-80. doi: 10.32603/2071-8985-2025-18-5-69-80
