IT8267819A1 - Gruppo turbina idraulica alternatore del tipo a bulbo di potenza elevata a raffreddamento esterno con moltiplicatore di velocita' - Google Patents
Gruppo turbina idraulica alternatore del tipo a bulbo di potenza elevata a raffreddamento esterno con moltiplicatore di velocita'Info
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
^"Gruppo turbina idraulica-alternatore del tipo a bulbo di
potenza elevata a raffreddamento esterno, con moltiplicatore di velocit?"
F? 12602/BY di: ALSTHOM-ATLANTIQUE, nazionalit? francese, 38, Avenue
Kl?ber, 75794 Parigi Cedex 16, Francia.
Inventori designati: Jean ALLEGRE e Michel OLIVIER.
Depositata il : 29 Giugno 1982 67819 A/82
*** *** ***
RIASSUNTO
Gruppo a bulbo di potenza elevata a raffreddamento
esterno con moltiplicatore di velocit?.
La sezione anteriore (116) contenente l'alternatore
GU? oJ-(5, 19) si raccorda alla sezione intermedia (114) di diame- c? < Ex 4 tro superiore contenente il moltiplicatore di velocit? (26) ?.
attraverso una flangia (2) nella cui larghezza sboccano
?=? 03 O longitudinalmente tubi di raffreddamento esterno (7) percor % si dall'aria di raffreddamento dell'alternatore.
Applicazione alla produzione di elettricit?.
(Figura 1).
Hl?* *** ***
La presente invenzione riguarda un gruppo a bulbo
?
di potenza elevata a raffreddamento esterno con moltiplicatore di velocit?. Si intende in questo caso con potenza f 0
fi elevata di un gruppo a bulbo a moltiplicatore una potenza
GM/f
superiore a 5 MW, ad esempio compresa tra 5 e 20 MW.
Un primo gruppo a bulbo con moltiplicatore di tipo
noto comprende:
- un involucro esterno allungato che presenta un
asse longitudinale, ed immerso in un condotto percorso
da una corrente d'acqua;
- una turbina montata in una sezione "posteriore"
di questo involucro, su un albero disposto lungo l'asse dell'involucro, in cui le pale di questa turbina sporgono radialmente all'esterno dell'involucro per essere azionate
in rotazione dalla corrente d'acqua;
- un moltiplicatore di velocit? disposto in una
sezione intermedia della lunghezza dell'involucro, azionato dall'albero della turbina, e che aziona a velocit? supeed riore un albero dell'alternatore che si estende verso la
c parte anteriore dell'involucro; <?CD CJ CJ
- un rotore dell'alternatore montato su questo C_3
CD
s albero dell'alternatore, in una sezione "anteriore" dell'involucro;
- un eccitatore dell'alternatore montato sull'albero dell'alternatore per fornire una corrente di eccitazione
a questo rotore;
ed uno statore dell'alternatore che circonda
il rotore, e comprendente a sua volta degli avvolgimenti,
un circuito magnetico ed una carcassa di sopporto che cir
conda il circuito magnetico in contatto con quest'ultimo.
Questa carcassa dello statore costituisce nello stesso tempo una parte dell'involucro, in modo da assicurare un?evacuazione parziale verso l'acqua esterna del calore
che si sviluppa nel circuito magnetico; l'alternatore ? inoltre munito di un circuito di raffreddamento a gas.
E' noto un secondo gruppo a bulbo analogo, ma privo di moltiplicatore, e nel quale il circuito di raffreddamento a gas comprende tubi disposti all'esterno dell'involucro
per permettere che il gas di scambio di calore sia raffreddato dall'acqua che circola intorno a questo involucro.
Ognuno di questi tubi si estende tra due orifici di comunicazione anteriore e posteriore ricavati nell'involucro.
^ I centri degli orifici anteriori sono situati in
due piani di foratura trasversali distinti, davanti allo statore dell'alternatore; la distanza longitudinale tra questi due piani di foratura ? almeno uguale al diametro ?AQIOS?CC & PERAN CASETTIA - I di questi orifici, in modo da evitare un indebolimento eccessivo della resistenza meccanica dell'involucro in vicinanza di questi piani di foratura. Gli orifici posteriori di comunicazione sono realizzati nello stesso modo degli orifici anteriori, ossia i loro centri sono disposti in
due piani di foratura trasversali distinti.
Questi due gruppi a bulbo noti sono muniti di un
tubo di accesso che collega l'involucro alla parete del condotto dell'acqua per permettere di penetrare all'interno dell'involucro a partire dall'esterno del condotto.
Nel primo gruppo a bulbo noto, questo braccio si
apre nella sezione intermedia dell'involucro di fronte
al moltiplicatore.
Questi gruppi noti presentano l'inconveniente di
avere una lunghezza notevole, che obbliga in particolare
a costosi lavori di ingegneria civile per realizzare il
?condotto nel quale sono disposti. Inoltre, se essi comprendono un moltiplicatore, l'accesso all'interno dell'involucro ? difficile a causa della limitatezza dell'intervallo
radiale libero intorno al moltiplicatore. Infine il fissaggio della sezione anteriore, sulla sezione intermedia che
avviene ,
la sopporta, ' per mezzo di una flangia che forma una
sporgenza radiale verso l'interno e che ostacola l'accesso 4
-> ?. ? alle connessioni elettriche disposte nella parte posteriore
J
.J dello statore dell'alternatore. C<33
La presente invenzione ha lo scopo di permettere
la riduzione dell'ingombro longitudinale di un gruppo a
bulbo di potenza elevata a raffreddamento esterno con moltiplicatore di velocit?, facilitando l'accesso nell'involucro
e la manutenzione dell'alternatore, senza diminuzione di
resistenza meccanica.
Essa ha per oggetto un gruppo a bulbo di potenza
elevata a raffreddamento esterno con moltiplicatore di
velocit?, in cui il gruppo comprende:
un involucro esterno allungato che presenta un asse longitudinale, ed immerso in un condotto dell'acqua;
- una turbina montata in una sezione "posteriore" dell'involucro, su un albero disposto lungo l'asse dell'involucro, in cui le pale della turbina sporgono radialmente all'esterno dell'involucro per essere azionate in rotazione
dall'acqua;
- un moltiplicatore di velocit? disposto in una
sezione intermedia della lunghezza dell'involucro, azionato dall'albero della turbina, e che aziona a velocit? superiore un albero dell'alternatore che si estende verso la parte
anteriore dell'involucro;
- un rotore dell'alternatore montato sull'albero
O-. dell'alternatore, in una sezione "anteriore" dell'involucro;
ci} - un eccitatore dell'alternatore montato sull'albero dell'alternatore per fornire una corrente di eccitazione r > c ) m e ) al rotore;
ed uno statore dell'alternatore che circonda
il rotore, e comprendente a sua volta degli avvolgimenti,
un circuito magnetico ed una carcassa di sopporto che circonda il circuito magnetico in contatto con quest'ultimo; mci oganta - in cui questa carcassa di statore costituisce
nello stesso tempo una parte dell'involucro, in modo da
io* assicurare una evacuazione parziale verso l'acqua esterna
del calore che si sviluppa nel circuito magnetico;
in cui l'alternatore costituito dal rotore, dall'eccitatore e dallo statore ? munito di un circuito di raffreddamento a gas percorso da un gas di scambio termico;
- in cui il circuito di raffreddamento comprende
tubi di raffreddamento esterni disposti all'esterno dell'involucro per permettere che il gas di scambio termico sia raffreddato dall'acqua che circola intorno all'involucro;
- in cui ognuno di questi tubi si estende tra due
orifici di comunicazione anteriore e posteriore ricavati
nell'involucro;
- in cui i centri degli orifici anteriori sono
situati in almeno due piani di foratura trasversali distinti davanti allo statore dell'alternatore; la distanza longitudinale tra questi due piani di foratura ? almeno uguale '-J*
& al diametro degli orifici, in modo da evitare un indebolimento eccessivo della resistenza meccanica dell'involucro ^ ? in vicinanza di questi piani di foratura; 1
1; - in cui un tubo di accesso collega la sezione ? intermedia dell'involucro alla parete del condotto dell'acqua per permettere di penetrare all'interno dell'involucro a partire dall'esterno del condotto;
- in cui il gruppo ? caratterizzato dal fatto che
le due sezioni anteriore ed intermedia dell'involucro hanno diametri differenti che si raccordano attraverso una flangia di raccordo a forma di corona circolare disposta in
un piano trasversale; i diametri interno ed esterno di
questa flangia corrispondono ai diametri delle sezioni anteriore ed intermedia, rispettivamente;
- gli orifici di comunicazione posteriori dei tubi di raccordo sono ricavati in questa flangia di raccordo. Ne risulta che la foratura di questi orifici posteriori pu? avvenire facilmente, senza rischio di indebolimento eccessivo della resistenza meccanica dell'involucro e con
un ingombro longitudinale minimo del gruppo. D'altra parte l'eccesso di diametro della sezione intermedia dell'involucro rispetto alla sezione anteriore lascia intorno al moltiplicatore di velocit? uno spazio che facilita l'accesso all'involucro a partire dal braccio di accesso. Infine ?r?J il fissaggio della sezione anteriore alla sezione intermedia dell'involucro ? assicurato mediante la flangia di
raccordo senza nessuna sporgenza radiale verso l'interno all'estremit? posteriore della sezione anteriore contenente
lo statore dell'alternatore munito delle sue connessioni elettriche.
Con l'aiuto delle figure schematiche annesse, si descriver? nel seguito, a titolo non limitativo, il modo
in cui l'invenzione pu? essere attuata. Si deve comprendere
che gli elementi descritti Z rappresentati possono essere sostituiti, senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione,
con altri elementi che svolgano le stesse funzioni tecni
che. Quando lo stesso elemento ? rappresentato in diverse figure, esso ? stato indicato con lo stesso numero di riferimento.
La figura 1 rappresenta una vista longitudinale dell'insieme di un gruppo a bulbo secondo l'invenzione disposto nel suo condotto dell'acqua.
La figura 2 rappresenta un ingrandimento di una parte della figura 1, che illustra le sezioni anteriore ed intermedia dell'involucro.
Il gruppo a bulbo descritto a titolo di esempio ? disposto lungo l'asse orizzontale 104 di un condotto 100 di sezione circolare ricavato in una diga; il materiale di questa diga, sostanzialmente calcestruzzo, ? rappresentato in 102. Una sezione anteriore 108 del condotto presenta un diametro notevole, una sezione posteriore 110 un diametro minore, con una sezione intermedia conica 112 che assicura il raccordo. Dalla parte della sezione intermedia 112 di questo condotto partono radialmente delle pale direttrici 106, denominate "pre-distributrici", e sfalsate angolarmente le une rispetto alle altre.
Queste pre-distributrici servono da sopporto per una sezione intermedia 114 dell'involucro 25 del gruppo a bulbo, la cui sezione anteriore ? rappresentata in 116 e la sezione posteriore in 118.
La parte posteriore di queste pre-distributrici ? inclinata rispetto ai piani longitudinali radiali delle loro parti anteriori in modo da mettere in rotazione la corrente d'acqua che scorre dalla parte anteriore alla parte posteriore del condotto 100.
Una 27 di queste pre-distributrici ? cava in modo da formare un tubo che permette un accesso nell'involucro 25 a partire da un passaggio ricavato nella massa della diga.
L'involucro 25 comprende, dalla sua estremit? anteriore alla sua estremit? posteriore:
-un coperchio 4 che assicura la chiusura dell'estremit? anteriore dell'involucro;
-una bussola 1 una cui parte posteriore pi? spessa la costituisce la carcassa esterna dell'alternatore del gruppo;
- un involucro cilindrico intermedio 124 solidale alle pre-distributrici 106 e che costituisce la sezione intermedia suddetta ed il sopporto meccanico del gruppo. Questo involucro contiene un moltiplicatore 26, disposto tra l'albero 28 della turbina e l'albero 14 dell'alternato-?:e;
- ed una turbina 120 che chiude l'involucro nella parte posteriore e che porta pale di turbina 122. Questa turbina aziona l'albero 28 che aziona a sua volta l'albero 14 dell'alternatore attraverso il moltiplicatore 26. L'alternatore disposto nella sezione anteriore ? costituito
da uno statore, da un rotore e da un eccitatore.
Lo statore comprende:
- una carcassa in contatto con l'acqua del condotto
e formata dalla parte posteriore della bussola 1. Essa
? munita di una flangia di raccordo posteriore 2 per il
suo fissaggio all'involucro intermedio 124, e di una flangia anteriore 3 per il suo fissaggio al coperchio 4;
- un circuito magnetico 5 fissato internamente
sulla carcassa, ed in contatto con quest'ultima;
- un avvolgimento di indotto 6 fissato nelle sedi
del circuito magnetico;
- una flangia anteriore 9 saldata alla bussola
1, dal lato opposto alla turbina, e che sopporta un cuscinetto anteriore di guida 10 per l'albero dell'alternatore;
- ed una flangia posteriore 11 smontabile, dal
lato della turbina, e che sopporta un cuscinetto posteriore
4AG0BACCI CASETTA &ANI PER -di guida 12.
Il rotore comprende:
L'albero 14 munito di un disco di accoppiamento
14a all'albero del moltiplicatore, e forato per tutta la
sua lunghezza per permettere il passaggio di un tubo 15
che permette la trasmissione della posizione angolare delle
pale della turbina ad un dispositivo 16 di comando del
passo di queste pale.
Questo albero ? munito di una crociera 17 destinata
a sopportare ed azionare una corona 18 sulla cui periferia
sono fissati poli induttori 19
L'eccitatore comprende:
un induttore fisso 20 fissato alla flangia anteriore 9;
- ed un indotto rotante 21 accoppiata all'estremit? dell'albero 14 dell'alternatore.
La corrente alternata prodotta da questo indotto
? trasmessa ai poli induttori dell'alternatore attraverso connessioni 22 disposte nella foratura dell'albero 14.
Questa corrente ? raddrizzata in un ponte di diodi 23 situato sul rotore, dal lato della turbina.
Poich? la sezione anteriore dell'involucro dell'al?
c<5 ternatore non comprende nessun collegamento con la massa SLU? ?*
??QB della diga, un condotto tubolare 24 stagno permette di U riportare il cablaggio e le tubazioni situate da questo
8 lato verso la pre-distributrice inferiore 106.
L'alternatore ? raffreddato non soltanto dal contatto della carcassa 1 con l'acqua esterna ma anche da un circuito di gas di scambio termico, che ? costituito preferibilmente da aria, e che ? spinto da gruppi moto-ventilatori 13 fissati su aperture della flangia posteriore 11.
A questo scopo esso ? munito di tubi esterni di raffreddamento (7) disposti all'interno dell'involucro (25) per permettere che il gas di scambio termico sia raffreddato dall'acqua che circola intorno a questo involucro.
Ognuno di questi tubi si estende tra due orifici
di comunicazione anteriore (7a, 7b) e posteriore (7c) ricavati dall'involucro.
I centri degli orifici anteriori sono situati in
due piani di foratura trasversali distinti (Pa, Pb) nella
parte anteriore dello statore (5, 6) dell'alternatore.
La distanza longitudinale tra questi due piani di foratura
? almeno uguale al diametro degli orifici, in modo da evitare un indebolimento eccessivo della resistenza meccanica dell'involucro in vicinanza di questi piani di foratura.
Gli orifici di comunicazione posteriori sono ricavati nella flangia di raccordo 2 che ? piana e sufficiente- ?? Q_ ui mente spessa per poter sopportare gli sforzi localizzati
iLnU d esercitati da bulloni di collegamento 2a. Questo spessore *v47
'3 le permette di non essere eccessivamente indebolita dalla 5 foratura di questi orifici posteriori. Questo spessore
? maggiore di quello della parte anteriore lb della bussola
1, che ? realizzata in modo da non aumentare inutilmente
il peso della sezione anteriore 116 dell'involucro.
Si evita cos?, dietro l'alternatore, un allungamento dell'involucro simile a quello che ? provocato davanti all'alternatore dall'intervallo tra i due piani di foratura
Pa e Pb, e dal diametro degli orifici 7a e 7b. Questo allun
gamento sarebbe inutile dietro l'alternatore, mentre davanti ? reso d'altra parte necessario dalla presenza dell'eccitatore.
Il fissaggio dei tubi ? inoltre facilitato alla
loro estremit? posteriore.
D'altra parte l'eccesso di diametro della sezione
intermedia dell'involucro rispetto alla sezione anteriore
lascia intorno al moltiplicatore di velocit? uno spazio
che facilita l'accesso nell'involucro a partire dal tubo
di accesso.
Si evita infine in questo modo che il raccordo
meccanico della sezione anteriore comporti la presenza
di una sporgenza radiale verso l'interno all'estremit? a. posteriore della sezione anteriore contenente lo statore dell'alternatore munito delle sue connessioni elettriche.
Risulta d?altra parte che la sezione anteriore dell'involucro ? priva di accesso, in modo da minimizzare
l'ingombro del gruppo.
I tubi esterni di raffreddamento sono muniti di
alette interne 8 che facilitano il contatto termico con
l'aria che vi circola e che aumentano la condensazione L?Uffici oganfe parziale del vapore d'acqua contenuto in quest'aria. Essi
3? si abbassano verso la parte posteriore in modo che l'acqua (cg *0 di condensazione scorra soltanto nella sezione intermedia
e non nella sezione anteriore contenente 1'eccitatore;
anche se questa disposizione non fosse adottata, sarebbe vantaggioso adottare una disposizione secondo la quale
i tubi esterni di raffreddamento situati nella parte inferiore della sezione anteriore dell'involucro abbiano gli
orifici di comunicazione posteriori almeno altrettanto
bassi del resto della loro lunghezza, in modo che l'acqua
di condensazione che si forma all'interno di questi tubi
di raffreddamento bassi scorra nella sezione intermedia.
RIVENDICAZIONI
1. Gruppo a bulbo di potenza elevata a raffreddamento
esterno con moltiplicatore di velocit?, in cui il gruppo
comprende:
- un involucro esterno allungato (25) che presenta
un asse longitudinale (104), ed immerso in un condotto j di acqua (100); ^
? f?, - una turbina (120) montata i.n una sezione "poste- I $ riore" (118) di questo involucro, su un albero (28) dispo- j 1 J
sto lungo l'asse dell'involucro, in cui le pale (122) della 1 turbina sporgono radialmente all'esterno dell'involucro
per essere azionate in rotazione dall'acqua;
- un moltiplicatore di velocit? (26) disposto in
una sezione intermedia (114) della lunghezza dell'involucro, azionato dall?albero della turbina (28), e che aziona
a velocit? superiore un albero dell'alternatore (14) che
si estende verso la parte anteriore dell'involucro;
- un rotore dell'alternatore'(18, 19) montato su
questo albero dell'alternatore, in una sezione "anteriore"
(116) dell'involucro;
- un eccitatore dell'alternatore (20, 21) montato sull'albero (14) dell'alternatore per fornire una corrente
di eccitazione al rotore;
- ed uno statore dell'alternatore che circonda
il rotore, e comprendente a sua volta degli avvolgimenti
(6), un circuito magnetico (5) ed una carcassa di sopporto
(1) che circonda il circuito magnetico, in contatto con
quest'ultimo;
- in cui questa carcassa di statore (1) costituisce nello stesso tempo una parte dell'involucro (25), in
modo da assicurare una evacuazione parziale verso l'acqua esterna del calore che si sviluppa nel circuito magnetico;
- in cui l'alternatore costituito dal rotore, dalca l'eccitatore e dallo statore ? munito di un circuito di s s raffreddamento a gas (13, 7) percorso da un gas di scambio termico;
- in cui questo circuito di raffreddamento comprende tubi esterni di raffreddamento (7) disposti all'esterno dell'involucro (25) per permettere che il gas di scambio termico sia raffreddato dall'acqua che circola intorno
a questo involucro; ognuno di questi tubi si estende tra
due orifici di comunicazione anteriore (7a, 7b) e posteriore (7c) ricavati nell'involucro;
in cui i centri degli orifici anteriori sono situati in almeno due piani di foratura trasversali distinti (Pa, Pb) davanti allo statore (5, 6) dell'alternatore;
la distanza longitudinale tra questi due piani di foratura
? almeno uguale al diametro degli orifici, in modo da evitare un indebolimento eccessivo della resistenza meccanica dell'involucro in vicinanza di questi piani di foratura;
- in cui un tubo di accesso (27) collega la sezione intermedia (114) dell'involucro alla parete del condotto dell'acqua per permettere di penetrare all'interno dell'involucro a partire dall'esterno di questo condotto;
- in cui il gruppo ? caratterizzato dal fatto che
le due sezioni anteriore (116) ed intermedia (114) dell'involucro (25) hanno diametri differenti e si raccordano attraverso una flangia di raccordo (2) a forma di corona circolare disposta in un piano trasversale; i diametri interno ed esterno di questa flangia corrispondono ai diame IA2J PS &TTAES CACCIACQ3 J?-tri delle sezioni anteriore ed intermedia, rispettivamente;
- in cui gli orifici posteriori (7c) di comunicazione dei tubi di raccordo (7) sono ricavati in questa flangia di raccordo (2).
2. Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato
dal fatto che i tubi esterni (7) di raffreddamento situati
nella parte inferiore della sezione anteriore (116) dell'involucro hanno gli orifici di comunicazione posteriori (7c)
Claims (1)
- almeno altrettanto bassi del resto della loro lunghezzain modo che l'acqua di condensazione che si forma all'interno di questi tubi di raffreddamento inferiori scorra nellasezione intermedia (114) attraverso questi orifici di comunicazione ricavati nella flangia suddetta di raccordo (2).3. Gruppo secondo la rivendicazione 2, nel quale l?asse longitudinale (104) dell'involucro ? sostanzialmente orizzontale, e nel quale l'eccitatore (20, 21) ? situatonella sezione anteriore (116) dell'involucro davanti all'alternatore (5, 6, 15, 19),?.in cui i tubi esterni (7) di raffreddamento sono tutti inclinati verso il basso versola loro estremit? posteriore, in modo che l'acqua di condensazione scorra soltanto nella sezione intermedia e nona nella sezione anteriore contenente l'eccitatore. cd4. Gruppo secondo la rivendicazione 1, in cui la sezio c ry s ne anteriore (116) dell'involucro ? priva di accesso in o c modo da minimizzare l'ingombro del gruppo.aeri /NI ?ARfCp ,L u,i,Yw[/Roganta
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