Непосредственное водородное охлаждение генераторов.
При непосредственном водородном охлаждении с целью повышения эффективности охлаждения давление водорода доведено до 0,3 – 0,5 МПа. Для охлаждения ротора турбогенераторов на практике применяют аксиальную и многоструйную радиальную системы охлаждения (последняя выполнена по принципу самовентиляции), а для охлаждения обмотки статора применяют только аксиальную систему. Охлаждение активной стали статора производят либо с использованием одноструйной (радиальной вытяжной), либо одновременно и аксиальной, и одноструйной систем охлаждения. Недостатком аксиальной системы вентиляции, при которой водород проходит или вдоль всей обмотки, или вдоль ее половины, является резкая неравномерность нагрева обмотки по длине, а также необходимость в высоконапорном компрессоре, использование которого приводит к усложнению конструкции машины и увеличению расхода энергии на охлаждение, т.е. к снижению общего КПД машины.
Многоструйная радиальная система непосредственного охлаждения сердечника статора и обмотки ротора водородом и аксиальная система непосредственного охлаждения обмотки статора водой: 1 – осевой вентилятор; 2 – водяной газоохладитель; 3 – камера высокого давления; 4 – коллектор холодной жидкости; 5 – коллектор нагретой жидкости.
На рисунке показана принципиальная схема вентиляции турбогенератора серии ТВВ, имеющего многоструйное радиальное непосредственное охлаждение сердечника статора и обмотки ротора водородом и аксиальное непосредственное охлаждение обмотки статора водой. Для осуществления многоструйного непосредственного охлаждения обмотки ротора в их газовой части имеются выфрезерованные косые встречно направленные вентиляционные каналы. Холодный газ после газоохладителей поступает в радиальные каналы сердечника статора, охлаждая активную сталь статора, а затем, пройдя через зазор машины, по косым вентиляционным каналам попадает в обмотку ротора и выходит обратно в зазор с противоположной стороны катушки. Захват водорода из зазора машины и выброс его в зазор осуществляется системой специальных отверстий (заборников), просверленных в газовых клиньях. Циркуляция газов в каналах ротора осуществляется за счет напора создаваемого вращение ротора. Забор и выброс газа секционирован по длине. Зона впуска газа в ротор совпадает с зоной выхода газа из радиальных вентиляционных каналов статора, а зона выпуска газа в зазор – с зоной входа газа в каналы статора. В лобовых частях проводники обмотки ротора полые. Благодаря этому внутри витков образуются аксиальные вентиляционные каналы, куда вентиляторами через пространство под бандажом подается водород. По торцам ротора расположены вентиляторы осевого типа с направляющими аппаратами, которые нагнетают нагретый газ в газоохладители, расположенные либо горизонтально между сердечником и корпусом статора, либо вертикально по торцам машины.
По сравнению с аксиальной системой многоструйная система охлаждения создает большую равномерность нагрева и позволяет иметь короткие участки охлаждения, которые не зависят от общей длины ротора.