Analysis of causes of turbogenerators and hydrogenerators damages by the method of determination of complicated stressed state of the parts

Kostyantyn Oleksandrovych Kobzar, Olexandr Yuriyovych Shut, Olena Oleksandrivna Ovsiannykova, Oleksandr Volodymyrovych Senetskyi, Oleksii Volodymyrovych Tretiak
2016 NTU KhPI Bulletin Power and heat engineering processes and equipment  
АНАЛІЗ ПРИЧИН ПОШКОДЖЕННЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРІВ ТА ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ ШЛЯХОМ ВИЗНАЧЕННЯ СКАЛАДНОНАПРУЖЕННОГО СТАНУ ДЕТАЛЕЙ АНОТАЦІЯ Виконано аналіз можливих причин виникнення аварійних ситуацій у процесі експлуатації турбогенераторів та гідрогенераторів при різноманітних режимах роботи. Проаналізовано доцільність заміни водневого охолодження генератора на повітряне з урахуванням геометричних обмежень розташування теплообмінного апарату у корпусі електрогенератора. Проведено детальний розрахунок
more » ... го стану повітроохолоджувача генератора. Проведений розрахунковий аналіз показав, що розроблений повітроохолоджувач забезпечує надійну роботу турбогенератора на всіх режимах роботи та гарантує 35 % запас по тепловому навантаженню. Ключові слова: турбогенератор, гідрогенератор, ротор, статор, тепловий стан, пошкодження, складнонапружений стан. К. ABSTRACT The analysis of possible causes of emergency situations in the operation of large electric machines at different operating modes was carried out in order to find the ways of improvement of Turbogenerators and Hydrogenerators reliability. Due to the fact that the generators shall be free from damage and residual deformations and withstand for 2 minutes emergency increasing of rotational speed of 20 % above rated one, and upon the inquiry of the Customer, the generators can be manufactured that allow emergency increasing of rotational speed up to 30% higher than the rated one, it is necessary to carry out calculations of complicated stressed state by the methods of finite elements and CFD. The article shows the main causes of damage of the stator group parts, namely damage of the insulation and emerge of "fretting effect" of active steel sheets. A scheme of crumbling development of active steel sheets of the core is submitted and indicated the necessity for a detailed calculation of the complicated stressed states of pressing elements "of active steel" of the core. The reasons for the deterioration of coolers operation is shown. A detailed calculation of the thermal state of the generator air cooler is carried out. The above design analysis showed that the designed air cooler provides reliable operation of the machine at all operating conditions and ensures 35 % of the heat load margin. The calculation is performed by CFD. A detailed three-dimensional modeling was carried out during the calculation. Indicated the basic ways of scientific development direction of mathematics tools that allow take into consideration all the problems of Turbogenerators and Hydrogenerators designing.
doi:10.20998/2078-774x.2016.08.19 fatcat:oxzvawldzjhjrozrrm24quawai