турбогенератор с газовым охлаждением

Формула изобретения

Турбогенератор с газовым охлаждением, состоящий из корпуса статора, статора и ротора, отличающийся тем, что в нем установлен турбодетандер, включающий в себя встроенную в корпус статора сопловую решетку с соплами Лаваля и установленную на валу ротора рабочую решетку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при производстве турбогенераторов и иных нуждающихся в охлаждении электрических машин.

Известны конструкции турбогенераторов с газовым охлаждением, которые состоят из корпуса статора, статора, ротора, четырех газоохладителей, встроенных в корпус статора, и двух вентиляторов, установленных на границе входной и выходной зоны на валу ротора [Титов В.В., Хуторецкий Г.М. и др. Турбогенераторы. - Л. : Энергия, 1967. - С. 13-50, 55-56]. В этих турбогенераторах приняты радиальная многоструйная и радиальная вытяжная схемы циркуляции охлаждающего газа.

Недостатками этих конструкций турбогенераторов с газовым охлаждением является неэффективное охлаждение тепловыделяющих элементов их конструкции (сердечника статора, обмоток статора и ротора), потребность в теплообменниках-газоохладителях и в насосах для перекачивания воды через них, затраты энергии на привод вентиляторов и насосов, что утяжеляет конструкцию турбогенераторов с газовым охлаждением, делает их эксплуатацию менее надежной и менее длительной, более сложной и дорогостоящей.

Известна конструкция турбогенератора с газовым охлаждением, которая состоит из корпуса статора, статора, ротора, газоохладителей, встроенных в корпус статора, и вентиляторов, установленных на валу ротора [Авторское свидетельство СССР N 568117, МКИ H 02 K 9/08, опубл. 12.09.1977. Бюл. N 29]. При этом для повышения эффективности охлаждения сердечник статора вместе с пространством между ним и корпусом статора разделен на четное число секторов, поочередно сообщающихся с камерами разрежения и нагнетания вентиляторов.

Недостатками этой конструкции турбогенератора с газовым охлаждением являются неэффективное охлаждение тепловыделяющих элементов их конструкции (сердечника статора, обмоток статора и ротора), потребность в теплообменниках-газоохладителях и в насосах для перекачивания воды через них, затраты энергии на привод вентиляторов и насосов, что утяжеляет конструкцию турбогенераторов с газовым охлаждением, делает их эксплуатацию менее надежной и менее длительной, более сложной и дорогостоящей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является турбогенератор с газовым охлаждением [Авторское свидетельство СССР N 1098077, МКИ H 02 K 9/08, опубл. 15.06.1984. Бюл.N 22]. Он состоит из корпуса статора, статора, ротора, газоохладителей, встроенных в корпус статора, и вентиляторов, установленных на валу ротора. С целью повышения эффективности охлаждения на внутренней поверхности статора по границам входной и выходной зоны ротора установлены тангенциальные перегородки, предотвращающие рециркуляцию газа в аксиальном направлении.

Недостатками турбогенератора с газовым охлаждением - прототипа является неэффективное охлаждение тепловыделяющих элементов его конструкции (сердечника статора, обмоток статора и ротора), потребность в теплообменниках-газоохладителях и в насосах для перекачивания воды через них, затраты энергии на привод вентиляторов и насосов, что утяжеляет конструкцию турбогенератора, делает его эксплуатацию менее надежной и менее длительной, более сложной и дорогостоящей.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - энерго- и ресурсосбережение при производстве и эксплуатации турбогенераторов с газовым охлаждением, повышение длительности и надежности их работы.

Поставленная задача решается тем, что в турбогенераторе с газовым охлаждением, состоящем из корпуса статора, статора и ротора, в отличие от прототипа установлен турбодетандер, включающий в себя встроенную в корпус статора сопловую решетку с соплами Лаваля и установленную на валу ротора рабочую решетку.

Существо устройства поясняется чертежом, на котором изображена схема конструкции турбогенератора.

Устройство содержит корпус статора 1, в котором находятся статор 2 и ротор 3. В корпус статора 1 встроен турбодетандер, состоящий из сопловой решетки 4 с соплами Лаваля 5 и рабочей решетки 6, установленной на валу 7 ротора 3.

Работает предлагаемый турбогенератор с газовым охлаждением следующим образом. Природный газ, поступающий на газораспределительные пункты теплоэлектростанций с избыточным давлением 1,2 МПа и 0,6 МПа [Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977. - С. 155], подается в сопловую решетку 4, где расширяется в соплах Лаваля 5, разгоняется до сверхзвуковых скоростей, поступает в межлопаточные каналы рабочей решетки 6 и производит механическую работу, отдаваемую на вал 7 ротора.

Снижение давления природного газа с производством работы приводит и к снижению его температуры. Холодный природный газ подают в вентиляционную сеть турбогенератора, охлаждая его тепловыделяющие элементы.

Восприняв тепло от тепловыделяющих элементов турбогенератора, природный газ под избыточным давлением поступает в пространство между корпусом статора 1 и статором 2 и его подают к горелкам топок котлов под избыточным давлением от 5 кПа до 70 кПа [Роддатис К.Ф. Котельные установки. - М.: Энергия, 1977. - С.155].

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает энерго- и ресурсосбережение при производстве и эксплуатации турбогенераторов с газовым охлаждением, повышение надежности и ресурса их работы, так как при его использовании отпадает потребность в четырех газоохладителях и двух вентиляторах, не затрачивается энергия на привод этих вентиляторов и энергия на привод насосов для прокачивания воды через газоохладители, получается электрическая энергия при расширении природного газа в турбодетандере и улучшается охлаждение тепловыделяющих элементов конструкции турбогенератора расширившимся в турбодетандере природным газом.