203622. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyorsforgású, léghűtéses turbógenerátorok terhelhetőségének szabályozására és elrendezés az eljárás foganatosítására
HU 203622B A találmány tárgya eljárás gyorsforgású léghűtéses turbógenerátorok terhelhetőségének szabályozására és elrendezés az eljárás foganatosítására. Ismert tény, hogy a gyorsforgású levegőhűtésű turbógenerátorok, azaz a szinkronfordulattal járó 2 5 vagy 4 pólusú villamos generátorok terhelhetőségét alapvetően a forgórész egyenárammal átjárt tekercselésének a melegedése határozza meg. Az Ún. közvetett hűtésnél a szigetelő anyagba ágyazott tekercsekből a veszteség-meleg a szigeteléseken, vala- 10 mint a környező vasanyagon át hőlépcsők hatására áramlik a hőleadó felület, ez esetben a forgórész palástfelülete felé, ahol felületi hőesés árán adódik át a gép légrésében áramló hűtőlevegőnek. A hűtőközeget képező levegő saját felmelegedéséhez a hőlép- 15 csők hozzáadódva határozzák meg magának a tekercselésnek a hőfokát. A hűtés intenzitás megnövelésének ismert eszköze a közvetlen vezetőhűtés, melynél a forgórész belsejébe valamely módon bevezetett hűtőlevegő köz- 20 vétlenül a hűtendő tekercsanyaggal kerül érintkezésbe. A veszteség-melegnek a hűtőközegbe való átadásához szükséges hőlépcsők zöme így elesik, a vezető hőfokát a közeg felmelegedése felett már csak a felületi hőesés határozza meg. íly módon a szigete- 25 lőanyagok által megszabott határhőmérséklet változatlansága mellett nagyobb veszteségenergia keletkezése engedhető meg, azaz a gép nagyobb terhelésre alkalmas. A forgórész tekercselés közvetlen vezetőhűtésé- 30 nek számos típusa és változata ismert. Az egyik üyen típusnál a forgórész tekercselése úgy van felépítve, hogy a hűtőlevegő áramlása szempontjából vizsgálva egymásközt párhuzamosan kapcsolt, rövid, villamos árammal átjárt falú csodarabokból ál- 35 lónak tekinthető. Az üyen tekercselés hűtőgázzal való ellátásának egyik lehetőségét a légrés felől való betáplálás képezi (’’gap pick-up” rendszer) és üyen megoldást ismerhetünk meg Asztalos Péter: „Direct Cooling Systems for Turboalternator Rotors in view 40 of the Maximum rating of Hydrogen Cooling” című közleményében, az 1936. oldalon az 1-3. ábrák ismertetésénél. A referátum az IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, VOL. PAS-89 No 8 kiadványban jelent meg az 1935-1945 oldalakon. A 45 hűtőgázzal való eüátás egy másik megoldásánál a hűtőlevegő bevezetés alulról, a szellőzőhorony felől történik. Ezt a betáplálást a hivatkozott referátum 1937. oldalán a 4. és 5. ábrák ismertetik. Ismert már a gap pick-up rendszerű és a szeüőző- 50 horony felől megoldott betáplálások együttes kombinatív alkalmazása is, amelyet például az 1456 068 lsz. GB szabadalom ismertet. Az itt felsorolt típusú, léghűtéssel rendelkező forgórész tekercselések közös jeüemzője, hogy 55 üzem közben minden elemi csodarabon belül a hőmérséklet lényegében állandó, és ez a hőmérséklet legfeljebb csak néhány fokkal magasabb a csövet elhagyó hűtőlevegő hőmérsékleténél. Az üyen hűtéssel rendelkező megoldásokat a továbbiakban az egy- 60 szerűség kedvéért „intenzív közvetlen vezetőhűtéses” megoldásoknak fogjuk nevezni. A turbógenerátorok üzemeltetésével kapcsolatban ismert tény, hogy a hálózati termelés ingadozásaitól, valamint az őket hajtó gép típusától és az erő- 65 1 mű üzemanyagától függően a turbógenerátorra jutó mindenkori terhelés változik. Agoyrshajtású turbógenerátorokat beruházásukkor olyan névleges terhelhetőségre méretezik, amely megfelel a felhasználás területén előforduló legnagyobb terhelésnek. Ez a csúcsterhelés sok felhasználásnál a teljes üzemidőnek csak tört részét, pl. 10-15%-át teszi ki. Ebből következik, hogy az adott felhasználáshoz az üzemidő nagy részében kisebb terhelhetőségű, azaz méretű és árú gép beruházása is megfelelne. Amikor egy nagyobb terhelésre méretezett levegőhűtésű turbógenerátort kisebb terheléssel üzemeltetünk, akkor az áüandó veszteségek miatt a hatásfok romlik. A viüamos hálózatoknál jelentkező csúcsterhelések fedezésére a működő gépek terhelhetőségét keü a csúcsterhelésre méretezni vagy pedig a csúcsterhelés időszakában üzembehelyezhető tartalék gépek beruházására van szükség. Mindkét esetben tehát a csúcsterhelést fedező névleges terhelésű gépek beruházására van szükség. A találmány feladata olyan eljárás és elrendezés létrehozása, amely lehetővé teszi a gyorsjárású levegőhűtésű turbógenerátorok terhelhetőségének szabályozását és a terhelés ingadozásaihoz való rugalmas adaptálását. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az intenzív közvetlen vezetőhűtéses forgórésszel rendelkező turbógenerátorok forgórész tekercselésének hőmérsékletét, ami egyben a terhelhetőséget korlátozó döntő paraméter is a hűtőlevegő nyomásának változtatásával intenzíven lehet szabályozni. Ez abból adódik, hoyy a forgórész tekercselés melegedése üyen esetekben gyakorlatüag a hűtőlevegő felmelegedésével egyenlő, és ez az átáramló hűtőlevegő hőkapacitásának függvénye. A levegő hőkapacitása viszont a nyomással egyenesen arányos. Nyüvánvaló, hogy a nyomás növelésével a generátor ventüációs és légsúrlódási veszteségei is arányosan növekednek. Ennek a növekedésnek a számszerűsített gazdasági hatása azonban — különösen a kombinált hűtőlevegő betáplálású intenzív közvetlen vezetőhűtéses forgórész tekercseléssel rendelkező turbógenerátorok esetében — lényegsen kisebb a terhelhetőség szabályozhatóságából és növelhetőségéből adódó gazdasági előnyöknél. A találmánnyal eljárást hoztunk létre gyorsforgású, léghűtéses turbógenerátorok terhelhetőségének szabályozására, amelynél a forgórész tekercse> lésnek intenzív közvetlen vezetőhűtése van, amelynek során mérjük a forgórész tekercselésének a hőmérsékletét, és amikor a hőmérséklet egy adott, a 1 turbógenerátorra előírt terhelési határértékhez tartozó hőmérsékletet meghalad, akkor a forgórészhez nyomásszabályozó szelepen vagy szelepeken keresztül az atmoszférikus nyomást meghaladó nyomású hűtőlevegőt vezetünk, és a nyomás változtatásával a mért hőmérsékletet adott tartományon belül tartjuk, a szabályozás során a nyomást legfeljebb 2 bar abszolút értékig növeljük. A forgórész tekercselésének hőmérsékletét legfeljebb ±5 °C tartományon belül változtatjuk. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál a forgórész tekercselés hőmérsékletét a keresztülfolyó áram és a rajta eső feszültség mérése alapján ha-2 2
