Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС

Розроблена математична модель теплового стану гідро генератора-двигуна Дністровської ГАЕС. Проведено розрахунки нагріву активних вузлів машини в різних режимах навантаження машини. Запропоновані шляхи підвищення надійності та навантажувальної здатності агрегату....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2014
Автори:	Кенсицький, О.Г., Хвалін, Д.І.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут електродинаміки НАН України 2014
Назва видання:	Гідроенергетика України
Теми:	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141518
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС / О.Г. Кенсицький, Д.І. Хвалін // Гідроенергетика України. — 2014. — № 1. — С. 1-4. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141518
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1415182025-02-23T19:06:13Z Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС Кенсицький, О.Г. Хвалін, Д.І. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Розроблена математична модель теплового стану гідро генератора-двигуна Дністровської ГАЕС. Проведено розрахунки нагріву активних вузлів машини в різних режимах навантаження машини. Запропоновані шляхи підвищення надійності та навантажувальної здатності агрегату. 2014 Article Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС / О.Г. Кенсицький, Д.І. Хвалін // Гідроенергетика України. — 2014. — № 1. — С. 1-4. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141518 621.313 uk Гідроенергетика України application/pdf Інститут електродинаміки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
spellingShingle	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Кенсицький, О.Г. Хвалін, Д.І. Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС Гідроенергетика України
description	Розроблена математична модель теплового стану гідро генератора-двигуна Дністровської ГАЕС. Проведено розрахунки нагріву активних вузлів машини в різних режимах навантаження машини. Запропоновані шляхи підвищення надійності та навантажувальної здатності агрегату.
format	Article
author	Кенсицький, О.Г. Хвалін, Д.І.
author_facet	Кенсицький, О.Г. Хвалін, Д.І.
author_sort	Кенсицький, О.Г.
title	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС
title_short	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС
title_full	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС
title_fullStr	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС
title_full_unstemmed	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС
title_sort	оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна дністровської гаес
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141518
citation_txt	Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС / О.Г. Кенсицький, Д.І. Хвалін // Гідроенергетика України. — 2014. — № 1. — С. 1-4. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
series	Гідроенергетика України
work_keys_str_mv	AT kensicʹkijog optimízacíâsistemioholodžennâtapídviŝennânavantažuvalʹnoízdatnostígídrogeneratoradvigunadnístrovsʹkoígaes AT hvalíndí optimízacíâsistemioholodžennâtapídviŝennânavantažuvalʹnoízdatnostígídrogeneratoradvigunadnístrovsʹkoígaes
first_indexed	2025-11-24T15:04:08Z
last_indexed	2025-11-24T15:04:08Z
_version_	1849684550152617984
fulltext	Гідроенергетика України, 1/2014, ISSN 1812�9277 11 ІІ з до бу до вую і вве ден ням в ек сплу а тацію всіх аг ре гатів Дніст ров сь кої гідро а ку му лю ю чої еле - к т ро с танції (ГАЕС), як це пе ред ба че но Енер - ге тич ною стра тегією Ук раїни на період до 2030 р. [1], впер ше в новітній історії Об'єдна на енер го си - с те ма (ОЕС) країни вий де на оп ти маль ну ча ст ку ма не в ре них по туж но с тей в за галь но му ба лансі ге - не рації — при близ но 15 %. Що, без пе реч но, по зи - тив но вли ва ти ме на за галь ний стан енер ге ти ки, підви щить її кон ку рен то с про можність і на дій - ність енер го по с та чан ня. Про ве дені на турні досліджен ня еле к т рич них, теп ло вих і вібраційних па ра метрів го ло вно го зраз ка гідро ге не ра то ра7дви гу - на Дністровсь кої ГА ЕС засвідчи ли їх відповідність діючим ви мо гам ГОСТ, Технічно го за вдан ня та Інструкції з ек сплу а тації [2]. Вста нов ле но, що ма ши на має пев ний за пас по нагріву ак тив них еле ментів і вузлів. Ме тою про ве де них досліджень на ма те ма - тичній мо делі теп ло во го ста ну гідро ге не рато - ра7дви гу на бу ло ви хо дя чи із мак си маль них нагрівів виз на чи ти при пу с ти мий рівень пе ре на - ван та жен ня в дви гун но му ре жимі та пе ревіри ти технічні рішен ня, спря мо вані на підвищен ня йо го надійності та на ван та жу валь ної здат ності. Ма те ма тич на мо дель опи сує про це си ма со пе ре но су та теп ло - обміну в еле мен тах і вузлах ста то - ра та ро то ра гідро ге не ра то ра7дви - гу на й доз во ляє виз на чи ти не тільки се редні по об'єму, а й мак - си мальні тем пе ра ту ри, а та кож ло - калізу ва ти їх роз та шу ван ня в ма - шині. При цьо му вра хо ву ють ся ре - альні схе ма та умо ви охо ло д жен ня ак тив них зон, підігрів охо ло д жу ю - чо го повітря при про хо д женні трак ту охо ло д жен ня (Рис. 1). Роз ра хун ко ва схе ма охоп лює по ло ви ну зуб це во го (па зо во го) ділен ня ста то ра та по лови ну по - люс но го ділен ня ро то ра. Верхній і нижній стри жні об мот ки ста то ра в НН АА УУ КК АА —— НН АА УУ КК ОО ВВ ОО �� ТТ ЕЕ ХХ НН ІІ ЧЧ НН ОО ММ УУ ПП РР ОО ГГ РР ЕЕ СС УУ ВВ ГГ ІІ ДД РР ОО ЕЕ НН ЕЕ РР ГГ ЕЕ ТТ ИИ ЦЦ ІІ ОПТИМІЗАЦІЯ СИСТЕМИ ОХОЛОДЖЕННЯ ТА ПІДВИЩЕННЯ НАВАНТАЖУВАЛЬНОЇ ЗДАТНОСТІ ГІДРОГЕНЕРАТОРА�ДВИГУНА ДНІСТРОВСЬКОЇ ГАЕС УДК 621.313 КЕНСИЦЬКИЙ О.Г., докт. техн. наук, ХВАЛІН Д.І., Інж, Інститут проблем безпеки АЕС НАН України, м. Чорнобиль Роз роб ле на ма те ма тич на мо дель теп ло во го ста ну гідро ге не ра то ра�дви гу на Дністровсь кої ГА ЕС. Про ве де но роз ра хун ки нагріву ак тив них вузлів ма ши ни в різних ре жи - мах на ван та жен ня ма ши ни. За про по но вані шля хи підви щен ня надійності та на ван та жу - валь ної здат ності аг ре га ту. КЕНСИЦЬКИЙ О.Г. ХВАЛІН Д.І. Рис. 1. Схема вентиляції гідрогенератора�двигуна Дністровської ГАЕС (цифра всередині стрілки — розрахункові витрати повітря у м3/с через відповідні зони). Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1/2014, ISSN 1812�927722 по пе реч но му пе рерізі роз биті навпіл, що пов'яза - но із знач ною ви со тою стриж ня у порівнянні з йо - го ши риною. Ана ло гіч но навпіл роз би та по ви соті об мот ка по лю са ро то ра. Для па зо вої ча с ти ни обмот ки ста то ра і ко туш ки по лю са ро то ра ма те - ма тич но ко рект но опи са ний їх теп ло вий зв'язок з осер дям (стал лю) ста то ра і по лю са ро то ра, тем пе - ра ту ра яких у ви гляді три вимірно го по ля. Ана - логічно опи са ний теп ло вий зв'язок ло бо вих ча с - тин об мот ки ста то ра з охо ло д жу ю чим повітрям та па зо вою ча с ти ною об мот ки. Уз довж ма ши ни роз - ра ху нок ви ко на но для п'яти пе ре тинів ста то ра та для трьох ро то ра. Повітря після охо ло д жу вачів по дається до цен т раль ної зо ни хре с то ви ни, звідки че рез ка на - ли обо да ро то ра та міжпо люсні вікна по трап ляє у повітря ний за зор між ста то ром і ро тором. Ча с ти - на охо ло д же но го повітря із зо ни хре с то ви ни за до по мо гою верх нь о го і ниж нь о го вен ти ля торів спря мо вується у зо ну верхніх та нижніх ло бо вих ча с тин об мот ки ста то ра. Із за зо ру повітря про хо дить че рез ка на ли осер дя ста то ра зуб це вої зо ни та зо ни яр ма і по па - дає у зо ну над спин кою яр ма. Увесь об сяг хо ло до - а ген ту із зо ни над спин кою яр ма стато ра спря мо - вується до охо ло д жу вачів. Пев на кількість повітря із зо ни ло бо вих ча с - тин об мот ки ста то ра че рез повітро роз подільні ущільнен ня по вер тається до цен т раль ної ча с ти ни хре с то ви ни, інша кількість по трапляє у міжпо - люсні вікна ро то ра. Вра хо вується пе ретікан ня повітря із зо ни нижніх ло бо вих ча с тин об мот ки ста то ра у повітря ний за зор між ста то ром і ро то - ром, і далі із повітря но го зазо ру у зо ну верхніх ло - бо вих ча с тин. У Таб л. 1 на ве дені роз ра хун кові зна чен ня теп ло вих втрат гідро ге не ра то ра7дви гу на для номіна ль них ге не ра тор но го та дви гун но го ре - жимів на ван та жен ня. Найбільш на пру же ним із точ ки зо ру мак - си маль них теп ло вих втрат для гідро ге не ра - тора7дви гу на є дви гун ний ре жим. І са ме для ньо го у по даль шо му бу дуть на ве дені всі роз ра - хун ки. Мак си мальні тем пе ра ту ри ос нов них вузлів ге не ра то ра7дви гу на у ге не ра тор но му ре - жимі мо жуть бу ти от ри мані шля хом пе ре ра - хун ку втрат, що за ле жать від ре жи му на ван та - жен ня (втра ти у об мот ках ста то ра й ро то ра). Теп лові втра ти роз поділені по кон ст рук тив - ним вуз лам ма ши ни відповідно до відо мих співвідно шень [3]. Теп лофізичні па ра ме т ри ма - теріалів і хо ло до а гентів та інтен сивність тепло - обміну (ко ефіцієнт теп ловіддачі) для ос нов них теп ло обмінних по вер хонь, які ви ко ри с тову ють ся при про ве денні роз ра хунків, виз на ча ють ся ви хо - дя чи із да них те о ре тич них та ек с пери мен таль них досліджень по туж них тур бо7 та гідро ге не ра торів [4, 5]. Адек ватність роз роб ле ної мо делі, прий ня тих при пу щень та підходів бу ла пе ревіре на шля хом співстав лен ня ре зуль татів роз ра хунків із тем пе - ра ту ра ми ак тив них еле ментів ма шини, от ри ма - них під час про ве ден ня досліджень теп ло во го ста - ну го ло вно го зраз ка ге не ра то ра7дви гу на [2]. Для порівнян ня бу ло ви б ра но ре жим на ван та жен ня у 400 МВт (сos ϕ = 1,0) у дви гун но му ре жимі, що ста но вить май же 95 % від номіна ль но го при де що за ви ще но му коефіцієнті по туж ності (номіна ль - ний сos ϕ = 0,979). От ри мані роз ра хун кові та ек с пе ри мен тальні зна чен ня нагрівів ок ре мих зон ма ши ни зве де но у Таб л. 2. Із ви кла де но го мож на зро би ти вис но вок, що роз роб ле на ма те ма тич на мо дель в цілому адек - ват но відо б ра жає ре аль ний теп ло обмін у кор пусі тур бо ге не ра то ра7дви гу на. Різни ця між роз ра хун - ко ви ми та ек с пе ри мен таль ни ми зна чен ня ми тем - пе ра тур ок ре мих еле ментів не пе ре ви щує 7 %, що для теп ло вих роз ра хунків є цілком прий нят ним. Розбіжності, не стільки у рівнях тем пе ра тур, скільки у ха рак те ру їх роз поділу, пов'язані перш Таблиця 1. . Втрати гідрогенератора�двигуна типу СВ 1255/255�40 УХЛ4 в номінальних режимах навантаження. Таблиця 2. Розрахункові (1) та експериментальні (2) [2] нагріви основних елементів гідрогенератора�двигуна для навантаження 400 МВт (сos ϕ = 1,0) у двигунному режимі. Гідроенергетика України, 1/2014, ISSN 1812�9277 33 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І за все із до стовірністю вихідних да них — роз - поділу теп ло виділень по ак тивних еле мен тах ма - ши ни, ре аль ної цир ку ляції хо ло до а ген ту, вра ху - ван ням ви токів теп ла че рез кон ст рук тивні еле - мен ти енер гоб ло ка, то що. Ви ко ри с тан ня роз роб ле ної мо делі доз во ляє оціни ти нагрів ак тив них еле ментів ста тора і ро то - ра у різних ре жи мах на ван та жен ня, виз на чи ти ефек тивність за сто су ван ня но вих технічних рішень і кон ст рук тив них ма теріалів. Особ ли во за зна че не сто сується ро то ра, тем пе ра ту ра яко го в ре аль них умо вах вимірюється опо се ред ко ва но і по суті є се ред нь ою. В той же час не обхідно зна ти мак си мальні тем пе ра ту ри і місце їх роз та шу ван ня у ма шині. Ос нов ним фак то ром, що об ме жує на ван та - жен ня по туж ної еле к т рич ної ма ши ни, зо к ре ма гідро ге не ра то ра7дви гу на, є мак си маль на тем пе ра - ту ра ак тив них еле ментів ста то ра й ро то ра. Особ - ли во це сто сується об мот ки ста то ра, оскільки са - ме її ізо ляція по вин на бу ти роз ра хо ва на на номіна ль ну на пру гу на за ти с ка чах ге не ра то ра. Підви ще ний нагрів ос тан ньої в ро бо чих ре жи мах при зво дить до її пе ред час но го старіння і по шко д - жен ня зі всіма не га тив ни ми наслідка ми. На Рис. 2 на ве де но за лежність мак си маль них тем пе ра тур еле мен тар них провідників стриж ня об мот ки ста то ра гідро ге не ра то ра7дви гу на від на - ван та жен ня у дви гун но му ре жимі. Звідки вид но, що на ван та жен ня у дви гун но му ре жимі мо же бу - ти підви ще не що най мен ше на 40 % із до три ман - ням гра нич них зна чень, обу мов ле них Керів ницт - вом з ек сплу а тації. Мак си маль на тем пе ра ту ра об мот ки ста то ра виз на чається су мар ним об ся гом повітря, що цир - ку лює че рез си с те му охо ло д жен ня (рис. 3). При опо се ред ко ва но му охо ло д женні тем пе - ра ту ра міді об мот ки ста то ра ви ща за темпе ра ту ру сталі й не суттєво за ле жить від теп ло про від нос ті упо пе рек листів сталі па кетів (Рис. 4). При опо се ред ко ва но му охо ло д женні об мот ки ста то ра всі теп лові втра ти в міді об мотки відво - дять ся до хо ло до а ген ту (повітря) че рез го ло вну кор пус ну ізо ляцію. Увесь об сяг голов ної ізо ляції об мот ки ста то ра є теп ло вим бар'єром, що погіршує ефек тивність си с те ми охо ло д жен ня й об ме жує ро бо чу по тужність ма ши ни, погіршує її ККД. Підви щен ня інте г ральної теп ло про від нос ті го ло вної кор пус ної ізо ляції мо же бу ти до сяг ну те дво ма шля ха ми: 7 змен шен ням тов щи ни ізо ляції; 7 підви щен ням її пи то мої теп ло провідності. Рис. 4. Залежність температури міді обмотки статора від теплопровідності поперечних листів сталі пакетів Рис. 5. Температура міді обмотки статора в залежності від теплопровідності головної корпусної ізоляції Рис. 2. Максимальна температура міді стрижня обмотки статора в залежності від навантаження у двигунному режимі Рис. 3. Температура міді стрижня обмотки статора в залежності від обсягу охолоджуючого повітря Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 1/2014, ISSN 1812�927744 Пер ший шлях пе ред ба чає на явність но вих ма теріалів із підви ще ною діеле к т рич ною міц ніс - тю і в су час них умо вах не мож ли вий. Дру гий — за - сто су ван ня ізо ляції із підви ще ної тепло провід ніс - тю — є більш доцільним і для ньо го існу ють не - обхідні умо ви. На Рис. 5 на ве де но за лежність мак си маль них тем пе ра тур еле мен тар них провідників стриж ня об мот ки ста то ра гідро ге не ра то ра7дви гу на від ко - ефіцієнта теп ло провідності го ло вної кор пус ної ізо ляції об мот ки. За сто су ван ня ізо ляції із підви ще ною теп ло - провідністю доз во лить зни зи ти ро бо чу темпе ра - ту ру об мо ток, підви щи ти на ван та жу валь ну здатність й по до вжи ти ре сурс гідро ге не рато - ра7дви гу на. Зни жен ня ро бо чої тем пе ра ту ри доз во ляє по - до вжи ти ре сурс ізо ляції, по кра щи ти термо ме - ханічні умо ви її ек сплу а тації, підви щи ти на ван та - жу валь ну здатність та ма не в рені можли вості аг - ре га ту в ціло му. В то му числі у ре жи мах із спо жи - ван ням ре ак тив ної по туж ності. Вис нов ки 1. Роз роб ле на ма те ма тич на мо дель доз во ляє виз на ча ти мак си мальні тем пе ра ту ри актив них еле ментів та їх роз та шу ван ня у ма шині. Адек - ватність мо делі підтвер д же на да ни ми ек с пе ри - мен таль них досліджень на діючо му аг ре гаті. Розбіжність між ек с пе ри мен таль ни ми та роз ра - хун ко ви ми тем пе ра ту ра ми не пе ре ви щує 7 %. 2. Ма ши на має пев ний за пас по нагріву ос - нов них ак тив них еле ментів. На ван та жен ня у дви - гун но му ре жимі мо же бу ти збільше не що най мен - ше на 40 % із до три ман ням гра нич них зна чень, обу мов ле них Керівництвом з ек сплу а тації. 3. Шля хом за сто су ван ня си с те ми ізо ляції із підви ще ною теп ло провідністю мо же бу ти до сяг - ну те зни жен ня ро бо чої тем пе ра ту ри об мо ток, що доз во ляє по до вжи ти ре сурс ізо ляції, по кра щи ти тер мо ме ханічні умо ви її ек сплу а тації, підви щи ти на ван та жу валь ну здатність та ма не в рені мож ли - вості аг ре га ту як в ціло му, так і в ре жи мах із спо - жи ван ням ре ак тив ної потуж ності. ЛІТЕРАТУРА 1. Енер ге тич на стра тегія Ук раїни на період до 2030 ро ку // Відо мості Міністер ст ва па ли ва та енер ге ти ки Ук раїни. Спеціаль ний ви пуск. — Київ: Міністер ст во па ли ва та енер ге - ти ки, 2006. — 144 с. 2. Теп ло вые ис пы та ния ги д ро ге не ра то ра7дви га те ля ти па СВО 1255/255740 УХЛ4 ст. № 1 Дне с т ров ской ГА ЭС / За - клю чи тель ный от чет по НИР. ГР 0111U001474. — Харь ков: Эле к т ро тяж маш, 2010. — 32 с. 3. Ти тов В.В., Ху то рец кий Г.М., За го род ная Г.А., Вар та - нь ян Г.П. и др. Тур бо ге не рато ры. Рас чет и кон ст рук ция. — Л.: Энер гия, 1967. — 896 с. 4. Аб ра мов А.И., Ива нов�Смо лен ский А.В. Рас чет и кон - ст рук ция ги д ро ге не ра то ров. — М.: Выс шая шко ла, 1964. — 260 с. 5. Ху то рец кий Г.М., То ков М.И., Тол вин ская Е.В. Про ек - ти ро ва ние тур бо ге не ра то ров. — Л.: Энер го ато миз дат, Ле - нингр. отд7ние, 1987. — 256 с. © Кенсицький О.Г., Хвалін Д.І., 2014 �

Оптимізація системи охолодження та підвищення навантажувальної здатності гідрогенератора-двигуна Дністровської ГАЕС

Репозитарії

Схожі ресурси