SECTIA EXPLOATARE PITESTI APROBAT,

CHE MERISANI DIRECTOR TEHNIC-PRODUCTIE

Ing. Mateescu Doina

I.T.I. Nr. 19

HIDROGENERATORUL VERTICAL SINCRON HVS 426/66-36

1. Generalitati: Hidrogeneratorul este un generator sincron cu poli aparenti si este denumit

hidrogenerator deoarece de obicei este antrenat de o turbina hidraulica. Inductorul hidrogeneratorului, alimentat in curent continuu (furnizat de sistemul de excitatie), produce un camp magnetic care datorita deplasarii relative fata de indus (stator), induce in infasurarea acestuia tensiuni electromotoare. Se folosesc poli aparenti pentru un numar de perechi de poli mai mare sau egal cu 3, turatia unui hidrogenerator este mai mica de 1000 rpm la frecvanta de 50 Hz, sau 1200 rpm la 60 Hz. Diametrul hidrogeneratorului este mai mare decat lungimea sa.

Relatia de baza a hidrogeneratorului este: f=p*n/60 f= frecventa retelei p= numarul de perechi de poli n= turatia (rot/min.

2. Scop: Hidrogeneratorul sincron tip HVS 426/66-36 are rolul de a transforma energia

mecanica produsa de turbina Kaplan cu care este cuplat direct si rigid in energie electrica.

3. Descriere: Hidrogeneratorul este de tip suspendat si este format din urmatoarele parti componente: 3.1. Stator- reprezinta indusul masinii si se compune din carcasa, pachet tole miezul magnetic) si infasurarea statorica (trifazata de inalta tensiune).

3.1.1. Carcasa are rolul de suport mecanic, de forma cilindrica de constructie

sudata, executata din tabla laminata de otel. Pe suprafata laterala a carcasei sunt prevazute 6 orificii echidistante pentru iesirea aerului unde se monteaza racitorii generatorului. Carcasa are un inel superior pe care se fixeaza steaua superioara si un inel inferior care serveste la fixarea carcasei pe cele 6 placi de fundatie, prin intermediul unor pene inclinate. Pentru a usura transportul, carcasa este divizata in doua sectoare care se asambleaza la centrala prin flansa si buloane.

3.1.2. Pachetul de tole stator (miezul magnetic) se executa din segmenti de tabla silicoasa de calitate avand pierderi specifice de 1,25 w/kg, stantati monobloc si izolatii pe ambele fete cu lac. Segmentii de tabla se asambleaza in pachete elementare de 45 mm avand intre ele distantoare radiale cu profil special cu ajutorul carora se realizeaza canalele de ventilatie. Lungimea totala a pachetului de tole se realizeaza din 9 pachete de 52 mm si 2 pachete terminale de 46 mm. Strangerea pachetului se face prin intermediul buloanelor si flanselor de strangere. Pachetul este fixat fata de carcasa cu ajutorul penelor cu profil in forma de coada de randunica. Pe partea profilata a penei se face pachetarea miezului magnetic, iar cealalta parte a penei este sudata de carcasa.

3.1.3. Infasurarea statorica este trifazata, in doua straturi de tip buclat, cu pas scurtat si numar intreg de crestaturi pe pol si faza. Bobinajul este inclinat fata de generatoarea cilindrului pachetului de tole cu un pas pe crestaturi. Pentru micsorarea pierderilor suplimentare in cupru, barele sunt divizate in conductori elementari. Izolatia infasurarilor este continua pe baza de mica si alte materiale (izolatoare din clasa B de izolatie). Suprafata barelor este acoperita cu lacuri semiconductoare pentru egalizarea potentialului si evitarea descarcarilor datorita efectului corona. Bobinajul statoric are 6 iesiri din bara de cupru bine izolate si amplasate la partea superioara a carcasei. 3.2. Rotor Rotorul hidrogeneratorului cuprinde urmatoarele parti componente: 3.2.1. Arborele cu butuc rotor prin care se transmite cuplul motor a turbinei. Acesta este executat din otel de calitate OLC 35 avand la partea inferioara o flansa cu ajutorul careia se prinde rigid de arborele turbinei. Pe arbore se fixeaza cu canal si pana longitudinala butucul cu cele doua discuri orizontale consolidate prin nervuri radiale. Discurile orizontale sunt prevazute cu gauri pentru trecerea aerului de ventilatie spre coroana polara. Arborele generatorului este gaurit pe toata lungimea lui pentru realizarea spatiului necesar montarii coloanei de distributie a sistemului de reglaj al turbinei. In portiunea superioara arborele are un canal longitudinal in care se introduc si se fixeaza cablurile electrice de legatura dintre infasurarea de excitatie si inelele de contact. Pe suprafata discului inferior al ansamblului este fixat cu suruburi discul de franare al rotorului.

3.2.2. Coroana polara inchide circuitul magnetic al rotorului si formeaza suportul mecanic de sustinere al polilor. Este fixata pe butucul rotor si se compune din segmenti stantati din tabla de otel groasa de 4 mm. Ansamblarea segmentilor rotor se face prin intermediul buloanelor de strangere si a stifturilor de centrare. Pe inaltime coroana polara este divizata in trei pachete prin intermediul a doua canale radiale de ventilatie realizate cu ajutorul distantoarelor cu profil aerodinamic. Pe partea frontala a coroanei polare care este de forma poligonala se fixeaza prin crestaturi in forma de T polii rotorici cu ajutorul penelor inclinate.

3.2.3. Polii rotorului sunt ansamblati din tole stantate din tabla de hotel de grosime 1,5 mm presate cu ajutorul buloanelor si a placilor de strangere. In talpa polara este prevazuta infasurarea de amortizare realizata din bare de cupru care se scurtcircuiteaza pe latimea unui pol prin intermediul placilor de strangere, legaturile dintre placile de strangere fiind elastice, corpul polului este izolat cu sticlotextolit.

3.2.4. Infasurarea de excitatie se realizeaza din bobine executate din cupru cu profil special pentru marirea suprafetei de racire, spirele sunt izolate intre ele cu azbest. Fata de coroana polara si coroana bobinele sunt izolate prin placi de textolit, presarea bobinelor este asigurata cu ajutorul unor arcuri spirale introduse in canale speciale practicate in coroana polara. Bobinele sunt conectate in serie, legaturile dintre bobine fiind consolidate contra fortelor centrifuge. Curentul de excitatie este transmis de la inelele de contact pana la infasurare prin intermediul unor cabluri flexibile fixate de arbore si coroana polara.

3.3 Steaua superioara este de constructie sudata executata din tabla laminata de otel.

Are un corp central pe care sunt fixate 6 brate radiale, cu sectiunea in forma de dublu T. Steaua superioara se sprijina pe carcasa hidrogeneratorului, in portiunea superioara a stelei se fixeaza statorul excitratricei impreuna cu capul de distributie al turbinei. Corpul central al stelei formeaza baia de ulei necesar ungerii si racirii lagarului axial si radial superior. Suprafata pe care se aseaza racitoarele lagarului radial-axial este inconjurata de o a doua suprafata cilindrica, ansamblul lor alcatuind un colector pentru eventualele pierderi de apa sau ulei. Se evita astfel patrunderea apei sau a uleiului in bobinajul hidrogeneratorului. In portiunea inferioara a stelei se fixeaza diafragma de separatie a paharului generatorului de putul turbinei.

3.4. Steaua inferioara, cu aceasi constructie ca si steaua superioara, se sprijina pe fundatia boxei generatorului. Ea cuprinde lagarul radial inferior, racitorii acestuia si mecanismele de ridicare si franare rotor montate de putul turbinei.

3.5. Lagarul axial, preia greutatea partilor rotitoare ale hidrogeneratorului si este montat in corpul central al stelei superioare impreuna cu lagarul radial superior.

Este calculat pentru o sarcina axiala de 121 tone, care se compune din greutatea partilor rotitoare ale hidroagregatului si impingerea axiala a apei pe palele rotorice. Lagarul este de tip elastic cu 10 segmenti oscilanti pe suporti elastici cu arcuri. Butucul axial, turnat din hotel, se fixeaza pe arbore, in portiunea inferioara a butucului este fixata cu suruburi patina a carei suprafata rotitoare aluneca pe suprafata segmentilor axiali. Suprafata de alunecare a segmentilor este acoperita cu aliaj antifrictiune, formarea peliculei de ulei este asigurata prin excentricitatea de montaj a segmentilor pe suportul elastic. Deplasarea radiala si tangentiala a segmentilor este limitata prin buloane si piese de oprire. Ungerea si racirea lagarului radial-axial se efectueaza cu ulei existent in baia lagarului, uleiul este racit cu ajutorul bateriilor de racitoare prin care circula apa in circuit deschis. Pe racitoare este prevazuta o diagrama care separa uleiul rece de cel cald. Circulatia curentilor vagabonzi prin lagar este intrerupta prin piese izolante.

3.6 Lagarele radial -superior si inferior- , au rolul de a ghida arborele hidrogeneratorului; ele preiau eforturile radiale reprezentate prin forta de atractie magnetica care actioneaza asupra hidrogeneratorului datorita excentricitatii acestuia si eforturile radiale datorita neechilibrarii rotorului. In cazul de fata sunt doua lagare: unul combinat cu lagarul axial (radial-superior) montat in baia de ulei in corpul central al stelei superioare, iar celalalt, lagarul radial inferior, montat in baia de ulei a stelei inferioare. Ambele lagare sunt formate din sase segmenti oscilanti cu captuseala de compozitie antifrictiune. Reglarea segmentilor se realizeaza cu ajutorul buloanelor de reazem filetate, segmentii sunt montati excentric pentru crearea peliculei de ulei necesara ungerii lichide, segmentii sunt tot timpul acoperiti de ulei din baia fiecarui lagar. Pentru eliminarea curentilor vagabonzi din lagarele radiale, segmentii acestora sunt izolati din punct de vedere electric fata de reazemele lor. Racirea lagarelor este asigurata de uleiul de ungere, la randul lui uleiul de ungere este racit cu ajutorul racitoarelor de ulei, executate din sase grupuri a cate 4 tevi de alama pentru fiecare lagar, prin care circula apa de racire.

3.7. Sistemul de franare- ridicare rotor

Pentru franarea mecanica a hidroagregatului la oprire si pentru ridicarea rotorului in timpul reparatiilor la lagarul axial, iar in exploatare pentru refacerea peliculei de ulei intre segmentii si patinele lagarului axial, hidrogeneratorul este dotat cu 6 dispozitive (piston actionat cu aer comprimat la 6 atm) pentru franare si cu ulei la cca 70 atm. (montate cate unul pe fiecare brat al stelei inferioare), pentru ridicare si franare rotor. Pe suprafata superioara a pistonului este montata o talpa plana pe care este montata banda de ferodou, prin ridicarea pistoanelor suprafata cu ferodou vine in contact cu inelul inferior al rotorului (disc de franare). Functionarea franarii si ridicarii rotorului este data de instructiunea instalatiei de franare-ridicare rotor.

3.8. Sistemul de racire al generatorului Racirea generatorului se face cu aer in circuit inchis, aerul fiind racit la randul lui cu apa in cele 6 racitoare montate pe carcasa statorului. Presiunea necesara vehicularii aerului este asigurata de catre ventilatoarele radiale montate pe suprafata laterala a coroanei polare si de catre actiunea de autoventilatie a rotorului generatorului. Aerul trece prin canalele de ventilatie radiale, din coroana polara, raceste polii cu infasurare de excitatie si de amortizare, trece prin intrefierul masinii, intra in canalele radiale ale statorului si raceste infasurarea si miezul magnetic al statorului. In paralel in aceasta ramura a circuitului de ventilatie actioneaza aerul care este antrenat de ventilator, raceste capetele frontale ale infasurarilor si apoi printre degetele de presare ale placilor statorului intra in carcasa, aici cele doua ramuri se unesc. Aerul incalzit intra in racitoarele de aer unde cedeaza caldura elementelor de racire si in final apei de racire, aerul rece iesind din racitoare se imparte in doua fluxuri care inconjoara statorul si reintra in partea inferioara si superioara a statorului in rotor. Racitorii de aer sunt compusi dintr-o singura sectie, elementele de racire fiind confectionate din tevi rulante,

3.9. Sistemul de control termic, se efectueaza cu ajutorul termorezistentelor si termometrelor capilare cu mercur care sunt amplasate in locurile cele mai solicitate din punct de vedere termic la hidrogeneratorului. Controlul termic se realizeaza pentru:

Infasurarea statorica - sase termorezistente cate doua pe faza asezate simetric Miezul magnetic al statorului - cate sase termorezistente repartizate uniform pe

circumferinta miezului magnetic Cuzineti lagar axial - doua termorezistente cilindrice si doua termometre cu

mercur Cuzineti lagar radial inferior - doua termorezistente si doua termometre cu

mercur Cuzineti lagar radial superior - doua termorezistente cilindrice si doua

termometre cu mercur Aer cald intrare racitori - doua termorezistente si un termometru cu mercurCapetele tuturor termorezistentelor plate si cilindrice sunt scoase si centralizate la

rigletelor cu contactori ale controlului termic fixate pe carcasa, respectiv steaua superioara si inferioara. De la aceste borne se fac legaturile la panourile aparatelor de control.

3.10. Instalatia de stingere a incendiului Pentru stingerea unui eventual incendiu in interiorul generatorului s-a prevazut un sistem de stins incendiu ce se compune din tevi inelare perforate pentru injectarea apei spre capetele infasurarii statorului Alimentarea acestei conducte se face din instalatiile de apa de racire si ungere, conducta nconsumatorilor permanenti.

4. Caracteristici – parametrii de exploatare Principalele caracteristici tehnice ale hidrogeneratorului sunt:

Tip___________________________________________ HVS 426/66 – 36 Puterea aparenta nominala_________________________Pa=6400 KVA Puterea nominala activa___________________________Pn=5760 KW Tensiunea nominala______________________________Un=6300+5% V Curentul nominal statoric__________________________In=587 A Factorul de putere________________________________cos ø=0.9 Frecventa nominala_______________________________fn=50 Hz Turatia nominala_________________________________Nn=166,7 rot/min Turatia de ambalare_______________________________Na=456 rot/min Randamentul la sarcina nominala___________________ η=96,145 % Curent de excitatie la sarcina nominala______________Ien=385,5 A Tensiunea de excitatie la sarcina nominala___________Uex=220 V Diametrul interior al statorului_____________________D=3894 mm Lungimea pachetului de tole stator__________________L=660 mm Greutatea totala_________________________________G=88,6 tone

Valorile limita ale parametrilor in exploatare sunt urmatoarele: Curentul nominal statoric_________________________IN=587 A Tensiunea maxima______________________________Umax.=110% La o variatie de 5% Un, puterea nominala nu se va schimba

Pentru fiecare procent de tensiune la valori ale acesteia mai mari de 105% se va scade puterea nominala cu 2%. Nu se admite majorarea curentului nominal peste 105%.

Nu se admite functionarea generatorului sub temperatura de 10° a aerului de racire

Suprasarcinile admisibile - 200% din sarcina nominala 1 minut 150% din sarcina nominala 2 minute 110% din sarcina nominala 30 minute

Functionarea in regim asimetric, curentul de pe faza cea mai incarcata nu trebuie sa depaseasca curentul nominal, iar asimetria curentilor pe faza sa nu fie mai mare de 20%din curentul nominal pe faza

Functionarea in regim asincron nu se admite Functionarea cu o faza pusa la pamant nu se admite Zgomote inadmisibile: la distanta de un metru de hidrogenerator zgomotul

produs in functionarea acestuia nu trebuie sa depaseasca 80 dB Temperatura maxima bobinaj stator________________________115°C Temperatura maxima fier stator___________________________115°C Temperatura maxima bobinaj rotor ________________________125°C Temperatura maxima lagare (segmenti)_____________________80°C Temperatura maxima ulei de racire si ungere_________________60°C Temperatura maxima aer intrare racitori_____________________40°C Temperatura maxima apa de racire_________________________25°C

5. Supraveghere si control

In exploatarea hidrogeneratorului trebuie urmarite urmatoarele elemente: Functionarea fara zgomote, vibratii, lovituri sau atingeri ale partilor rotitoare Functionarea in limitele parametrilor maximi admisibili ai regimului de incarcare

(putere si curent statoric), tensiunea, regimul de temperatura a hidrogeneratorului si lagarelor

Se vor urmari nivelele de ulei in baile lagarelor (sa fie in limitele marcate pe sticla de nivel)

Daca nu exista scurgeri de ulei din lagare si din sabotii de franare (inclusiv imbinarile de pe circuitele aferente)

Pentru refacerea peliculei de ulei la lagarul axial daca hidrogeneratorul a stationat mai mult de 24 ore, inainte de pornire se va face ridicare de rotor

In perioada rece a aerului pentru evitarea condensului pe tevile de racire se va strangula partial apa de racire pentru a functiona cu temperatura mai ridicata (cca 60° in bobinajul statoric)

Se vor urmari indicatiile si buna functionare a indicatorilor de circulatie a apei de racire in lagarele si racitorii generatorului

Se va citi si urmari orar temperaturile la generator si lagare atat la panoul de termometrie cat si la nivel turbine (unde sunt montate termometrele) cat si la panoul unde sunt legate termorezistentele

Se va supraveghea aparitia semnalizarilor in panoul releelor clapeta (in acest panou sunt racordate semnalizarile si protectiile tuturor instalatiilor aferente hidroagregatului)

Trimestrial se vor face urmatoarele verificari ale bobinajelor hidrogeneratorului Starea legaturilor intre bobinele rotorului Starea pieselor de consolidare a bobinelor, strangarea penelor de fixare Starea contactelor la conexiunea intre barele de bobinaj la capetele de bobine, un

contact slabit se constata prin incalzirea capetelor de bobina, imediat dupa oprirea generatorului care a functionat cel putin 4 ore

6. Lucrari de intretinere In exploatarea hidroagregatelor trebuie executate de catre personalul de exploatare din tura urmatoarele lucrari:

Completarea sau evacuarea uleiului din lagare (dupa necesitate), se face cu hidrogeneratorul oprit, folosind pompa mobila de ulei si racordurile mobile la conductele gospodariei de ulei

Luarea probelor de ulei pentru efectuarea analizei reduse se executa cu hidroagregatul in functiune

Verificarea contactelor de conexiune intre barele de bobinaj la capetele de bobina si a starii legaturilor intre bobine la stator si rotor, verificarea se face dupa luarea masurilor de blocare a turbinei, inchiderea vanelor rapide, blocare aparat director, aducerea in SO legat la pamant a barelor de iesire a generatorului

Verificarea indicatorilor de circulatie a apei la lagare (reglare si reparare), se executa dupa izolarea circuitelor de apa de racire aferente

Executarea de masuratori de izolatie ale rezistentei de izolatie la rotor si stator cu generatorul in stationare folosind echipament de protectie electroizolant

7. Masuri SSM

In exploatarea hidrogeneratorului sincron trebuie respectate urmatoarele masuri de protectia muncii:

Nu se vor atinge partile conductoare decat dupa luarea masurilor de aducere a acestora in SO legat la pamant, lucrarile si verificarile ce trebuie executate in inreriorul generatorului se vor executa numai dupa luarea masurilor de blocare a pornirii turbinei

Lucrarile la circuitele de inalta tensiune sau in interiorul generatorului se vor executa pe baza de autorizatie de lucru

Ingradirile din boxa generatorului ce protejeaza iesirile de inalta tensiune a generatorului vor fi in permanenta inchise

Periodic in timpul controalelor se va verifica starea legaturilor partilor metalice neconductoare ale hidroagregatului si ale instalatiilor de conexiune la centura de punere la pamant

8. Masuri specifice Situatiilor de Urgenta Pentru prevenirea unor aparitii de incendii la generator trebuie respectate urmatoarele:

Se vor urmari sistematic temperaturile in punctele de control, evitandu-se depasirea valorilor limita

Se va urmari in permanenta rezistenta de izolatie a infasurarilor Se va evita incarcarea generatorului peste valorile admise Se vor inlatura periodic scurgerile de ulei de la lagare ce pot ajunge pe bobinaj

prin stergereIn cazul aparitiei unui incendiu in generator se va pune in functiune instalatia de stingere cu apa, numai dupa declansarea generatorului si dezexcitarea acestuia.

VERIFICAT, INTOCMIT, SEF SECTIE SEF CHE

Ing. Tudor Nicolae 15.03.2007 ing. Stan Ana