DE19532848A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Montage und Demontage von Rotorkappen von Generatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage und Demontage von Rotorkappen von Generatoren mit einer Erwärmungsanlage, mittels welcher die Rotorkappen durch An­ legen einer oder mehrerer Induktionsspulen an die Rotorkappen oder durch Einlegen der Rotorkappen in eine oder mehrere Induktionsspulen induktiv erwärmt werden. Fer­ ner betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Rotorkappen an Generatoren sind im Wickelkopfbereich der Rotoren von Generatoren angeordnet und dienen bekannterweise dazu, die am Rotor aufgebrachte Erregerwick­ lung zu stützen. Die Befestigung der Rotorkappen erfolgt hierbei üblicherweise durch Aufschrumpfen auf die Enden des Rotors unter vorheriger Erwärmung der Rotorkap­ pen. Aufgrund des hohen Stückgewichts derartiger Rotorkappen von bis zu 2,8 Mp sowie der hiermit verbundenen Größe ist die Handhabung der Rotorkappen entspre­ chend schwierig.

Im Falle einer Revision oder einer Reparatur sind die Rotorkappen jeweils abzuneh­ men, was ebenfalls jeweils mit einer Erwärmung der Rotorkappe verbunden ist. Dabei ist es allgemeine Praxis, die Erwärmung der jeweiligen Rotorkappe nicht in einem Glühofen vorzunehmen, sondern durch örtliche Erwärmung mit Heizbändern, das heißt eine indirekte Widerstandserwärmung, oder durch induktive Erwärmung mittels Indukti­ onsspulen, die auf die Rotorkappe aufgesetzt werden.

Darüber hinaus kommen bei Arbeiten vor Ort, das heißt auf der Baustelle oder am Ein­ bauort, für die Erwärmung Gasbrenner zum Einsatz, das heißt, die Erwärmung erfolgt mit offener Flamme.

Insbesondere bei einer erforderlichen Demontage der Rotorkappe vom fertig bestück­ ten Rotor kann die Erwärmung mittels Gasbrenner problematisch sein, da hierbei durch die offene Flamme eine Beschädigung der elektrischen Isolierung der Wicklung oder der Kappenoberfläche möglich ist.

Der Einsatz von Heizbändern stößt bereits bei Rotorkappen geringer Größe schnell an die Grenzen der Machbarkeit, da hierbei die zum Aufschrumpfen erforderlichen Tem­ peraturen nicht erreicht werden, so daß diese Art der Erwärmung kaum zum Einsatz kommt.

Die übliche Induktionserwärmung erfolgt bisher unter Verwendung von Strom mit einer Netzfrequenz von 50160 Hz, also sehr niederfrequent. Hieraus resultiert das nicht un­ wesentliche Problem einer unverhältnismäßig langen Dauer für die Erwärmung bis zum Erreichen der erforderlichen Schrumpftemperatur der Rotorkappe. Darüber hinaus sind jeweils größenbezogen den jeweiligen Rotorkappen zugeordnete Induktionsspulen, sogenannte Induktoren, erforderlich, was zu einem umfangreichen Lager von Indukto­ ren führt und die Handhabung einer herkömmlichen induktiven Erwärmungsanlage er­ schwert. Hinzu kommt deren ungünstige Baugröße, welche weitere Problem bei der Handhabung der induktiven Erwärmungsanlage verursacht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Er­ findung, ein einfach handhabbares Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das es erlaubt, mit einfachen Mitteln in möglichst kurzer Zeit ohne Gefahr der Beschä­ digung von Bauteilen die für die Montage und Demontage vorgesehene Erwärmung der Rotorkappen vorzunehmen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gekennzeichnet. Dementsprechend ist vorgesehen, daß die induktive Er­ wärmung mit einem höherfrequenten Strom mit einer Arbeitsfrequenz von 5 bis 25 kHz erfolgt.

In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erweist es sich als günstig, daß die zur Montage oder Demontage vorgesehene Rotorkappe mit wenig­ stens einem Induktionskabel umwickelt wird und daß das wenigstens eine Induktions­ kabel eine Induktionsspule bildet.

Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die in­ duktive Erwärmungsanlage von einem Frequenzumrichter mit einer Wechselspannung von 400 V und einer Arbeitsfrequenz von 5 bis 25 kHz versorgt wird, die der Frequen­ zumrichter aus einem 400 V- Netz mit einer Netzfrequenz von 50160 Hz entnimmt, um­ wandelt und der induktiven Erwärmungseinrichtung zuführt.

Darüber hinaus ist es auch Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen, welche möglichst einfach gestaltet ist, um so eine leichte Handhabung, insbesondere bei Arbeiten vor Ort, das heißt auf der Baustelle oder am Einbauort des betreffenden Generators, zu gewährleisten.

Eine derartige Vorrichtung weist neben einer Induktions-Erwärmungsanlage auch we­ nigstens eine Induktionsspule auf, welche der zu erwärmenden Rotorkappe angelegt wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist entsprechend Patentanspruch 4 erfindungsgemäß vorge­ sehen, daß, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktions-Erwärmungsanlage mit ei­ nem Frequenzumrichter verbunden ist, der einen Strom mit einer Netzfrequenz von 5 bis 25 kHz bereitstellt. Da solche Frequenzumformer auf Baustellen, insbesondere Kraftwerksbaustellen häufig im Einsatz sind, ist es also generell unproblematisch, die Versorgung mit dem erfindungsgemäß vorgesehenen höherfrequenten Strom sicher­ zustellen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung be­ sitzt als Induktor wenigstens ein flexibles Induktionskabel, welches an Stelle eines star­ ren, auf eine bestimmte Rotorkappenabmessung zugeschnittenen Induktors verwendet wird.

Das flexible Induktionskabel wird hierbei jeweils um die Rotorkappe gewickelt, wobei gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Schrumpfsitzbereich, das heißt an dem dem Rotor zugewandten Ende, also nahe dem Rotor, eine enge Wicklung vorgesehen ist, während im übrigen Bereich ein größerer Windungsabstand von 20 bis 30 cm zu­ lässig ist.

Zweckmäßigerweise sind wenigstens 5 Windungen vorgesehen, um eine ausreichende induktive Durchflutung der Rotorkappe und damit deren umfassende Erwärmung zu gewährleisten. Dabei ist die Länge des Induktionskabels auf die Abmessung der zu erwärmenden Rotorkappe abgestimmt und beträgt wenigstens etwa 5 Meter.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das wenigstens eine Induktionskabel luftgekühlt ist. Hierdurch ist einerseits die Betriebssicherheit ver­ bessert, weil eine Erwärmung nicht zu einer Zerstörung des Induktionskabels führt, und andererseits ein vielseitiger Einsatz gewährleistet, da keine weitere Versorgungsquelle für die Kühlung, zum Beispiel ein Wasseranschluß, benötigt wird.

Um jegliche Schädigung, sowohl der Rotorkappe als auch der Erwärmungsanlage zu verhindern, ist in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgese­ hen, daß die Erwärmungsanlage mit wenigstens einem an der zu erwärmenden Ro­ torkappe angeordneten Temperaturfühler zusammenarbeitet. Vorteilhafterweise sind mehrere Temperaturfühler vorgesehen, die vorzugsweise als Thermoelement ausge­ bildet sind. Statt dessen können aber auch elektrische Widerstandsthermometer zum Einsatz kommen. Wesentlich hierbei ist, daß eine elektrische Meßgröße resultiert, die als Eingangsgröße für eine Regelelektronik dienen kann.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Anhand eines in der schematischen Zeichnung gezeigten Ausfüh­ rungsbeispieles sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserun­ gen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt die einzige Figur: eine Rotorkappe mit angelegtem Induktor aus Induktionskabel, das mit einem Frequenzumrichter verbunden ist.

In der einzigen Figur ist eine induktive Erwärmungseinrichtung 10 dargestellt, die von einem aus einem hier nicht näher dargestellten Netz mit einer Netzspannung von 400 V und einer Netzfrequenz von 50 Hz beziehungsweise 60 Hz gespeisten Frequen­ zumrichter 12, einer hiermit über ein Anschlußkabel 14 verbundenen Verteiler- Sammelschiene 16 und wenigstens einer hieran angeschlossenen aus einem Indukti­ onskabel 18 gebildeten Induktionsspule zusammengesetzt ist. Die Induktionsspule 18 ist hierbei um eine zu erwärmende Rotorkappe 20 eines Rotors 22 für einen nicht nä­ her gezeigten Generator gewickelt. Bevorzugterweise werden für die Erwärmung einer Rotorkappe sechs Induktionskabel 18 vorgesehen.

Der Frequenzumrichter 12 kann zusätzlich mit einer hier ebenfalls nicht näher darge­ stellten Temperaturregeleinrichtung ausgestattet beziehungsweise verbunden sein, welche über an der zu erwärmenden Rotorkappe 20 angebrachte Temperaturmeßfüh­ ler, insbesondere Thermoelemente, zum Beispiel NiCr-Ni, angesteuert wird und dafür sorgt daß eine vorgegebene Erwärmungstemperatur eingehalten wird. Die Temperatur­ fühler werden vorzugsweise mittels wärmefestem Band, zum Beispiel Glasfaserband, auf der Rotorkappe 20 befestigt.

Im allgemeinen wird mit Hilfe der induktiven Erwärmungseinrichtung 10 eine Erwär­ mung auf ca. 310°C ± 30°C vorgesehen, wobei eine Aufwärmzeit von etwa 1,5 Stunden zu veranschlagen ist. Während das Aufziehen der erwärmten Rotorkappe 20 auf den Rotor 22 im allgemeinen unproblematisch ist, muß beim Abziehen der Rotorkappe 20 vorn Rotor 22 auf eine Mindesttemperaturdifferenz von etwa 160 bis 180°C zwischen der Rotorkappe 20 und dem Rotor 22 im Bereich des Schrumpfsitzes erreicht werden. Eine Überschreitung der Erwärmungstemperatur ist unbedingt zu vermeiden, da hier­ durch eine Beschädigung der Rotorkappe resultieren kann.

Wie der schematischen Darstellung in der einzigen Figur zu entnehmen ist, weist die erfindungsgemäße induktive Erwärmungseinrichtung 10 eine handliche Baugröße, auf die ihren leichten Transport ermöglicht. Damit aber, daß die Umformeranlage 12 trans­ portabel ist, ist gleichzeitig gewährleistet, daß die Erwärmung von Rotorkappen 20 auch auf der Baustelle erfolgen kann.

Bei der Einrichtung der Erwärmungseinrichtung 10 ist es wichtig, das wenigstens eine Induktionskabel 18 in einer bestimmten Art und Weise um die Rotorkappe 20 zu wic­ keln.

Vor dem Wickeln des Induktionskabels 18 ist es vorteilhaft, die zu erwärmende Ober­ fläche, das heißt die Rotorkappe 20 mit einer Wärmematte 24 zu bedecken, welche dazu dient, die Abstrahlung der in der Rotorkappe 20 auf induktivem Wege hervorgeru­ fenen Wärme zu verhindern.

Beim Umwickeln der Rotorkappe 20 mit dem Induktionskabel 18 ist darauf zu achten, daß die Wicklung mit dem wenigstens einen Induktionskabel 18 über die gesamte Län­ ge der Kappe 20 verteilt ist, wobei im Bereich des Schrumpfsitzes der Rotorkappe 20 auf dem Rotor 22 die Einzelwindungen der Umwicklung sehr eng aneinanderliegen, wie auch in der einzigen Fig. zu erkennen ist. Im übrigen Kappenbereich 20 können Leiterabstände von 20 bis 30 cm zugelassen werden.

Die zur Erwärmung vorgesehenen Induktionskabel 18 besitzen üblicherweise eine Länge von 15 m, wobei durchaus bei Bedarf mehrere Induktionskabel 18 miteinander verbunden werden können, um die erforderliche Wicklungslänge herzustellen.

Ferner ist beim Umwickeln der Rotorkappe 20 zu beachten, daß die Wicklung mit dem Induktionskabel 18 während der Glühbehandlung nachgerichtet werden kann, das heißt, daß das beziehungsweise die Induktionskabel 18 nachgezogen werden können, um so eine enge Anlage an der Oberfläche der Rotorkappe 20 zu gewährleisten.

Claims (11)

1. Verfahren zur Montage und Demontage von Rotorkappen (20) von Genera­ toren mit einer Erwärmungsanlage (10), mittels welcher die Rotorkappen (20) durch Anlegen einer oder mehrerer Induktionsspulen an die Rotorkappen (20) oder durch Einlegen der Rotorkappen (20) in eine oder mehrere Induktionsspulen induktiv erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Erwärmung mit einem höherfre­ quenten Strom von 5 bis 25 kHz Arbeitsfrequenz erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Montage oder Demontage vorgesehene Rotorkappe (20) mit wenigstens einem Induktionskabel (18) umwickelt wird und daß das wenigstens eine Induktionskabel (18) eine Indukti­ onsspule bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die indukti­ ve Erwärmungsanlage (10) von einem Frequenzumrichter (12) mit einer Wechselspan­ nung von 400 V und einer Arbeitsfrequenz von 5 bis 25 kHz versorgt wird, die der Fre­ quenzumrichter (12) aus einem 400 V- Netz mit einer Netzfrequenz von 50160 Hz ent­ nimmt, umwandelt und der induktiven Erwärmungseinrichtung (10) zuführt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Induktions-Erwärmungsanlage (10) sowie mit wenigstens einer Induktionsspule, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Erwärmungsanlage (10) einen Frequenzumrichter (12) aufweist, der an ein Netz mit einer Wechselspannung von 400 V mit einer Netzfrequenz von 50160 Hz angeschlossen ist und den hieraus entnommenen Strom auf eine Arbeitsfrequenz von 5 bis 25 kHz umwandelt und der Induktionsspule (18) für die induktive Erwärmung zuführt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Indukti­ onsspule von wenigstens einem Induktionskabel (18) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Län­ ge des Induktionskabels (18) auf die Abmessung des Wickelkopfes abgestimmt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Windungen der Induktionsspule auf die Größe der zu erwärmenden Rotorkappe (20) abgestimmt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen im Bereich des Schrumpfsitzes der Rotorkappe (20) auf dem Rotor (22) eng aneinan­ der anliegen und im übrigen Bereich einen Abstand von bis zu 30 cm aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, wenigstens 5 Win­ dungen vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Induktionskabel luftgekühlt sind.

11 Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erwärmungsanlage (10) mit wenigstens einem an der zu erwär­ menden Rotorkappe (20) angeordneten Temperaturfühler zusammenarbeitet.