Roman KROK1>, Roman MIKSIEWICZ2*
OCENA MOŻLIWOŚCI PODWYŻSZENIA MOCY TURBOGENERATORA 500 MW Streszczenie. W artykule przedstawiono model cieplny oraz wyniki obliczeń turbogeneratora o mocy 500 MW z bezpośrednim zabierakowym systemem wentylacji. W oparciu o przeprowadzoną analizę wyników obliczeń i pomiarów określono stopień wykorzystania cieplnego uzwojeń.
Przedstawiono propozycję zmiany konstrukcji uzwojenia wzbudzenia w celu zmniejszenia maksymalnego przyrostu temperatury. Bazując na wynikach obliczeń cieplnych dla zaproponowanych zmian konstrukcyjnych uzwojenia wirnika wykazano, że możliwe jest zwiększenie mocy generatora do 540 MW.
ESTIMATION OF POSSIBILITIES OF INCREASE IN 500 MW TURBOGENERATOR POWER
Summary. The paper presents the thermal model and the calculation results of 500 MW turbogenerator with diagonal direct system of ventilation. Basing on the analysis of the calculation and measurement results the winding thermal factor is determined. The proposal of the excitation winding construction change in order to decrease the maximum temperature rise is presented.
Basing on the thermal calculation results for the suggested construction changes of the rotor winding the possibility of increase in the turbogenerator power up to 540 MW is shown.
Key words: turbogenerators, thermal calculations, thermal equivalent diagrams
1. W S TĘP
W ostatnim okresie obserw uje się zainteresowanie elektrow ni zawodowych powiększeniem mocy eksploatow anych turbogeneratorów. M oc turbin napędzających turbogeneratory m ożna, przez wprow adzenie niew ielkich zm ian, zw iększyć od 5% do 15%. Jedynym elem entem ograniczającym zw iększenie m ocy bloku je s t turbogenerator. W turbogeneratorach dużej m ocy m aksym alne przyrosty tem peratury s ą zbliżone do dopuszczalnych i nie ma m ożliwości zwiększenia mocy znam ionow ych bez dokonania zm ian konstrukcyjnych, um ożliwiających obniżenie m aksym alnych przyrostów tem peratury lub zastosow anie izolacji wyższej klasy. W ykonanie dokładnych obliczeń cieplnych stanow i w ię c podstawę do analizy różnych rozwiązań konstrukcyjnych.
Prezentow ane w literaturze [1, 5, 6] m odele cieplne w irnika z bezpośrednim zabierakowym system em w entylacji opracow ano przy założeniu, że tem peratury wydzielonych elem entów nie zm ie niają się w obrębie swoich przekrojów poprzecznych i s ą równe średnim tem peraturom w tych przekrojach. M odele te opracow ano przy pom inięciu przepływu ciepła pomiędzy prętami elem entarnym i pom ijając strum ień ciepła przepływający z prętów do odkuwki wirnika. Ze względu na to, że izolacja żłobkowa uzwojenia wzbudzenia je s t bardzo cienka, założenie to w sposób istotny wpływa na obniżenie dokładności obliczeń.
Z nalezienie rozw iązań um ożliwiających obniżenie m aksym alnego przyrostu tem peratury stało się m ożliw e dzięki opracowaniu m odelu cieplnego w irnika z zabierakowym system em chłodzenia, który um ożliwia uw zględnienie przepływu ciepła w uzwojeniu i m edium chłodzącym.
W opracow anym m odelu łącznie potraktowano pręty uzwojenia oraz strugi gazu przepływającego w kanałach chłodzących. T aki m odel cieplny pozwala w yznaczyć rozkłady tem peratur w prętach uzwojenia zarów no w kierunku aksjalnym , ja k i w kierunku radialnym. W oparciu o opracowany przy tych założeniach m odel cieplny w irnika turbogeneratora 200 M W (również z zabierakowym system em w entylacji) [2] w ykonano obliczenia, które zostały zweryfikow ane pomiarowo, dając
11 Dr inż. Katedra Maszyn i Urządzeń Elektrycznych, Politechnika Śląska, Gliwice ul. Akademicka 10a tel, fax: 237-1447, e-mail: r_krok@kmiue.elektr.polsl.gliwice.pl
21 Dr inż. Katedra Maszyn i Urządzeń Elektrycznych, Politechnika Śląska, Gliwice ul. Akademicka 10a tel, fax: 237-1447, e-mail: r_miks@kmiue.elektr.polsl.gliwice.pl
zadow alające w yniki. O bliczenia te wykazały, że najwyższe tem peratury w ystę p u ją w pręcie położonym bezpośrednio pod klinem i w obliczeniach bardziej przybliżonych je s t uzasadnione, żeby w zią ć pod uwagę tylko ten pręt.
W ąrtykule, na podstawie m odelu cieplnego opracowanego dla wirnika generatora 200 MW, przygotow ano m odel dla w irnika turbogeneratora o m ocy 500 MW, zam ieszczono w yniki obliczeń cieplnych tego w irnika w w ersji fabrycznej. Do w eryfikacji w yników obliczeń cieplnych wykorzystano zm ierzone przez producenta generatora średnie przyrosty tem peratury uzwojeń.
W oparciu o analizę obliczonego pola tem peratury opracowano propozycję zmian konstrukcyjnych prow adzących do obniżenia m aksym alnego przyrostu tem peratury.
Dla zaproponow anych zm ian w ykonano obliczenia cieplne w irnika przy obciążeniu generatora m o cą 500 MW, następnie zaś przy zw iększeniu m ocy do 540 M W (przy zachow aniu znam ionow ego w spółczynnika m ocy). Dla obydwu stanów pracy określono m aksym alny i średni przyrost te m peratury uzwojenia wzbudzenia.
2. M O D E L C IEP LN Y I M ETO D A O BLIC ZEŃ PO LA TEM PER A TU R Y W WIRNIKU Z Z A B IE R A K O W Y M SYSTEM EM CH ŁO D ZEN IA
2.1. O p is b e z p o ś re d n ie g o z a b ie ra k o w e g o s y s te m u w e n ty la c ji w irn ik a
środek beczki wirnika część żło b k o w a
uzw ojeń środek część Czołowa !“ mfc
połączeń * . . beczki czołowych UZWOjen wirnika
Rys.2. Przekrój poprzeczny żłobka wirnika turbogene
ratora o mocy 500 MW Fig.2. Cross section of the rotor
slot of 500 MW turbogenerator rotor
Rys.1. Zabierakowy bezpośredni system wentylacji wirnika Fig. 1. Direct diagonal system of rotor ventilation
Dla zabierakow ego [6] systemu w entylacji w irnika (rys.1) chłodzenie części żłobkowej uzwojenia wzbudzenia odbywa się za p om ocą skośnych kanałów, którym i przepływa m edium chłodzące, om yw ając pręty uzwojenia wzbudzenia z dwóch stron. Przez otwory w lotow e w klinach żłobkow ych m edium chłodzące przedostaje się ze szczeliny pomiędzy stojanem a wirnikiem generatora do kanałów położonych po jednej stronie prętów uzwojenia wzbudzenia, a następnie po dnie żłobka wirnika przepływa do kanałów znajdujących się po drugiej stronie prętów, skąd przechodzi do szczeliny przez otwory w ylotow e w klinach. M edium chłodzące dopływa i odpływa w części żłobkowej strefam i położonym i na przem ian w zdłuż całej długości beczki wirnika.
W części czołowej uzwojenia wzbudzenia w każdym pręcie w ykonane s ą po dwa kanały podłużne. M edium chłodzące przepływa przez kanały w w ale w irnika pod kołpak, następnie przez kanały w częściach czołowych prętów, skąd wypływa otworam i w klinach skrajnej strefy w irnika oraz kanałam i w osi dużego zęba.
Kształt żłobka wirnika turbogeneratora o m ocy 500 MW przedstaw iono na rys.2. Ż łobek ten w części zaw ierającej uzwojenie
ma Kształt trapezowy, zaś wysokości wszystkich prętów uzwojenia są jednakowe. Tego typu ukształtow anie uzwojenia powoduje, że gęstości prądu w poszczególnych prętach są różne.
Najm niejsza je s t gęstość prądu w pręcie położonym bezpośrednio pod klinem , największa zaś w pręcie znajdującym się na dnie żłobka. Z powodu zastosow ania dwóch rodzajów cewek o różnej liczbie zw ojów w wirniku w ykonane są dwa rodzaje żłobków różniących się wysokością. Cewka wewnętrzna, o najkrótszych połączeniach czołowych (nr 1), zawiera 5 zwojów, zaś pozostałe cewki (nr 2-^-9) za w ierają 8 zwojów.
2.2. M o d e l c ie p ln y i m e to d a o b lic z e ń p o la te m p e ra tu ry
M odel cieplny w irnika turbogeneratora z zabierakow ym systemem chłodzenia powinien um ożliwić w yznaczenie rozkładu tem peratur w elem entarnych prętach uzwojenia zarówno w kierunku aksjalnym , ja k i radialnym . W wirniku z zabierakowym system em chłodzenia część gazu chłodzącego uzwojenie przepływa w kanałach aksjalnych (w części czołowej uzwojenia), część zaś w kanałach aksjalno-radialnych (w części żłobkowej). M odel cieplny musi w ięc obejm ować obie strugi gazu i uw zględniać zjaw iska unoszenia ciepła w strugach gazu oraz nagrzewania się medium chłodzącego, przepływającego w kanałach na skutek odbierania ciepła z powierzchni prętów uzwojenia.
W m odelu uw zględniono strum ienie ciepła przepływające pomiędzy prętam i elem entarnym i oraz z prętów do odkuwki wirnika. O bliczenie rozkładu przyrostów tem peratury w prętach elem entarnych oraz w strugach gazu pozwoliło określić m aksym alny przyrost tem peratury uzwojenia oraz zlokalizow ać m iejsce, w którym on występuje. Tego typu inform acje stały się p odstaw ą do opracowania koncepcji zmian konstrukcji uzwojenia wzbudzenia umożliwiających obniżenie m aksym alnego przyrostu tem peratury.
Przy opracowaniu m odelu cieplnego wirnika w ykorzystano metodę różnic skończonych.
Równaniom różnicowym przewodnictwa ciepła przyporządkow ano zastępcze schem aty cieplne.
Każdem u obszarowi różnicow em u odpowiada jeden w ęzeł na schem acie cieplno-elektrycznym (rys.3).
c z a s c c z o ł o w a u z w o j e n i a c z ^ s r c z l o b k o "w a u z w o j e n i a .
M
''1 l; wylot w odoru '/ \! w lot wodoru
A K
Rys.3. Zastępczy schemat cieplno-elektryczny dla zabierakowego systemu wentylacji wirnika Fig. 3. Thermal - electrical equivalent diagram for direct diagonal system of rotor ventilation
Schem at ten ze względu na sym etrię cieplną obejm uje je d n ą czwartą cewki uzwojenia wzbudzenia. Podziału na elem enty różnicowe dokonuje się w zdłuż długości pręta oraz wzdłuż
wysokości żłobka. G ęstość podziału elem entów wirnika na obszary różnicowe dobrano eksperym entalnie w taki sposób, aby uzyskać dokładność obliczeń numerycznych pola tem peratury rów ną 0.1 K. W ym a ga ło to w tym przypadku podziału prętów uzwojenia wzbudzenia na około 2000 obszarów różnicowych.
O bliczenia w ykonyw ane s ą iteracyjnie i w każdej iteracji rozw iązywany je s t układ równań algebraicznych utw orzonych na podstawie schem atu zastępczego. Ma on w tym przypadku postać:
[ A ] (j)[ 9 p] ( j ) = [ B ] ( j ) - [ P ] ( j ) , (1)
gdzie:
[P](j> ■ w e kto r m ocy cieplnych przekazywanych z rozpatrywanego j-tego pręta do prętów sąsiednich oraz do żelaza:
l P] ( i) = [ PKj) P2(j) - Pi(j) - Pn(j) i 0 ... 0 j \ (2)
[9 p ](j) = h ( j ) [ S „ ] (J) F . (3)
[A ](j) - m acierz przewodności cieplnych, [B ](j) - w ektor w ym uszeń cieplnych, [9 ](jj - w e kto r tem p e ra tu r w ęzłów reprezentujących elem entarne odcinki j-tego pręta, [3 w] (j) - w e kto r tem peratur w ęzłów reprezentujących w odór przepływ ający w kanałach
aksjalnych w j-ty m pręcie.
W celu zapew nienia m ożliw ości instalowania program u i w ykonywania obliczeń na kom puterach klasy PC opracow ano w łasny algorytm obliczeniowy [2], skracający czas obliczeń do około 40 s na kom puterze PC (266 MHz).
3. W Y N IKI O BLICZEŃ R O ZKŁAD Ó W PR ZYR O S TÓ W T EM PER A TU R W W IRNIKU T U R B O G E N E R A T O R A O M O CY 500 M W W W E R SJI FABRYCZNEJ
Na rys.4 przedstaw iono w yniki obliczeń przyrostów tem peratury w skrajnych cewkach uzw ojenia w zbudzenia: cew ce zewnętrznej o najdłuższych połączeniach czołowych oraz cewce wew nętrznej o najkrótszych połączeniach czołowych,
a) b)
Rys.4. Rozkłady przyrostów temperatur w prętach uzwojenia wzbudzenia oraz w wodorze przepływającym w aksjalnych kanałach chłodzących przy znamionowym prądzie wzbudzenia lt„=3550 A, w cewkach:
a) zewnętrznej, b) wewnętrznej
Fig.4. Distributions of temperature rises in the excitation winding bars and in hydrogen flowing through axial ducts at the rated exciting current I,„=3550 A, in coils: a) outer, b) inner
O bliczenia w ykonano dla znam ionowych warunków pracy generatora. Na wykresach przedstawiono rozkłady przyrostów tem peratury w poszczególnych prętach uzwojenia wzdłuż długości uzwojenia dla jednej czwartej długości cewki. Za początek układu współrzędnych przyjęto środek połączeń czołowych. W ykresy zaw ierają rów nież rozkłady przyrostów tem peratury w strugach w odoru przepływ ającego w aksjalnych kanałach chłodzących, znajdujących się w części czołowej uzwojenia.
W przypadku prętów uzw ojenia w zbudzenia turbogeneratora o m ocy 500 M W maksym alna różnica pom iędzy m aksym alnym i przyrostam i tem peratury w prętach położonych na dnie żłobka i pod klinem (przy znam ionow ym obciążeniu generatora) w ynosi około 25 K. Tak duża różnica jest spowodow ana znacznym nagrzewaniem się m edium chłodzącego przepływającego w kanałach aksjalno-radialnych oraz różną gęstością prądu w prętach elem entarnych, spowodow aną trapezow ym kształtem żłobka. W yznaczony z obliczeń średni przyrost tem peratury uzwojenia w z b u d z e n ia w ynosi 69 K. M aksym alny przyrost tem peratury występuje w cewce zewnętrznej, w części żłobkowej pręta położonego na dnie żłobka i wynosi 90 K. W edług danych producenta turbogeneratora [8] zm ierzone średnie przyrosty tem peratur uzwojenia wzbudzenia w w arunkach znam ionow ego obciążenia dla kilku w yprodukow anych turbogeneratorów zawarte są w przedziale 5 6 -5 8 K.
W w arunkach znam ionow ego obciążenia zm ierzony m aksym alny przyrost tem peratury w uzwojeniu s to ja n a w ynosi 25 K, zaś m aksym alny przyrost tem peratury w rdzeniu stojana wynosi 28 K. Zgodnie z w ym aganiam i określonym i przez producenta dopuszczalny m aksym alny przyrost tem peratury uzwojenia stojana w ynosi 65 K. Tak duża nadwyżka dopuszczalnego m aksym alnego przyrostu tem peratury ponad w ystępujący w generatorze sprawia, że można bez niebezpieczeństw a uszkodzenia term icznego zwiększyć obciążenie uzwojenia stojana w celu uzyskania przewidyw anego w zrostu mocy.
Ja k w ynika w ię c z pom iarów i obliczeń, uzwojenie wzbudzenia je s t dobrze wykorzystane cieplnie. P lanując zw iększenie m ocy generatora, przy jednoczesnym zachowaniu znam ionowego w spółczynnika m ocy, należy w prow adzić zm iany, które um ożliwią obniżenie m aksym alnego przyrostu tem peratury w uzwojeniu wzbudzenia.
4. PR O P O ZY C JA ZM IAN KO NSTRU KCYJN YCH UM O ŻLIW IAJĄCYC H ZM NIEJSZENIE M AKS YM ALN EG O PRZYR O STU TEM PER A TU R Y W UZW OJENIU W ZBUDZEN IA
Rys.5. Przekrój poprzeczny żłobka wirnika turboge
neratora o mocy 500 MW po zmianie uzwojenia
Fig.5. Cross section of the rotor slot of 500 MW turbogenerator rotor after change of winding bar cross sections
Proponowana zm iana budow y uzwojenia wzbudzenia ma na celu obniżenie m aksym alnego przyrostu tem peratury w ystę
pującego w pręcie położonym na dnie żłobka. Proponuje się w prow adzenie na dnie żłobka w m iejscu, gdzie dotychczas w ystępuje podkładka izolacyjna, tak sam o ukształtowanego jak podkładka dodatkowego pręta miedzianego. O prócz zwiększenia powierzchni przekroju m iedzi w żłobku proponowane je st zw iększenie powierzchni przekroju poprzecznego dwóch prętów umieszczonych na dnie żłobka (prętów o numerach n-1, n). Nowy podział uzwojenia na pręty elem entarne przedstawiono na rys.5.
T aka zm iana konstrukcyjna nie wprowadza żadnych zmian system u wentylacji. Zaproponowane rozwiązanie je s t również korzystne z punktu widzenia niskich kosztów m odernizacji. Można praktycznie w pełni w ykorzystać istniejące uzwojenie. Koszt takiej m odernizacji ogranicza się do wykonania dodatkowych prętów profilowych wprow adzonych na dno żłobków oraz przecięcia na połowę jednego z istniejących prętów elem entarnych i przedzielenia powstałych w ten sposób dwóch połówek dodatkow ą przekładką izolacyjną.
Dla proponowanych zm ian w uzwojeniu w irnika wykonano obliczenia cieplne dla znam ionow ych w arunków pracy generatora.
W yniki obliczeń przedstawiono na rys.6.
Jak wynika z obliczeń, wprowadzenie proponowanych zmian w budowie uzwojenia wzbudzenia spowoduje obniżenie
m aksym alnego przyrostu tem peratury do w artości 78 K (obniżenie o 12 K w porównaniu z w ersją fabryczną), zaś średniego przyrostu tem peratury uzwojenia do 59 K (obniżenie o 10 K w porównaniu z w e rs ją fabryczną). W prętach położonych na dnie żłobka przyrosty tem peratury w części żłobkow ej uzwojenia zm niejszą się o 19 K w cewce zewnętrznej i o 27 K w cewce w ew nętrznej. Uzyskane tym sposobem obniżenie przyrostu tem peratury w uzwojeniu umożliwia zw iększenie prądu w zbudzenia,
a) b)
Rys.6. Rozkłady przyrostów temperatury w prętach uzwojenia oraz w wodorze przepływającym w aksjalnych kanałach chłodzących po zmianach przekroju uzwojenia, przy znamionowym prądzie wzbudzenia
lfn=3550 A, w cewkach: a) zewnętrznej, b) wewnętrznej
Fig.6. Distributions of temperature rises in the excitation winding bars and in hydrogen flowing through axial ducts after changes of winding cross section, at the rated exciting current li„=3550 A in coils: a) outer, b) inner
5. O BLIC Z E N IA CIEP LN E W IR N IK A PO ZM IAN AC H KO N STR UKCYJNYCH UZW O JEN IA PRZY O BC IĄ ŻE N IU G E N E R A T O R A M O C Ą 540 MW
Na podstaw ie danych pom iarow ych stanu jałow ego i zwarcia określono prądy wzbudzenia dla kilku założonych obciążeń generatora ponad dotychczasow ą jego m oc znam ionową, zachow ując przy tym taki sam w spółczynnik mocy. W ykonanie dla tych przypadków następnie obliczeń cieplnych pozwoliło na określenie m ocy znam ionow ej generatora po wprow adzeniu zm ian w uzwojeniu wzbudzenia. Z przeprow adzonej analizy w yników m ożna w ywnioskować, że tu rb o generator m oże być obciążony m ocą 540 MW, przy odpow iadającym temu obciążeniu prądzie w zbudzenia lf=3800 A. W yn iki obliczeń cieplnych w irnika odpow iadające zwiększonej do 540 MW m ocy znam ionow ej zam ieszczono na rys.7. W yniki przedstawiono w form ie rozkładów przyrostów tem peratury w elem entarnych prętach uzwojenia oraz w strugach wodoru przepływ ającego w kanałach aksjalnych w części czołowej uzwojenia. Rozkłady tem peratury w prętach ponum erow ano zgodnie z przyjętą konw encją num erowania prętów w żłobku (rys.5).
a) b)
Rys.7. Rozkłady przyrostów temperatury w prętach uzwojenia oraz w wodorze przepływającym w aksjalnych kanałach chłodzących po zmianach przekroju uzwojenia, przy prądzie wzbudzenia lr=3800 A, w cewkach:
a) zewnętrznej, bjwewnętrznej
Fig.7. Distributions of temperature rises in the excitation winding bars and in hydrogen flowing through axial ducts after changes of winding cross section, at exciting current l(=3800 A, in the coils: a) outer, b) inner Jak w ynika z w ykresów przedstawionych na rys.7, m aksym alny przyrost tem peratury występuje w pręcie oznaczonym num erem 6 w cewce zewnętrznej (cew ce o najdłuższych połączeniach czołowych) i w ynosi 89 K. Średni przyrost tem peratury uzwojenia wzbudzenia w rozpatrywanym stanie pracy w ynosi 71 K, Przy zwiększonym do 540 M W obciążeniu generatora temperatura izolacji nie przekroczy tem peratury dopuszczalnej. Porównanie w yników obliczeń i pom iarów dla różnych przypadków przedstaw iono w tab.1
Tabela 1 Przyrosty tem peratury w uzwojeniu wzbudzenia turbogeneratora o m ocy 500 M W w wersji fabrycznej oraz po w prow adzeniu proponowanych zmian w konstrukcji uzwojenia wzbudzenia
Przyrost tem peratury Lp- T y p w ir n ik a / stan obciążenia m aksym alny
[K]
średni [K]
1. w e rs ja fa b ry c z n a / 500 MW, lfn=3550 A 90 69
2. z m ie n io n e u z w o je n ie w irn ik a / 500 MW, l(„=3550 A 78 59 z m o d e rn iz o w a n y w ir n ik / 540 MW, l(=3800 A 89 71
6. W N IO SKI
Pokazano, że opracowany m odel cieplny, algorytm obliczeń oraz program kom puterowy jest użyteczny w obliczeniach cieplnych w irników turbogeneratorów z bezpośrednim zablerakowym system em w entylacji. Z przeprowadzonych obliczeń cieplnych wirnika turbogeneratora o m ocy 500 M W w ynika, że po wprow adzeniu proponowanych zm ian w uzwojeniu wirnika możliwe je st obniżenie (tab.1) m aksym alnego przyrostu tem peratury uzwojenia wzbudzenia. Zaproponowana zm iana w uzwojeniu wzbudzenia spowoduje obniżenie temperatur, zwiększy w ięc żyw otność izolacji tego uzwojenia.
O bniżenie m aksym alnego przyrostu tem peratury można również w ykorzystać dla celów podwyższenia m ocy znam ionow ej generatora. Uzyskane wyniki obliczeń wskazują, że m ożliwe jest
zw iększenie m o c y . znam ionow ej turbogeneratora do okoto 540 M W przy zachowaniu znam ionow ego w spółczynnika mocy.
LIT E R A T U R A
1. Bytnar A., Przybysz J.: Pola tem peratur generatora 500 MW. Przegląd Elektrotechniczny, z.8-9/1980.
2. Krok R., M iksiew icz R.: A naliza pola tem peratur w uzwojeniu w zbudzenia generatora synchronicznego z chłodzeniem bezpośrednim zabierakowym . M ateriały Konferencyjne XXXI M iędzynarodow ego S ym pozjum M aszyn Elektrycznych, M aszyny Synchroniczne, Ustroń 1995.
3. K rok R., M iksiew icz R.: M onitoring of tem perature fields in rotors during turbogenerator operation. ICEM 2000, 28-30 A u g u st 2000, Helsinki, Finland, ss.888-892.
4. K rok R., M iksiew icz R.: Therm al m odels o f turbogenerator rotors fo r different cooling system s used in CAD. 9th International C onference and Exhibition on Power Electronics and M otion Control EPE-PE M C 2000, 5-7 Septem ber 2000, Kosice, Slovak Republic, ss. 131-136.
5. Latek W ., Przybysz J.: R ozkład tem peratur w uzwojeniu w irnika turbogeneratora z chłodzeniem bezpośrednim zabierakow ym . Archiw um Elektrotechniki, z.3, W arszaw a 1969.
6. Latek W .: Turbogeneratory. W N T W arszaw a 1973.
7. Praca zbiorow a pod red a kcją J. Szarguta: M odelowanie num eryczne pól tem peratury. W N T W arszaw a 1992.
8. Z bo rn ik „E lektrosiła” No. 30, „Energija” Leningradskoje O tdielenije 1974.
Recenzent: Prof. dr hab. inż. Eugeniusz Koziej
W płynęło do R edakcji dnia 10 m arca 2001 r.
A b s tra c t
The circuit m odel and calculation results fo r 500 M W turbogenerator rotor with direct diagonal system o f ventilation (Fig. 1 ) are presented in the paper. Therm al calculations o f the rotor were carried out using own program basing on the finite difference method. Interpretation o f the difference equation o f the heat conduction in the form o f the therm al-electrical netw ork was used (Fig.3). In Fig.4 the distributions o f tem peratures in the 500 M W (m anufacturer version) turbogenerator rotor elem ents at the rated regim e are presented. Basing on the analyse o f the calculated tem perature distribution new cross sections o f the excitation w inding were proposed (F ig .5), w hich enable to decrease non-uniform ity o f the tem perature distribution and the m aximum o f tem perature rise.
T herm al calculation fo r the proposed changes at the rated turbogenerator power were carried out (Fig.6). From the calculation results one can draw a conclusion that the proposed winding changes w ill cause decrease o f tem perature rise in the excitation winding by about 12 K, so it will cause to increase life o f the turbogenerator. The therm al calculation results at the load increase up to 540 M W and the rated pow er fa cto r are shown in Fig.7.
It was stated th a t the excitation w inding m axim um tem perature rise at this load o f the m odernised rotor w ill be the sam e (Table 1) like in the generator original version at the rated load.
