Optimizacija učvršćenja polova hidrogeneratora

Učvršćenje polova jedan je od najnapregnutijih dijelova rotora sinkronih hidrogeneratora posebno ako se radi o brzohodnim generatorima velikih snaga, a konstrukcijske izvedbe mogu se raditi u više oblika kao npr. u obliku lastinog repa, čekića ili njihovih kombinacija (slika 1 i 2). U slučaju ekstremno visokih opterećenja izvedbe učvršćenja rade se sa nekoliko lastinih repova, čekića ili njihovih kombinacija.

Dimenzioniranje učvršćenja potrebno je provesti za sve režime rada hidrogeneratora od kojih su najvažniji nominalni režim rada, radni i teorijski pobjeg agregata. Opterećenje učvršćenja pola nastaje uslijed vlastite težine, centrifugalne sile te radijalne magnetske sile privlačenja statora i rotora.

Rezultati izračuna naprezanja znatno ovise o odabiru metode izračuna pa se i kriteriji sigurnostim ne mogu jednoznačno odrediti iako se u dugogodišnjoj praksi koriste kriteriji bazirani na klasičnoj metodi izračuna (metoda redukcije sila, metoda presjeka itd.). Kako se u tenderskim/ugovornim dokumentima kriteriji sigurnosti definiraju bez pripadajuće metode izračuna često dolazi do razmimoilaženja između proizvođača i naručitelja tako da proizvođač mora postupiti striktno po ugovoru iako ugovorni zahtjevi imaju smisla samo kod dimenzioniranja klasičnom metodom. Takve neusklađenosti često znaju izazvati značajne troškove proizvođaču hidrogeneratora.

Osim navedenih manjkavosti postoje i značajne netočnosti pojedinih metoda izračuna, a i neuzimanje u obzir zamora materijala čest je slučaj pri projektiranju, tako da je gotovo uvijek konstrukcijsko rješenje daleko od optimalnog.

U ovom radu prikazana je nužnost odabira metode konačnih elemenata kao relevantne za kvalitetno dimenzioniranje odnosno za točnost izračuna, a odabir metode ujedno predstavlja i prvi korak u postupku optimizacije.

Rezultati ovog rada prvi su i osnovni korak za redefiniranje postojećih kriterija sigurnosti s ciljem ostvarenja minimalnih troškova proizvođača hidrogeneratora. Naravno da je optimalno konstrukcijsko rješenje usko povezano sa geometrijskim parametrima učvršćenja (širina, visina, radijus zaobljenja) odnosno njihovim međusobnim odnosima te je u radu prikazan i jedan dio optimizacije geometrije za učvršćenje pola oblikom „čekić“.

Autori:

Zdravko Ivančić
NUMIKON d.o.o.

Darko Šeremet
KONČAR – Institut za elektrotehniku d.d.

Za više informacija o radu molimo vas da nas kontaktirate.