В сравнение с парогенератора, хидрогенераторът има следните характеристики:
(1) Скоростта е ниска. Ограничена от водния напор, скоростта на въртене обикновено е по-малка от 750 об/мин, а някои са само десетки обороти в минута.
(2) Броят на магнитните полюси е голям. Тъй като скоростта е ниска, за да се генерира електрическа енергия с честота 50Hz, е необходимо да се увеличи броят на магнитните полюси, така че магнитното поле на режещата статорна намотка да може да се променя 50 пъти в секунда.
(3) Конструкцията е голяма по размер и тегло. От една страна, скоростта е ниска; от друга страна, в случай на отказ на товар от страна на устройството, за да се избегне спукване на стоманена тръба, причинено от силен воден удар, времето за аварийно затваряне на направляващата лопатка трябва да бъде дълго, но това ще доведе до твърде високо повишаване на скоростта на устройството. Следователно, роторът трябва да има голямо тегло и инерция.
(4) Обикновено се използва вертикална ос. За да се намали заемането на земя и разходите за инсталации, големите и средни хидрогенератори обикновено използват вертикален вал.
Хидрогенераторите могат да бъдат разделени на вертикални и хоризонтални типове според различното разположение на въртящите се валове: вертикалните хидрогенератори могат да бъдат разделени на окачени и чадърови типове според различното положение на аксиалните им лагери.
(1) Окачен хидрогенератор. Аксиалният лагер е монтиран в центъра или горната част на горната рамка на ротора, което осигурява стабилна работа и удобна поддръжка, но височината е голяма и инвестицията в инсталацията е голяма.
(2) Хидрогенератор тип „чадър“. Аксиалният лагер е монтиран в централното тяло или в горната му част на долната рамка на ротора. Обикновено големите хидрогенератори със средна и ниска скорост трябва да използват тип „чадър“ поради големите си конструктивни размери, за да се намали височината на агрегата, да се спести стомана и да се намалят инвестициите в инсталацията. През последните години е разработена конструкция за монтиране на аксиалния лагер върху горния капак на водната турбина, което позволява намаляване на височината на агрегата.
2. Основни компоненти
Хидрогенераторът е съставен главно от статор, ротор, аксиален лагер, горни и долни водещи лагери, горна и долна рамка, вентилационно и охлаждащо устройство, спирачно устройство и възбуждащо устройство.
(1) Статор. Това е компонент за генериране на електрическа енергия, който се състои от намотка, желязна сърцевина и обвивка. Тъй като диаметърът на статора на големите и средните хидрогенератори е много голям, той обикновено се състои от сегменти за транспортиране.
(2) Ротор. Това е въртяща се част, генерираща магнитно поле, съставена от опора, въртящ се венец и магнитен полюс. Въртящият се венец е пръстеновиден компонент, съставен от ветрилообразна желязна плоча. Магнитните полюси са разпределени извън въртящия се венец, а въртящият се венец се използва като път на магнитното поле. Една нишка от голям и среден ротор се сглобява на място, след което се нагрява и поставя върху главния вал на генератора. През последните години е разработена безвалова конструкция на ротора, т.е. опората на ротора е директно фиксирана върху горния край на главния вал на турбината. Най-голямото предимство на тази конструкция е, че може да реши проблемите с качеството на големи отливки и изковки, причинени от големия агрегат; освен това, тя може да намали теглото на ротора и височината на повдигане, като по този начин намали височината на инсталацията и внесе определени икономии в конструкцията на електроцентралата.
(3) Аксиален лагер. Това е компонент, който поема общото тегло на въртящата се част на агрегата и аксиалната хидравлична тяга на турбината.
(4) Охлаждаща система. Хидрогенераторът обикновено използва въздух като охлаждаща среда за охлаждане на статора, роторната намотка и статорното ядро. Хидрогенераторите с малък капацитет често използват отворена или тръбна вентилация, докато големите и средните хидрогенератори често използват затворена самоциркулационна вентилация. За да се подобри интензивността на охлаждане, някои намотки на хидрогенератори с голям капацитет използват вътрешен режим на охлаждане с кух проводник, преминаващ директно през охлаждащата среда, като охлаждащата среда е вода или нова среда. Намотките на статора и ротора се охлаждат вътрешно с вода, като охлаждащата среда е вода или нова среда. Намотките на статора и ротора, които използват вътрешно водно охлаждане, се наричат двойно водно вътрешно охлаждане. Намотките на статора, ротора и статорното ядро, които използват водно охлаждане, се наричат пълно водно вътрешно охлаждане, докато намотките на статора и ротора, които използват водно вътрешно охлаждане, се наричат полуводно вътрешно охлаждане.
Друг метод за охлаждане на хидрогенератора е изпарителното охлаждане, при което течната среда се свързва с проводника на хидрогенератора за изпарително охлаждане. Изпарителното охлаждане има предимствата, че топлопроводимостта на охлаждащата среда е много по-голяма от тази на въздуха и водата и може да намали теглото и размера на устройството.
(5) Устройството за възбуждане и неговото разработване са по същество същите като тези на топлоенергийните агрегати.
Време на публикуване: 01 септември 2021 г.
