203622. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyorsforgású, léghűtéses turbógenerátorok terhelhetőségének szabályozására és elrendezés az eljárás foganatosítására
HU 203622B szonylag alacsony szinten vannak. Ez a tény, valamint az intenzív közvetlen vezetőhűtésből adódó egyenletes és kézben tartható rézhőmérséklet célszerűvé tette az üzemi nyomás növelését a terhelhetőség növelése érdekében. Az alábbiakban mérések alapján megmutatjuk a 10 turbógenerátor főbb jellemzőinek alakulását különböző hűtőlevegő nyomások alkalmazása esetén. A méréseket levegőhűtésű 75 MVA névleges teljesítményű 10 turbógenerátorral és összehasonlításként 80 MW névleges teljesítményű vele azonos belső elrendezéssel és méretekkel rendelkező hidrogénhűtésű másik három turbógenerátorral is elvégeztük, és hűtőközegként hidrogén helyett levegőt használtunk. A nyomást 1 és 2,2 bar között mintegy 50 mérési pontban változtattuk. A mérési eredmények részletes elemzése kimutatta, hogy az egyes gépeken végzett hőmérsékletnövekedési értékek jó egyezést mutattak, és ezekből általánosabb érvényű összefüggéseket is nyerhettünk. Azt tapasztaltuk, hogy léghűtés esetén a gép terhelhetőségét döntően a forgórész tekercselésének a hőmérsékletnövekedése korlátozza. A forgórész hőmérsékletnövekedésére az alábbi összefüggés adódott: At* 6 + (0,017/p) [PFePá + (0,25-p°' ahol: At* a forgórész hőmérsékletnövekedése (°C) p- az abszolút levegőnyomás (bar) PFe a vasveszteség (kW) Pz-a rövidzárási veszteség (kW) P* a forgórész részvesztesége (kW) A 4. ábrán látható diagramok a forgórész tekercselésének a hőmérsékletnövekedését szemléltetik a benne keletkezett veszteségi teljesítmény függvényében a gép különböző terheléseinél különböző légnyomások mellett, állandó vasveszteségek változásának elhanyagolásával. Az ábrán bejelöltük az egyes jellegzetes pontokhoz tartozó teljesítményeket is. Az összehasonlítás érdekében a hidrogénhűtésű gép forgórész tekercselése hőmérsékletnövekedését is felvázoltuk (ferde vonalkázással jelölt tartomány). 75 MVA-es terhelés és cos<p= 0,85 esetében a forgórész vesztesége a hideg hűtőlevegő hőmérsékletétől, valamint nyomásától függően 230 és 250 kW között volt. Ha a belső légnyomást 25%-kal megnöveltük, akkor ugyanolyan hőmérsékletnövekedés tartásával a forgórész vesztesége is körülbelül ilyen mértékben növelhető meg. A veszteség ezen mintegy 25%-os növekedése a gerjesztőáram mintegy 12%-os növekedésének és a leadott teljesítmény mintegy 20%-os növekedésének felel meg, azaz a 75 MVA-es gép közelítően 90 MVA teljesítménnyel terhelhető (változatlan forgórészhőmérsékletnövekedés mellett). Amint a 4. ábrán láthatjuk, a gép terhelhetősége a nyomás további növelésével még tovább fokozható (egészen 100 MVA értékig 1,5 bar nyomásnál). Az állórész tekercselése ezen növekedést még megengedi. A coscp-1 értékhez közeli tartományban való működéskor az állórész vastest lemezeit végeiben keletkezett melegedést azonban a légnyomás növekedése nem befolyásolja Uyen mér5 tékben. A légnyomással arányosan növekedő légsúrlódási veszteségek a hatásfok fokozatos romlásához vezetnek és ez gyakorlati korlátot szab a belső nyomás további növelésének. Ezen jelenségeket együttesen megfigyelhetjük az 5. ábra diagramjain. Az a görbe a vizsgált típusú gép hatásfokát szemlélteti 1 bar nyomásnál, a b görbe ugyanezt 1,25 bar nyomás mellett szemlélteti, végül a c görbét 1,5 bar nyomás mellett rajzoltuk fel. A vasmag végeinél tapasztalt hatások eredményeként a forgórész által meghatározott terhelhetőségnek az 1,25 bar nyomás mellett tapasztalt 90 MVA-es és 1,5 bar mellett tapasztalt 100 MVA-es értékei a valóságban 88, illetve 95 MVA értékekre korlátozódtak. A turbógenerátorban uralkodó légnyomás folyamatos változtatása mellett kiadódó hatásfok görbét a pontvonallal jelölt d görbe mutatja a 75 MVA-nál nagyobb terhelésekre. Megjegyezzük, hogy a vizsgált turbógenerátor forgórészének átmérője 930 mm, hossza pedig 2850 mm volt. Az 5. ábrán vázolt e és / diagramok két különböző, de 95 MVA-es névleges terhelésre méretezett turbógenerátor hatásfok jelleggörbéit szemléltetik normál légköri nyomás mellett. Az e diagram esetében a forgórész átmérője 930 mm, hossza 3700 mm, míg az/ diagram esetében az átmérő 1000 mm, a hosszúság 3250 mm. Mindkét utóbbi esetben a forgórész gyakorlatilag azonos. Az azonos terhelésekhez tartozó hatásfokok, azaz az aésd, valamint e diagramok egybevetéséből az üzemeltetési eredő hatásfok megállapítása tekintetében az játszik döntő szerepet, hogy egy adott időszak (pl. egy év) alatt müyen terheléssel mennyi időt üzemel a gép. Ha az idő túlnyomó részében (pl. 90%-ban) a terhelést 75 MVA jelenti és a csúcsterhelést jelentő 95 MVA-es érték csak ritkán fordul elő, akkor a megnövelt nyomású gép eredő hatásfoka is kedvezőbb. A viszonylag nagyobb átmérőjű és rövidebb gép (f diagram) hatásfoka 95 MVA-es terhelésig kifejezetten rosszabb a 75 MVA-es névleges teljesítményű gépnél. Az összehasonlítás még nem veszi figyelembe azt a döntő körülményt, hogy a 95 MVA-es terhelésre méretezett gép beruházási költsége lényegesen magasabb a 75 MVA-es gépéhez viszonyítva. A találmány szerint tehát a generátorban uralkodó levegőnyomás növelésével egy adott névleges terhelésre méretezett gép terhelhetősége növelhető, így az időszakos csúcsterhelések további gépek beruházása nélkül vagy a csúcsterhelésre méretezett költségesebb gép beállítása nélkül fedezhetők. Úgy tűnik, hogy a csúcsterheléshez képest 70- 80% közötti névleges terhelésre méretezett turbógenerátorok használata a találmány szerinti eljárással indokolt és előnyös lehet. A hagyományos léghűtési turbógenerátorokhoz képest további jelentős előnyök származnak abból, hogy a terheléstől függetlenítetten a forgórész hőmérséklete állandó, ezért a vas és a réz változó hőtágulásából adódó problémák gyakorlatilag megszűnnek. Előny származik a zárt rendszerű léghűtésből, miután a levegő nedvességtartalma kézben tartható. A nagy nedvességtartalom ismert módon a turbógenerátorok élettartamát és megbízhatóságát csök6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
