Розглянуті питання загальної будови сучасних головних парових суднових та стаціонарних турбоагрегатів, будова їх головних складових елементів, класифікація парових турбін. Викладений матеріал є основою для подальшого більш детального вивчення конструкції парових турбінних агрегатів, вивчення питань їхнього проектування, створення та експлуатації.

Робота присвячена рішенню гідродинамічної та теплової задач змащування торцевих ущільнень, які використовуються в багатьох машинах. Гідродинамічна задача вирішувалась кінцево-різничним методом з використанням ітераційного процесу Зайделя, що дозволило врахувати геометричні особливості складної несучої поверхні ущільнення. Тиск у шарі мастила, що відділяє запірний поясок ущільнення від упорного гребеня ротора, визначався з урахуванням змін температур по радіусу і товщині шару, а також центробіжних сил інерції. Розподілення температур в шарі мастила і тілі запірного пояска визначалося рішенням системи двох рівнянь переносу енергії в цих областях із застосуванням методу поперечно-поздовжньої прогонки. Стаціонарні рівняння переносу енергії замінювались нестаціонарними і шукані функції розподілення температур визначалися за методом встановлення.

Розроблено удосконалені математичні моделі, алгоритми і програми розрахунку теплового стану обмотки статора турбогенераторів потужністю 1000 МВт у дво- і чотириполюсному виконанні. Проведені числові експерименти для діагностики часткової та повної закупорки полих провідників, показано вплив закупорки на значення показань засобів штатного термоконтролю.

В дисертації на основі розрахунків на математичних моделях усталених та перехідних режимів асинхронізованого генератора отримані аналітичні залежності параметрів режимів енергоблоку від режиму роботи генератора, характеристики залежностей рівнів струмів короткого замикання від часу та зовнішнього опору. Запропоновано обгрунтовані конструктивні рішення для забезпечення незалежності рівня напруги на власних потребах блоку від режиму роботи генератора. В результаті фізичного моделювання асинхронізованого генератора підтверджені основні результати, що отримані шляхом математичного моделювання.

Дисертацію присвячено питанням дослідження режимів роботи генераторів та обладнання власних потреб блоків електростанцій з асинхронізованими турбогенераторами (АСТГ) в усталених асинхронізованому і асинхронному (АР) режимах, а також при пусках. Розглянуто питання підвищення надійності роботи обладнання власних потреб (ВП), оптимізація сумісної роботи синхронних ТГ (СТГ) і АСТГ за реактивною потужністю, досліджено параметри і робочі характеристики АСТГ в некерованому АР, а також асинхронних ТГ з різним виконанням роторів на базі ТГВ-200М, оцінено техніко-економічну ефективність застосування АР АСТГ, досліджено вмикання в мережу АСТГ способом синхронізації, запропоновано схеми обмеження струму вмикання, досліджено процес збудження АСТГ в АР від паралельно працюючих СТГ і батарей конденсаторів і вмикання збудженого АСТГ, можливість забезпечення безперебійності енергопостачання механізмів ВП блоку атомної електростанції з АСТГ-200 в аварійних режимах. Для дослідження усталених процесів в електрообладнанні блоку й оптимізації сумісної роботи АСТГ і СТГ за реактивною потужністю запропоновано нові методики.

Проаналізовано причини аварій роторно-бандажних вузлів потужних турбогенераторів на атомних і теплових електростанціях, викладено науково-технологічні основи підвищення експлуатаційних характеристик матеріалів цих найбільш навантажених деталей у сучасній енергетиці. Описано нові захисні покриття на корозійнонестійкі бандажі, накидні гайки, діелектричні покриття на роторні клини. Розглянуто вплив композицій легування анізотропії, середовищ, температури та інтенсивності циклічних і статичних напружень на характеристики традиційних та нових корозійностійких бандажних і роторних сталей. Запропоновано комплекс профілактичних заходів щодо попередження тріщиноутворення в процесі експлуатації.

На базі аналізу конструктивних схем кріотурбогенераторів запропоновано конструкцію повністю надпровідникового турбогенератора без магнітопроводу, яка містить розташовані в окремих низькотемпературних ємностях надпровідникові обмотки збудження та якоря з електромагнітним екраном. Виконано експериментальні дослідження статора модельного генератора у склопластиковому кріостаті під час дії обертового магнітного поля з використанням низькотемпературних надпровідників та рідкого гелію.

Проаналізовано причини аварій роторно-бандажних вузлів потужних турбогенераторів та розроблено науково-технологічні основи підвищення експлуатаційних характеристик матеріалів, які є найбільш навантаженими деталями в сучасній енергетиці. За результатами лабораторних досліджень та дослідно-промислових перевірок запропоновано нові захисні покриття на корозійнонестійкі бандажі, накидні гайки та діелектричні покриття на роторні клини. Досліджено вплив композицій легування, анізотропії, середовищ, температури та інтенсивності циклічних і статичних напружень на характеристики нових корозійностійких бандажних сталей та запропоновано комплекс профілактичних заходів попередження тріщиноутворення під час експлуатації.

Розроблено квазіеталонну математичну та цифрову моделі синхронного турбогенератора без розділення магнетного потоку на основний та розсіяння з прискоренням усталення режимів.

  Скачати повний текст

Розглянуто нове електротехнічне обладнання - асинхронізовані турбогенератори та статичні тиристорні компенсатори, його вплив на ефективність генерування та передачі електроенергії; наведено основні технічні та економічні параметри.

Досліджено та змодельовано теплові процеси обмоток статорів турбогенераторів ТЕС і АЕС з водяним охолодженням провідників для цілей діагностики їх технічного стану. Розроблено уточнені просторові математичні моделі, методики, алгоритми та програми числового розрахунку та проведено обчислювальні експерименти температурних полів обмоток статора з водяним охолодженням провідників турбогенераторів ТЕС і АЕС в усталених і перехідних режимах роботи. Проведено розрахунковий аналіз впливу часткової та повної закупорки порожнистих провідників і підвищених тепловиділень обмотки статора на її тепловий стан та показники засобів штатного термоконтролю. Виявлено максимальні градієнти та нерівномірності температурних полів статора. Виявлено та ідентифіковано діагностичні ознаки (постійну часу, початкову похідну) для ранньої та оперативної діагностики технічного стану обмотки статора з безпосереднім водяним охолодженням провідників турбогенераторів на підставі аналізу температурно-часових залежностей змін показників первинних вимірювальних датчиків від ступеня розвитку дефектів у перехідних режимах роботи. Проведені дослідження залежності даних первинних вимірювальних датчиків і розрахункових діагностичних параметрів забезпечують створення бази знань достовірної діагностики технічного стану обмотки статора. Розроблено алгоритми та програми обробки показників первинних вимірювальних датчиків у перехідних режимах роботи у разі розвитку дефектів, які дозволяють розрахувати діагностичні параметри за умов експлуатації.

Описано методику розрахунку магнітного поля в статорі потужного турбогенератора. Визначено вихрові струми та відповідні втрати в елементарних провідниках обмотки статора під час холостого ходу та навантаження. Проведено порівняння результатів розрахунку за аналітичною методикою з результатами за методом кінцевих елементів (МКЕ). Проаналізовано вплив форми кривої індукції та її максимальної величини в повітряному зазорі на розпади втрат і їх сумарних значень. Визначено емпіричні коефіцієнти для корекції величини індукції в повітряному зазорі залежно від режиму роботи генератора з метою одержання розбіжності наближених результатів аналітичного методу в порівнянні з МКЕ не більше 20 %.

Запропоновано моделі автотрансформатора, трифазного трансформатора та синхронного турбогенератора з використанням диференційних магнетних та електромагнетних параметрів на підставі геометричних і фізичних параметрів, з апроксимацією магнетних систем планарним колом. Для аналізу усталених режимів розроблено математичні моделі прискореного пошуку шляхом розв'язання крайової задачі з періодичними умовами. У запропонованих моделях прискореного пошуку усталених режимів обчислення фундаментальної матриці здійснено аналітичним і числовим методом. Розроблені цифрові моделі елементів системи електропередачі впроваджено в діалоговий автоматизований комплекс аналізу режимів електроенергетичних систем ДАКАР.

Проведено уточнення навантажувальної P-Q діаграми потужних тубогенераторів з урахуванням обмежувальних чинників, обумовлених закупоркою порожнистих провідників обмотки статора.

Проведено розрахунковий аналіз теплового стану обмотки статора потужного турбогенератора з водяним охолодженням для визначення підігріву дистиляту за наявності закупорки порожнистих провідників.

Наведено результати числових досліджень розподілу температурних переміщень і напруг в ізоляції стрижня обмотки статора потужного турбогенератора з урахуванням експериментальних даних його нагріву за різних режимів.

Наведено методику контролю залишкового ресурсу та максимальної температури ізоляції обмотки статора турбогенератора, яка базується на використанні даних штатного термоконтролю та одержаних регресійних залежностей перевищення температури від параметрів експлуатаційного режиму.

Розроблено методику контролю технічного стану конструктивних елементів ротора турбогенератора у процесі діагностування його з використанням електроімпульсного методу. На підставі математичного моделювання перехідних процесів і за даними експериментальних досліджень, проведених на роторі турбогенератора ТГВ-200М у процесі його виготовлення, встановлено критерії класифікації пошкоджень клинової системи та бандажних кілець у вигляді лінійних вирішальних функцій та на їх основі розроблено методику діагностування конструктивних елементів ротора турбогенератора.

Проаналізовано динамічні теплові процеси обмотки статора потужного турбогенератора з водяним охолодженням для визначення підігріву дистиляту за наявності дефектів.