SU813596A1 - Устройство подвода и отвода охлаж-дАющЕй жидКОСТи - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электромаши- нестроению и можег быть использовано гфеимущественно в крупных вертнкальньвс электрических машинах с жидкостным, в частности вод ным охлаждением обмотки pofopa. Известно устройство дл  подвода и отвода охлаждающей жидкости дл  использовани  в электрических машинах с жидкостным охлаждением .состо щее из наружной крьпики, вала дл  подвода и отвода охлаждающей жидкости, вала ротора, трубы, по которой подаетс  охладитель, и водоотводной трубы. Вал ротора спарен с ротором вертикального генератора и имеет входное отверстие дл  входа охлаждающей жидкости и выходное отверстие дл  отвода охлаждающей жидкости, внутренний цилиндр, который закрек  ётс  с помощью опорного элемента и раздел ет каналы дл  отвода и подвода охлаждающей жидкости tl. Однако, такое конструктивное исиолнение устройства дл  подвода и отвода охлаждающей жидкости не обеспечивает герметизации системы охлаждени  ротора от внешней среды. Уппотнительное устройство предртвращает утечку жидкости из данного устройства , но не обеспечивают герметизации наход щейс  внутри устрсйсгва охлаждающей жидкости от наружного воздуха. В результате их взаимодействи , содержащиес  в воздухе кислсрод и углекислый газ раствор ютс  в .охлаждающей жидкости. В современных крупных электрических машинах дл  охлаждени  обмоток ротора и статора примен етс  дистиллированна  вода (дистилл г), к частоте которого гфёдъ вл юус  высокие требовани  Очейь вредно сказываетс  на работе машины также и наличие растворенного в дистил л те ки лорода и углекислого газа. Во-первых, неличие растворенных в дистилл те кислорода и углекислого газа снижает удельное электрическое сопрогивпение дистилл та что отрицательно сказы;ваетс  на работе электрической мащины. понижаетс  ее надежность. При работе его удепьное сопротивление измер етс  и под держиваетс  в пределах 20О-75кОмСМ. Дл  удалени  растворенных в дистилл те кислорода и углекислого газа он периодически п9двергаетс  химической обработке Во-вторых, растворенные в дистилл те кислород и углекислый газ способствуют вымыванию меди проводников обмоПЕси. Предположительно в результате взаимодействи  меди с водой на поверхности меди образуетс  тонка  пленка окиси меди (Сидр), котора   вл етс  достаточно прочной, не разрушаетс  водой и преп тст вует дальнейшему окислению меди. При взаимодействии же меди с растворенными в дистилл те кислородом и углекислым газом образуетс  пленка закиси меди (С«О), которал обладает невысокой про-т чностью и вымываетс  водой, вместо вымытой пгпенки образуетс  нова  и т.д. Это  вление вредно сказываетс  как на долговечности машины, так и на ее надежности . Дп  непосредственного вод ного охлаждени  обмотки статора в современных крупных электрических машинах примен етс  замкнута  система вод ного охлаждени , в которой дистилл т нигде не соприкасаетс  с.наружным воздухом. Ввиду того, что при охлаждении обмотки ротора охлаждающий дистилл т подаетс  из неподвижной системы вод ного охлаждени  во (дающийс  ротор, затруднительно создать замкнутую систему вод ного охлаж доии  обмогкн ротора, в которой дистилл т ИЦ ссшрикасалс  бы с наружным воздухом . Как в данном устройстве, так и в других использующихс  в электрических машинах, устройствах дл  подвода и отвоДа охлаждающей жидкости в ротор, охлаждающий дистилл т соприкасаетс  с наружным воздухом . Это  вл етс  основным недостатком таких устройств. Наиболее близким к данному Изобретению по технической сущности и достигаемому при исполЕ зовании результату  вл  етс  устройство дл  подвода и отвода включающей жидкости, которое имеет сбо рную камеру, образованную одним вращаю щимс  и одним неподвижным цилиндрическим элементом. Во внут ренней полости камеры концентрично валу установлен неподвижный цилиндр, наружна  поверхность которого имеет кольцевой выступ, который совместно с одним из вращающихс  кольцевых элементов при щэащении ротфа образует гидравлический затвор f2j. б 4 Однако и это техническое решение не обеспечивает герметизации системы вод ного охлаждени  ротора от наружного воздуха, поскольку сливающийс  из обмотки возбуждени  дистилл т в конечном счете попадает в камеру, внутренн   полЬсть котфой сообщаетс  с наружным воздухом ввиду негерметичности уплотнений . Кольцевой затвор, образованный кольцевым выступом и вращающимс  цилиндрическим элементом, предохран ет только от выбрасьшани  из камеры через уп.лотнение воздуха и капель жидкости, вследствие действи  на них центробежных сил. В последнее врем , при использовании такой конструкции, корпус машины заполн ют азотом под небольшим избыточным давлением (пор дка 0,1 ати). В этом случае, наход щийс  внутри корпуса машины азот во врем  ее работы не может пройти через упом нутый кольцевой затвор в камеру и далее через уплотнение выйти наружу. Но при остановке машины, ввиду отсутсти  центробежных сил, вода из камеры сливаетс  и кольцевой затвор перестает действовать. Таким образом, в данном устройстве при заполнении . корпуса машины азотом можно частично предохранить охлаждающий дистилл т от контакта с воздухом (в камере они все равно контактируют), но только во врем  работы машины. После каждой остановки машины корпус ее необходимо заполн ть азотом снова. Работа рассматриваемого узла .не измен етс  также, если ротор выполнен вертикальным. Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности. Поставленна  цель достигаетс  тем, что вращающийс  цилиндрический элемент .имеет втулку, соедин ющую его с валом и, по меньшей мере, два кольцевых уг- лубленн , расположенных на разном рассто нии от оси вращени , в одном из которых , расположенном на большем рассто нии от оси вращени , размешен выше ; упом нутьй выступ, неподвижного элемента , а между втулкой а валом образована закрыта  с одной стороны кольцева  полость , и неподвижный цилиндрический элемент снабжен втулкой, расположенной в кольцевой полости и образующей дополнительный гидравлический 3aTBqp, действующий при останове ротора. На чертеже изображено устройство дл  подвода и отвода охлаждающей жидкости дл  рогсра электрической машины, общий вид в разрезе. Устройство дл  подвода и отвода охлаждающей жидкости содержит коаксиально смонтированные подвод щую трубу i и сливную трубу 2, которые выступают из вала 3 ротсра. В подвод щую трубу 1 введен патрубок 4, герметично соединенный со стенкой камеры 5 утечки. Соединение патрубка 4 и подвод щей трубы 1 .уплотн етс  уплотнением 6. На ксжце сливной трубы 2 монт{фуетс  съемный фланец 7. Камера 5 утечки имеет сливной патрубок 8 и трубку 9 дл  подвода азота. Под камерой 5 утечки размещаетс  сливна  камера Ю, имеюща  сливной патрубок 11. Внутр сливной камеры 10 вмонтирован сваренный с ней неподвижный цилиндрический элемент 12, имеющий неподвижно соеди: - ненные с ним кольцевой выступ 13 и трубчатую втулку 14. На сливной трубе 2 герметично крепит с  втулка 15, другой конец которой герметично соедин етс  с вращающимс  цилиндрическим элементом 16, имеющим кольцевые углублени  17 и 18 и съемную крышку 19. Между внутренней поверхностькз втулки 15 и наружной поверхностью сливной трубы 2 образуетс  кольцева  полость 20, в которой распола гаетс  трубчата  втулка 14. К кольцевому углублению 17 подведена трубка 21, по которой подаетс  запирающа  жидкость. Вращающийс  цилиндрический элемент 16 размещэн внутри камеры 22 слива запирающейс  жидкости имеющей сливной патрубок 23, неподвижно закрепленной на основании 24. Дл  наблюдени ,за работой устройства и удобства монтажа устроены окна 25, Устройство работает следующим образом . Из патрубка 4 охлаждающа  жидкость подаетс  в подвод щую трубу 1 и далее обмотку возбуждени  (на чертеже не пок aania).Утечки охлаждающей жидкости, образующиес  вследствие недостаточной гер метизации уплотнени  6, собираютс  в ка мере 5 утечки и через сливной патрубок 8 поступают снова в систему охлаждени  ротора. Прошедша  через обмотку возбуждени  и охладивша ее охлаждающа  жидкость поступает в пространство между подающе трубой 1 и сливной трубой 2 и через фланец 7 сливаетс  в сливную камеру 10 откуда через сливной патрубок 11 посту пает снова в систему охлаждени  ротора. Камера 5 утечки и сливна  камера 1О посредством трубки 9 заполнены азотом при небольшом избыточном давлении (по р дка О,1 ати), что предохран ет наход щийс  внутри этих камер дистилл т от контакта с кислородом и углекислым воздуха. Наход щийс  в этих камерах азот не может выйти наружу через неподвижные соединени  ввиду того, что они выполнены герметичными. Ос.таетс  единственный возможный путь дл  выхода азота из этих камер, Это зазор между вращающимис  вместе со сливной трубой 2 фланцем 7 и концом неподвижного цилиндрическсйРО элемеита 12. Через этот зазор азот мог бы пройти в пространство между неподвижным цилиндрическим элементом 12 и сливной трубой 2 и, обойд  трубчатую втулку 14, поо- тупить в зазор между ее наружной поверх-хностью и внутренней поверхностью втулки 15 и через вращающийс  цилиндрический элемент 16 в камеру 22, котора  сообщаетс  с наружным воздухом. Но этот путь дл  азота преграждаетс  гидравлическими затворами, создающиес  с помощью запирающей жидкости, котора  подаетс  по трубе 21; В качестве запирающей жидкости мо- жет быть использована обьгчна  вода. В статическом состо нии ротора поступающа  из трубки 21 запирающа  жидкость заполн ет кольцевую камеру 2U и цилиндрический элемент 16, ее поверхность устанавливаетс  на уровне верхне- го кра  крышки 19, так что трубчата  втулка 14 погружена в ней. Азот, пройд  через зазор между фланцем 7 и концом неподвижного цилиндрического элемента 12 доходит. только до поверхности сто щей в зазоре запирающей жидкости. Чтобы пройти дальше, он. должен преодолеть сопротивление столба воды, равного длине трубчатой втулки 14. Из гидравлики известно, что столб воды, высота котсрси о равна 1О м, создает давление 1 ати. Отсюда следует, что если рабочее давление азота внутри камер 5 и 1О поддерживаетс  равным 0,1 ати, то столб запирающей вбды до жен быть не менее 1 м, т.е, при длине кольцевой камеры, равной 1,8 м,надежность i лдравлического затвора обеспечена с запасом. Во врем  работы машины ( в динами ческом СОСТОЯНИИ ротора) действует другой гидравлический затвор. Вместе с ротфом вращаютс  также и выступающие

из вала ротсра подвод ща  труба 1и сливна  труба 2j а также закрепленные на ней втулка 15 и вращающийс  цилиндрический элемент 16,

С начала вращени  запирающа  жид-п кость ыбрасьшаетс  центробежной силой из КольцеТвой полости 2О и вращающегос  цилиндрического элемента 16, она остаетс  только в кольцевых углублени х 17 и 18. Дл  облегчени  удалени  запирающей жидкости из кольцевой полости 2О центробежной силой внутреннюю поверхность втулки 15 можно выполнить с конусностью , расшир ющейс  кверху, или на внутренней цилиндрической поверхности втулки 15 и наружной цилиндрической . поверхности трубчатой втулки 14 выполнить специальную нарезку (импеллер ), Такой импеллер при номинальной частоте вращени  создает ч-5Пор, не позвол ющий зааирающей жидкости стекать в кольцевую полость 2О, с падением частоты вращени  этот напор резко снижаетс  и не преп тствует заполнению кольцевой полости 2О запирающей жидкостью.

Непрерывно поступа  из трубки 21 в кольцевое углубление 17, запирающа  жидкость переливаетс  в кольцевое углуб ление 18, затем через кра  крышки 19 сливаетс  в камеру 22 слива запирающей жидкости и через сливной патрубок 23 в систему запирающей жишсости. Така  циркул ци  необходима дл  избежани  нагрева воды пой действием трени  внутри кольцевых углублений, j

В кольцевом углублении 18 размещаетс  неподвижный кольцевой выступ 13, внешн   часть которого во врем  вращени  ротора посто нно погружена в слой жидкости, сжатой под действием цштробежной силы, образу  гидравлический затвор, преп тствующий выходу азота, Этот затвор действует во врем  вращени  ротора.

При остановке ротора с падением его частоты вращени  действие центробежных сил иа воду, наход щуюс  в кольцевых углублени х 17 и 18, ослабевает.

При некоторой частоте вращени , наход щейс  в кольцевом углублении 17, вода не удерживаетс ,) в нем действующе на нее центробежной силой, тогда она сливаетс  в кольцевую полость 2О.

При этой частоте вращени  гидравлический затвор в кольцевом углублении 18 еще действует, поскольку наход ща с  в нем вода вращаетс  на большем рассто нии от центра и, следовательно, центробежна  сила, действующа  на нее, больше

чем в кольцевом углублении 17. Пока уменьшаетс  частота вращени  до величины , при котфсй вода не удерживаетс  центробежной силой в кольцевом углублеНИИ 18, в кольцевую полость 20 поступает некоторое количество воды из трубки 21, при дальнейщем уменьшении частоты вращени  в кольцевую полость сливаетс  вода из кольцевого углублени  18.

Гидравлический затвор в кольцевом углублении 18 перестает действовать, но к этому моменту времени уже действует статический гидравлический затвср в кольцевой полости 2О. Разгерметизации устройства не происходит.

С применением предлагаемого устройства представл етс  возможность иметь в дистилл те системь охлаждени  ротора количество растворенного кислфода и углекислого газа близким к нулю, что уже достигнуто в системе охлаждени  статора ,.

Отсутствие этих примесей обеспечивает посто нство удельного электрического

сопротивлени  дистилл та, а также практически ликвидирует  вление вымывани  меди охлаждаемых проводников. Этим и обеспечиваетс  повышение надежности и долговечности машины.

На электростанци х дл  св зьтани  раствсренного кислорода и углекислого газа в охлаждающий дистилл т ввод тс  химические реагенты (гидразин, аммиак и др,). Но излишн   концентраци  их в дистилл те становитс  вредной. Поэтому , при достижении определенной концентрации химических реагентов в дистилл те, приходитс  делать его замену.

В виду того, что в предлагаемом устройстве охлаждающий дистилл т не имеет контакта с воздухом, содержание растворенного в нем кислорода и углекислого газа после первой химической обработки практически не мен етс , поэтому необходимость замены дистилл та отпадает. Это значительно облегчает услови  эксплуатации- за счет снижени  трудоемкости .

Улучшение качества дистилл та в си стеме охлаждени  ротора дает возможность объединить системы охлаждени  статора и ротора в одну-) и выполнить ее более компактной. Уменьшаетс  количество насосов, расширительных баков., вентилей , труб и Щ). Нар ду с экономией материалов , упрощаетс  также и обслуживание системы охлаждени .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство подвода и отвода охлаждающей жидкости для ротора электрической машины, содержащее установленные кон-) центрично .валу , по меньшей мере, один вращающийся и один неподвижный цилиндрический элементы, образующие · сборную камеру, причем неподвижный цилинжрический элемент имеет на наружной поверхности кольцевой выступ, образующий гидравлический затвор при вращении ротора для запирающей жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, вращающийся цилиндрический элемент имеет втулку, соединяющую его с валом, и, по меньшей мере, два кольцевых углубления, распо10 ложенных на разном расстоянии от оси вращения, в одном из которых, расположенном на большем расстоянии от оси вращения, размещен вышеупомянутый 5 выступ неподвижного элемента, а между втулкой и валом образована закрытая с одной стороны кольцевая полость, и неподвижный цилиндрический элемент снабжен втулкой, расположенной в кольцевой полости и образующей дополнительный гидравлический затвор, действующий при останове ротора.