RU75800U1

RU75800U1 - GAS COOLED TURBOGENERATOR ROTOR

Info

Publication number: RU75800U1
Application number: RU2008114018/22U
Authority: RU
Inventors: Валентин Федорович Чириков; Александр Александрович Новосадов
Original assignee: Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество
Priority date: 2008-04-09
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2008-08-20

Abstract

Использование: электромашиностроение. Сущность полезной модели. Ротор турбогенератора с газовым охлаждением содержит вал (1), бандажные кольца (3), катушки (2) обмотки возбуждения, разделенные в лобовых частях изоляционными распорками (4) с радиальными вентиляционными каналами (5). Вентиляционные каналы (5) соединяют полость (7), между внутренней поверхностью бандажного кольца (3) и наружной поверхностью катушек (2) обмотки возбуждения, и полость (8), между внутренней поверхностью катушек (2) обмотки возбуждения и валом (1) ротора. Полость (8) образует раздаточный канал, поперечное сечение которого уменьшается в направлении от центрирующего кольца (9) к торцу бочки ротора (14). Повышается эксплуатационная надежность генератора. 1 ил.Usage: electrical engineering. The essence of the utility model. The gas-cooled turbine generator rotor contains a shaft (1), retaining rings (3), excitation winding coils (2), separated in the frontal parts by insulating spacers (4) with radial ventilation ducts (5). Ventilation channels (5) connect the cavity (7), between the inner surface of the retaining ring (3) and the outer surface of the coils (2) of the field coil, and the cavity (8), between the internal surface of the coils (2) of the field coil and the rotor shaft (1) . The cavity (8) forms a dispensing channel, the cross section of which decreases in the direction from the centering ring (9) to the end of the rotor barrel (14). Increases the operational reliability of the generator. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электромашиностроения и предназначена для использования в крупных электрических машинах с газовым охлаждением, например, в турбогенераторах.The utility model relates to the field of electrical engineering and is intended for use in large electric gas-cooled machines, for example, in turbogenerators.

Известен ротор синхронной неявнополюсной электрической машины (см. Авт. свид. СССР №1753546, Н02К 3/51, 1992), содержащий бандажные кольца, обмотку возбуждения, выполненную из катушек, разделенных в лобовых частях изоляционными распорками с образованием радиальных вентиляционных каналов, соединяющих полости между внутренней поверхностью катушек и валом ротора со сборными каналами между наружной конической поверхностью катушек и внутренней конической поверхностью бандажных колец. Конусность наружной поверхности катушек и внутренней поверхности бандажных колец выполнена различной.A rotor of a synchronous non-equipolar electric machine is known (see Auth. St. USSR No. 1753546, Н02К 3/51, 1992), containing retaining rings, an excitation winding made of coils separated in the frontal parts by insulating spacers with the formation of radial ventilation ducts connecting the cavities between the inner surface of the coils and the rotor shaft with prefabricated channels between the outer conical surface of the coils and the inner conical surface of the retaining rings. The taper of the outer surface of the coils and the inner surface of the retaining rings is made different.

Недостатком этого устройства является зауженное кольцевое пространство между внутренней поверхностью центрирующего кольца с катушками обмотки возбуждения и валом в месте входа под лобовую часть обмотки газа, охлаждающего катушки. При приближении к торцу бочки ротора пространство между внутренней поверхностью катушек и валом увеличивается при общем уменьшении расхода газа. В связи с этим в зауженной зоне входа газа под лобовую часть обмотки появляется динамическая составляющая потока газа, приводящая к неравномерному распределению расхода газа по радиальным каналам. Зауженное входное пространство под лобовыми частями обмотки ротора также ограничивает общий расход охлаждающего катушки газа, поступающего под лобовую часть и в подпазовые каналы, что может явиться препятствием для дальнейшего увеличения мощности турбогенератора в тех же габаритах.The disadvantage of this device is the narrowed annular space between the inner surface of the centering ring with the coils of the field coil and the shaft at the entry point under the frontal part of the gas coil cooling coil. When approaching the end of the rotor barrel, the space between the inner surface of the coils and the shaft increases with a general decrease in gas flow. In this regard, in the narrowed zone of the gas inlet under the frontal part of the winding, a dynamic component of the gas flow appears, leading to an uneven distribution of the gas flow through the radial channels. The narrowed entrance space under the frontal parts of the rotor winding also limits the total flow rate of the cooling coil of gas entering under the frontal part and into the sub-groove channels, which can be an obstacle to further increase the turbogenerator power in the same dimensions.

Задачей настоящей полезной модели является устранение указанного недостатка.The objective of this utility model is to eliminate this drawback.

Технический результат достигается тем, что в роторе турбогенератора с газовым охлаждением, содержащем вал, бандажные кольца, обмотку возбуждения, состоящую из катушек, разделенных в лобовых частях изоляционными распорками с радиальными вентиляционными каналами, соединяющими полости с различной конусностью, между внутренней конической поверхностью катушек и валом ротора, и полость между наружной конической поверхностью катушек и внутренней конической поверхностью бандажных колец, полость между внутренней поверхностью катушек и валом образует раздаточный канал, поперечное сечение которого постепенно уменьшается в направлении от центрирующего кольца к торцу бочки ротора.The technical result is achieved by the fact that in the rotor of a gas-cooled turbogenerator containing a shaft, retaining rings, an excitation winding, consisting of coils separated in the frontal parts by insulating spacers with radial ventilation channels connecting the cavities with different tapers between the inner conical surface of the coils and the shaft rotor, and the cavity between the outer conical surface of the coils and the inner conical surface of the retaining rings, the cavity between the inner surface of the coils and shaft m forms a dispensing channel, the cross section of which gradually decreases in the direction from the centering ring to the end of the rotor barrel.

На фигуре изображен продольный разрез ротора турбогенератора в зоне лобовых частей обмотки.The figure shows a longitudinal section of the rotor of the turbogenerator in the area of the frontal parts of the winding.

Ротор турбогенератора содержит вал 1, катушки 2 обмотки возбуждения. Бандажное кольцо 3 охватывает лобовые части катушек 2 обмотки возбуждения, которые разделены между собой изоляционными распорками 4 с выполненными в них радиальными вентиляционными каналами 5. Лобовые части катушек 2 обмотки возбуждения имеют форму усеченного конуса 6. Между внутренней поверхностью бандажного кольца 3 и наружной поверхностью катушек 2 обмотки возбуждения образована полость со сборными каналами 7, а между внутренней поверхностью катушек 2 обмотки возбуждения и валом 1- полость 8, образующая раздаточный канал и соединенная радиальными вентиляционными каналами 5 с полостью 7.The turbogenerator rotor comprises a shaft 1, coils 2 of the field winding. The bandage ring 3 covers the frontal parts of the coils 2 of the field winding, which are separated by insulating spacers 4 with radial ventilation channels 5. The frontal parts of the coils 2 of the field coil have the shape of a truncated cone 6. Between the inner surface of the bandage ring 3 and the outer surface of the coils 2 the field winding is formed a cavity with prefabricated channels 7, and between the inner surface of the coils 2 of the field winding and the shaft 1 is a cavity 8, forming a transfer channel and connected p dially ventilation ducts 5 with cavity 7.

Лобовые части катушек обмотки 2 отогнуты к оси вращения ротора таким образом, что поперечное сечение полости со сборными каналами 7 увеличивается в направлении движения газа в ней по мере увеличения поступления газа из радиальных вентиляционных каналов 5. К торцу лобовой части обмотки 2 прилегает центрирующее кольцо 9 с выходными отверстиями 10 увеличенного сечения. В полости 8 наружная поверхность вала 11 расположена The frontal parts of the coils of the winding 2 are bent to the axis of rotation of the rotor in such a way that the cross section of the cavity with the collection channels 7 increases in the direction of gas movement in it with increasing gas supply from the radial ventilation channels 5. A centering ring 9 is attached to the end of the frontal part of the winding 2 s output holes 10 of an enlarged section. In the cavity 8, the outer surface of the shaft 11 is located

под углом к оси вращения таким образом, что между внутренней поверхностью катушек и валом поперечное сечение полости 8 уменьшается в направлении движения газа в ней по мере поступления его из полости 8 в радиальные вентиляционные каналы 5 между катушками. При этом в зоне входа газа в полость 8, между внутренней поверхностью центрирующего кольца 9 и наружной конической поверхностью вала, образовано кольцевое пространство 12 увеличенного сечения.at an angle to the axis of rotation so that between the inner surface of the coils and the shaft, the cross section of the cavity 8 decreases in the direction of gas movement in it as it flows from the cavity 8 into the radial ventilation channels 5 between the coils. Moreover, in the zone of gas entry into the cavity 8, between the inner surface of the centering ring 9 and the outer conical surface of the shaft, an annular space 12 of an enlarged section is formed.

В месте минимального поперечного сечения 13 у торца бочки ротора 14 вала 1 в пазах обмотки ротора выполнены подпазовые каналы 15, а в пазовой части 16 катушек обмотки 2 -радиальные вентиляционные каналы 17 и 18 в катушках 2 обмотки ротора и клиньях 19 ротора.In the place of the minimum cross section 13 at the end of the barrel of the rotor 14 of the shaft 1, sub-grooves 15 are made in the grooves of the rotor winding, and radial ventilation channels 17 and 18 in the rotor winding coils 2 and the rotor wedges 19 are made in the groove part of the 16 winding coils 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

При вращении ротора охлаждающий поток газа через увеличенное входное пространство 12 направляется в полость 8 и далее в радиальные вентиляционные каналы 5, а оттуда в сборные каналы полости 7. Благодаря постепенно уменьшающемуся поперечному сечению полости 8 от места входа охлаждающего газа в увеличенное входное пространство 12 до торца бочки ротора 14 с минимальным поперечным сечением 13, основная часть потока газа поступает к катушкам 2 обмотки возбуждения равномерно через радиальные вентиляционные каналы 5 и далее через постепенно увеличивающееся поперечное сечение полости 7 выбрасывается из выходных отверстий 10 центрирующего кольца 9 наружу в воздушный зазор генератора. Оставшаяся часть потока газа, пройдя полость 8 до торца бочки ротора 14 поступает в подпазовые каналы 15 через минимальное поперечное сечение 13, а оттуда через радиальные вентиляционные отверстия 17 и 18 в катушках и клиньях выбрасывается в воздушный зазор турбогенератора.When the rotor rotates, the cooling gas flow through the enlarged inlet space 12 is directed into the cavity 8 and then into the radial ventilation channels 5, and from there into the collection channels of the cavity 7. Due to the gradually decreasing cross section of the cavity 8 from the point of entry of the cooling gas into the enlarged inlet 12 to the end rotor barrels 14 with a minimum cross-section 13, the main part of the gas flow enters the coils 2 of the field winding evenly through the radial ventilation channels 5 and then gradually increase vayuscheesya cross-section of the cavity 7 is ejected from the outlet openings 10 of the centering ring 9 out into the air gap of the generator. The remaining part of the gas stream, passing through the cavity 8 to the end of the barrel of the rotor 14 enters the sub-groove channels 15 through the minimum cross section 13, and from there through the radial ventilation holes 17 and 18 in the coils and wedges are thrown into the air gap of the turbogenerator.

Увеличение поперечного сечения входного пространства между внутренней поверхностью центрирующего кольца и наружной поверхностью вала позволяет увеличить общий расход газа, поступающего на охлаждение катушек обмотки возбуждения, а выполнение раздаточного канала полости The increase in the cross section of the input space between the inner surface of the centering ring and the outer surface of the shaft allows you to increase the total gas flow to the cooling coils of the field winding, and the implementation of the transfer channel of the cavity

между внутренней поверхности катушек и валом, постепенно сужающимся в направлении от центрирующего кольца к бочке ротора, позволяет распределить равномерно потоки охлаждающего газа по катушкам через радиальные вентиляционные каналы.between the inner surface of the coils and the shaft, gradually tapering in the direction from the centering ring to the rotor barrel, allows you to evenly distribute the flow of cooling gas through the coils through the radial ventilation ducts.

Благодаря этому, повышается эффективность охлаждения катушек обмотки возбуждения, что повышает эксплуатационную надежность турбогенератора и позволяет увеличить его мощность в тех же габаритах.Due to this, the cooling efficiency of the field winding coils is increased, which increases the operational reliability of the turbogenerator and allows to increase its power in the same dimensions.

Claims

A gas-cooled turbogenerator rotor comprising a shaft, retaining rings, an excitation winding consisting of coils separated in the frontal parts by insulating spacers with radial ventilation channels connecting cavities with different tapers between the inner conical surface of the coils and the rotor shaft and the cavity between the outer conical surface of the coils and the inner conical surface of the retaining rings, characterized in that the cavity between the inner surface of the coils and the shaft forms a dispenser a casing whose cross section is gradually decreasing in the direction from the centering ring to the end of the rotor barrel.