Часть третья м - самообразование

41

сопротивления обмотки ротора. Однако ввиду меньшей чувствительности этих характеристик к витковым замыканиям определение по ним замыкания небольшого числа витков менее эффективно по сравнению с измерением полного сопротивления обмотки ротора.

Контроль за вибрацией турбогенераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей производится измерением амплитуды ее на крышках подшипников в трех направлениях: вертикальном, горизонтально-поперечном и горизонтально-осевом. Оценка состояния машины производится по наихудшей вибрации любого подшипника при самом неблагоприятном по вибрации режиме работы. Для турбогенераторов установлены следующие нормы оценки вибрации:

Частота вращения,	Отлично	Хорошо	Удовлетворительно
об/мин		при амплитуде вибрации, мк
1500	30	50	70
3000	20	30	50

Измерения амплитуды вибрации проводятся после монтажа, до и после капитального ремонта периодически 1 раз в 3 мес, а также при заметном увеличении вибрации. При появлении вибрации, превышающей норму, определяют ее причину.

Если проведенные измерения показали, что причина вибрации состоит в неуравновешенности масс, производится балансировка ротора, при которой определяется масса грузов, необходимая для уравновешения, и место закрепления груза на роторе. Роторы генераторов подвергаются динамической балансировке. Статической балансировкой их отбалансировать нельзя, так как при ней невозможно определить сечение ротора, в котором находится неуравновешенная масса.

Динамическая балансировка может проводиться или на станках при скорости, пониженной против номинальной, или при вращении ротора в собственных подшипниках при номинальной скорости вращения. К недостаткам балансировки на станке относится невозможность обнаружить (устранить) нежестко закрепленный небаланс или небаланс, возникающий от температурных деформаций, т. е. небаланс, появляющийся при работе агрегата на нормальной скорости вращения и в нагретом состоянии. Поэтому основным методом балансировки роторов в условиях электростанций является балансировка их в собственных подшипниках при номинальной частоте вращения.

Балансировка роторов генераторов является специфической операцией, выполняемой опытными специалистами-балансировщиками.

42

ВО П РО С Ы Э КС П Л УАТА Ц И И ЭЛ Е К Т Р О Д В И ГАТ Е Л Е Й СО Б СТ В Е Н Н Ы Х Н У ЖД

1. Общие сведения

Условные обозначения

Условное обозначение двигателей единой серии 4А имеет следующую структуру.

Например: двигатель 4АР315М4У3

4 А Х Х Х ХХХ

Х

Х Х Х

Порядковый номер серии

Тип двигателя

Исполнение по способу защиты от воздействия окружающей среды: Н – IP23; нет буквы – IP44.

Модификация основного исполнения: К – фазный ротор; Р – повышенный пусковой момент; С – повышенное скольжение.

Исполнение по материалу корпуса: А – станина и щиты из алюминия; Х – станина алюминиевая, щиты чугунные или наоборот; отсутствует буква – корпус и щиты из чугуна или стали

Высота оси вращения, мм (две или три цифры)

Установочный размер по длине станины: S – меньший; М – средний; L – больший.

Длина сердечника статора: А – меньшая; В – большая; отсутствие буквы – в данной станине сердечник одной длины Число полюсов (одна или две цифры)

Климатическое исполнение

Категория размещения

43

По способу защиты двигателя от воздействия окружающей среды существуют различные формы исполнения. По ГОСТ 17494 – 72 для защиты электрических машин существует 15 исполнений от IP00 до IP56. Для двигателей 0,4 кВ – две основные степени защиты: IP23 и IP44. Первая цифра от 0 до 6 указывает на защиту персонала от соприкосновения и попадания посторонних предметов внутрь машины, а вторая (от 0 до 8) – на степень защиты от попадания воды. Например:

 исполнение IP23 – защита двигателя от проникновения внутрь корпуса твердых тел диаметром более 12 мм и капель дождя под углом до 60 к

вертикали;

 исполнение IP44 – защита двигателя от проникновения внутрь корпуса твердых тел размером более 1 мм и от брызг, летящих в любом направлении.

Климатическое исполнение:

У – для районов с умеренным климатом;

УХЛ – для районов с холодным климатом;

Т – для районов с тропическим климатом;

О – для всех районов на суше;

ОМ – для морских судов с неограниченным районом плавания;

М – для районов с умеренным холодным морским климатом;

В – на суше и на море для всех макроклиматических районов. Категория размещения:

1 – открытый воздух;

2 – закрытое помещение с температурой и влажностью не

отличающихся от наружного;

3 – закрытое помещение, в котором температура и влажность

существенно меньше чем на открытом воздухе;  4 – помещение с искусственно регулируемыми

климатическими условиями;

5 – закрытое помещение с повышенной влажностью, в котором

происходит частая конденсация влаги на стенах и потолке и возможно длительное наличие воды.

2.Условия работы электродвигателей собственных нужд и предъявляемые к ним требования

Правильная эксплуатация электродвигателей собственных нужд (с. н.) требует учета особенностей работы механизмов, приводимых в движение двигателями, а также условий работы электродвигателей по температуре и загрязненности окружающего воздуха. Рассмотрим эти условия применительно к тепловой электростанции.

Электродвигатели топливоподачи на электростанциях, работающих на твердом топливе, обслуживают механизмы разгрузки, транспортировки, дробления и распределения топлива по бункерам котельной. Топливоподача

44

начинается, с разгрузочных устройств, принимающих топливо, и заканчивается бункерами котельной. При полном заполнении бункеров запас топлива в них обеспечивает работу станции на несколько часов. Поэтому кратковременная остановка механизмов топливоподачи не отражается немедленно на технологическом процессе производства энергии. Кроме того, для обеспечения надежности в топливоподаче обычно предусматриваются два параллельных пути подачи топлива с возможностью взаимного резервирования отдельных элементов этих путей.

Из сказанного следует, что нет необходимости в самозапуске двигателей топливоподачи при их остановке из-за снижения напряжения в питающей сети. Нет необходимости также в автоматическом вводе резервных элементов или второго параллельного пути при каком-либо повреждении одного из элементов топливоподачи. Однако при остановке одного из звеньев системы необходимо немедленно остановить все предшествующие по ходу процесса звенья для того, чтобы предупредить возможный завал топливом остановившегося звена. С этой целью пусковые устройства двигателей топливоподачи взаимно блокируются. При отключении одного из пусковых устройств его вспомогательные контакты действуют на отключение предшествующего пускового устройства против хода производственного процесса. Эта же система блокировки обеспечивает необходимую последовательность пуска двигателей.

Мощность электродвигателей, применяемых на топливоподаче, в сравнении с двигателями котлоагрегатов и турбин невелика. Наиболее крупными являются двигатели дробилок. Но и их мощность, как правило, не превышает 200—300 кВт, и только на наиболее мощных электростанциях (1 200 МВт и выше) она достигает 900—1 250 кВт.

Наиболее подходящими для топливоподачи являются короткозамкнутые двигатели. Исключение составляют грейферные краны и углеперегружатели, где приходится применять двигатели с фазными роторами или двигатели постоянного тока, Условия работы двигателей в отношении запыления являются тяжелыми, поэтому они выбираются в закрытом исполнении [типа АО(обдуваемые), АЗ(закрытые), АП(продуваемые)], а при топливе, дающем взрывоопасную пыль, во взрывоопасном исполнении.

Электродвигатели пылеприготовления обслуживают систему размола топлива и подачу пыли в топку. В систему пылеприготовления входят питатели сырого угля, мельницы, мельничные вентиляторы, шнеки и питатели пыли. Все эти механизмы приводятся в действие электродвигателями и составляют производственную цепочку, которая так же нуждается в блокировке, как и звенья топливоподачи. При наличии промежуточных или центральных бункеров пыли остановка любого из механизмов, за исключением питателей пыли и мельничных вентиляторов, не вызовет немедленной остановки котла, так как вследствие наличия в промежуточном бункере запаса пыли котел может продолжать работать. Все двигатели выбираются асинхронными, кроме двигателей питателей пыли. Питатели пыли для обеспечения регулировки

45

производительности, как правило, приводятся в движение электродвигателями постоянного тока. Остальные механизмы пылеприготовления не нуждаются в регулировании частоты вращения. При мощных котлах с большой паропроизводительностью возможно применение для привода шаровых мельниц синхронных электродвигателей, что представляется желательным из-за тяжелых пусковых условий.

В связи с наличием промежуточных бункеров готовой пыли для электродвигателей пылеприготовительнои системы, за исключением мельничных вентиляторов и пылепитателей, нет необходимости в немедленном самозапуске после внезапной остановки, вызванной, например, к. з. во внешней сети. Условия работы электродвигателей системы пылеприготовления в ряде случаев тяжелее, чем двигателей топливоподачи, так как кроме загрязненной среды на них оказывает влияние и высокая температура. Поэтому двигатели выбираются тех же модификаций.

Электродвигатели тягодутьевых устройств обеспечивают работу дымососов, отсасывающих из топки газы, образующиеся при сгорании топлива и создающие разряжение в топке, и в е н т и л я т о р о в в т о р и ч - н о г о в о з д у х а (дутьевых вентиляторов), подающих воздух в топку. Остановка дымососа или вентилятора приводит либо к прекращению работы котла, если на котле установлено по одному вентилятору и дымососу, либо к снижению его паропроизводительности до 70%, если установлены два вентилятора и два дымососа на каждый котел. Пусковые устройства двигателей тягодутьевых устройств блокируются между собой так, чтобы при отключении последнего дымососа отключались дутьевые вентиляторы, а отключение дутьевых вентиляторов вызывало бы остановку мельничных вентиляторов. В противном случае в топке котла может образоваться взрывоопасная газовая смесь. Производительность вентиляторов и дымососов регулируется обычно направляющими аппаратами, однако в ряде случаев применяются более экономичные регулирующие устройства, например гидравлические муфты. Изменение частоты вращения без дополнительных потерь дает применение многоскоростных двигателей, представляющих собой короткозамкнутые асинхронные двигатели с переключением обмотки статора на разное число пар полюсов.

На современных мощных котлах для привода дымососов и вентиляторов, устанавливаемых зачастую на открытом воздухе, применяются электродвигатели типа ДАЗО (двигатель асинхронный, закрытый, обдуваемый). Двухскоростные двигатели этого типа имеют две самостоятельные обмотки статора на разные частоты вращения. При малой производительности котла включена обмотка, дающая низшую (первую) частоту, а обмотка высшей (второй) частоты отключена, при большой – наоборот.

Выключатели обеих обмоток сблокированы таким образом, что включение обмотки второй частоты возможно только при условии отключения выключателя первой частоты, и наоборот. Дымососные

46

установки являются одним из крупных потребителей энергии на собственные нужды, так что экономия энергии, достигаемая регулированием частоты вращения при нагрузках, пониженных против номинальной, оправдывает усложнение устройств привода и их удорожание.

Так как остановка двигателей тягодутьевых устройств приводит к нарушению нормального режима станции, то предусматривается их самозапуск после кратковременных глубоких посадок или при исчезновении напряжения на шинах собственных нужд. При длительном исчезновении или глубокой посадке напряжения должны отключаться от защиты минимального напряжения двигатели дутьевых вентиляторов и вслед за ними от блокировки двигатели мельничных вентиляторов и пылепитателей, так как их одновременное включение после длительного исчезновения напряжения, когда факел в топке котла успевает погаснуть, может привести к взрыву в котле.

Двигателям тягодутьевых устройств, устанавливаемым в помещении, часто приходится работать в условиях высоких температур окружающего воздуха. Для обеспечения нормального срока службы двигателей в этих случаях обычно применяются двигатели в закрытом исполнении с дополнительным обдувом или подводом холодного воздуха.

Подвод холодного воздуха, забираемого чаще всего снаружи, осложняет обслуживание двигателей, так как при резких изменениях температуры наружного воздуха приведет к отпотеванию обмотки. Если отпотевание не будет замечено, то при включении двигателя в работу может произойти пробой его обмотки. Двигатель может повредиться также из-за случайного попадания пара или воды в короба. Поэтому, когда нет крайней необходимости в подводе воздуха к двигателям по коробам, целесообразно от него отказаться.

Электродвигатели питательных насосов. Питательные насосы подают воду в котлы. Даже кратковременный (на 10—30 с) перерыв в работе этих насосов может привести к аварии котла. Поэтому для блочных котлов предусматривается двухили трехкратный резерв по питательным агрегатам. На случай отключения работающих питательных насосов или снижения давления питательной воды в магистральных трубопроводах по какой-либо другой причине предусмотрен автоматический пуск (АВР) резервных питательных насосов.

На крупных электростанциях с высоким давлением мощность двигателей питательных насосов достигает нескольких тысяч киловатт. Такие двигатели снабжаются замкнутым охлаждением. Как правило, мощные питательные насосы имеют частоту вращения 3 000 об/мин и для их вращения раньше устанавливались электродвигатели типа ATM (асинхронный турбомотор). В настоящее время вместо снятых с производства двигателей типа ATM на питательных насосах устанавливаются двигатели типа АТД (асинхронный трехфазный двигатель). На питательных насосах блоков 300 МВт применяются асинхронные двигатели мощностью 8 МВт с водяным охлаждением

47

короткозамкнутой обмотки ротора. В некоторых установках для привода питательных насосов начали применяться синхронные двигатели.

Электродвигатели конденсатных насосов приводят в движение насосы,

откачивающие конденсат из конденсаторов турбин и подающие его в деаэраторы. При остановке конденсатного насоса конденсат начнет заполнять конденсатор, что повлечет за собой недопустимое снижение вакуума и необходимость остановки турбины. Для избежания этого устанавливаются два конденсатных насоса. При остановке работающего насоса можно успеть пустить резервный насос от руки прежде, чем наступит заметное ухудшение вакуума. Однако для большей надежности предусматриваются самозапуск их и автоматическое включение резервного насоса.

Для конденсатных насосов наряду с асинхронными двигателями с горизонтальным расположением ротора применяются вертикальные двигатели типа АВ (асинхронный вертикальный), а также типов ДВДА, ВАЗ, АВКА, АВСМ – все вертикальное исполнение, АОУ 4АОВ.

Электродвигатели циркуляционных насосов относятся к числу ответственных. Их отключение влечет за собой срыв вакуума и аварийный останов турбин. Поэтому должен быть обеспечен их самозапуск и АВР.

Турбины снабжаются циркуляционной водой по индивидуальной или централизованной схеме. В первом случае каждая турбина имеет свой трубопровод, в который вода подается одним или двумя насосами.

На циркуляционных насосах наряду с обычными двигателями применяются двигатели типа ВДН (вертикальные двигатели наружной установки).

Электродвигатели сетевых насосов обеспечивают потребителей горячей водой. Требования к непрерывности работы этих агрегатов зависят от характеристики потребителей. Теплофикационная бытовая нагрузка допускает кратковременные перерывы без существенных последствий для теплоснабжения, если при этом не повышается давление в обратных магистралях до величины, угрожающей разрывом нагревательных приборов из-за большой разницы в отметках участков теплосети. В этом случае элекродвигатели сетевых насосов не требуют самозапуска и могут отключаться при глубоких посадках напряжения от защиты минимального напряжения для облегчения самозапуска более ответственных двигателей.

На теплофикационных турбинах, работающих только на сетевой воде, сетевые насосы выполняют функцию циркуляционных насосов. В некоторых случаях сетевые насосы прокачивают воду через водогрейные (пиковые) котлы. В этих случаях требования к электродвигателям сетевых насосов в части надежности работы, самозапуска, АВР такие же, как и к двигателям циркуляционных насосов. На мощных сетевых насосах устанавливаются электродвигатели типа АТД-1600.

48

Помимо перечисленных насосов и вентиляторов на станции имеется большая группа механизмов меньшей мощности, значение бесперебойной работы которых также велико. К таким механизмам относятся:

насосы газоохлаждения генераторов, маслонасосы водородного охлаждения и турбин, валоповоротное устройство турбин,

насосы, подающие воду на охлаждение подшипников, двигатели-генераторы питателей пыли, резервные возбудители,

насосы и вентиляторы охлаждения трансформаторов, пожарные насосы и ряд других механизмов.

По этой группе механизмов предусматривается автоматическое включение (АВР) механизмов, находящихся в резерве. При аварийных положениях должен обеспечиваться самозапуск таких механизмов.

К весьма ответственным относятся такие потребители как сборки питания электроприводов задвижек и приборов тепловой автоматики.

Среди прочих механизмов станции имеются менее ответственные механизмы, которые допускают перерыв в работе, не вызывая нарушения нормального режима.

3. Элементы конструкции двигателей

Корпус статора выполняется неразъемным и крепится лапами к фундаментной плите. В корпус статора у двигателей закрытого исполнения могут быть встроены воздухоохладители, электронагреватели и отдельные вентиляторные агрегаты небольшой мощности. В зоне лобовых частей двигателей ATM выполняются смотровые люки, у двигателей АТД-8000 в корпусе статора имеется пять окон, обеспечивающих доступ к гидравлическим соединениям водяной системы охлаждения статора к болтам крепления, которые закрыты заглушками.

Сердечники статоров асинхронных и синхронных двигателей набираются из пакетов штампованных листов или сегментов среднелегированной электротехнической стали толщиной 0,5 мм, изолированных лаком для уменьшения потерь в стали. Собранные пакеты листов разделены изоляционными прокладками и спрессованы изолированными стяжными шпильками или болтами. У двигателей АТД-8000 между пакетами стали установлены охлаждающие сегменты, по которым циркулирует вода. Активная сталь удерживается в спрессованном состоянии стальными шпильками и нажимными кольцами из чугуна.

В зависимости от выбранной системы вентиляции сердечник состоит из разного количества пакетов, разделенных дистанционными распорками, образующими вентиляционные каналы.

Обмотки статоров двигателей выполняются многопроводными или стержневыми, одноили двухслойными и имеют изоляцию класса А или

49

непрерывную класса В (компаундированную). Для измерения температур обмотки и активной стали у мощных двигателей в пазы статора закладываются терморезисторы, данные дистанционного измерения температур выводятся на блочные и групповые щиты управления. В пазовой части обмотки статора закрепляются гетинаксовыми клиньями, изолированные бандажные кольца для крепления лобовых частей обмотки статора устанавливаются при вылете

лобовых частей более	200 мм.	Обмотки статоров могут иметь три или
шесть выводных концов.
Ротор. Сердечник ротора		асинхронных двигателей набирается также

из штампованных, изолированных друг от друга пленкой изоляционного лака листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы имеют круглые отверстия для аксиальной (осевой) циркуляции охлаждающего воздуха. У двигателей больших габаритов пакеты разделены дистанционными распорками, образующими радиальные вентиляционные каналы.

Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронных двигателей небольшой мощности выполняется литой алюминиевой, когда вместе со стержнями отливаются короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки. У мощных двигателей ATM, АТД, АДНЗ, ДАЗО и др. стержни обмотки ротора изготавливаются из латуни, а короткозамыкающие кольца – из меди. Роторы, явнополюсных и неявнополюсных синхронных двигателей выполняются различными. У всех явнополюсных синхронных двигателей ротор состоит из остова с закрепленными на нем сердечниками полюсов. У быстроходных двигателей остов (или магнитный обод) выполнен шихтованным из толстых листов стали или изготовлен вместе с валом.

Обмотка возбуждения синхронных явнополюсных двигателей состоит из отдельных катушек, насажанных на сердечники полюсов. Пусковая короткозамкнутая обмотка образуется круглыми медными или латунными стержнями, пропущенными в специальные отверстия, имеющиеся в башмаках полюсных сердечников. Стержни с обеих сторон приварены к двум медным короткозамыкающим сегментам. Все сегменты полюсов соединены между собой и образуют по одному непрерывному кольцу с каждой стороны ротора. Такая конструкция обеспечивает возможность асинхронного пуска синхронных двигателей (см. ниже).

Ротор неявнополюсных синхронных двигателей СТМ и СТД выполнен по аналогии с турбогенераторами из цельной стальной поковки. В бочке ротора выфрезерованы пазы, в которые укладывается обмотка возбуждения. Бандажи таких роторов насажены на центрирующие кольца в горячем состоянии. Двигатели СТМ и СТД не имеют специальной пусковой обмотки в конструкции ротора, так как ее роль в процессе асинхронного пуска выполняет массивная бочка ротора.

Системы охлаждения. Подавляющее большинство двигателей охлаждается воздухом. Различные системы вентиляции электродвигателей приведены на рисунке.

50

Передача тепла от меди через изоляцию непосредственно охлаждающему воздуху происходит только в лобовых, частях обмоток статора, передача тепла от обмоток в пазовой части происходит сначала через изоляцию стали, а затем уже

кохлаждающему воздуху, циркулирующему в вентиляционных каналах.

Удвигателей с водяным охлаждением обмотка ротора и сталь статора охлаждаются водой непосредственно.

Естественное воздушное (рис.15,а) охлаждение машин малой мощности выполняется за счет развитой поверхности корпуса . Двигатели средней и большой мощности имеют принудительную циркуляцию охлаждающего воздуха внутри активных частей статора и ротора.

Система внутренней вентиляции выполняется в зависимости от конструкции двигателей радиальной, аксиальной (осевой), тангенциальной или смешанной. Необходимый расход охлаждающего воздуха обеспечивается установленными на валу ротора вентиляторами.

Рис.15. Системы охлаждения двигателей

В конструкции двигателей с радиальной системой (рис.15,б) вентиляции воздух забирается извне через отверстия в подшипниковых щитах с обеих сторон, обдувает лобовые части машины и наружную поверхность магнитопровода статора, после чего выбрасывается через специальные отверстия в средней части корпуса статора.