Одноопорный или двухопорный электрогенератор для ГПЭС
При выборе любого сложного технического изделия существует множество нюансов, доступных пониманию только специалистов, однако влияющих на работу самого изделия в той или иной степени. При выборе электростанции один из таких важных факторов — конфигурация генератора, а точнее, количество подшипников в его конструкции. Но как ни парадоксально, именно по этому вопросу существуют значительные разногласия, а большинство поставщиков электростанций заявляют на этот счет совершенно противоположные мнения. В данной статье мы постараемся внести
ясность в этот критически важный вопрос. Вначале нужно раскрыть суть терминов — одноопорный и двухопорный генератор.
Одноопорный генератор имеет в своей конструкции один подшипник — в противоположной от крепления двигателя части, при этом коленвал двигателя стыкуется с валом ротора генератора посредством жесткого фланцевого соединения (жесткая муфта). И такое конструктивное решение является вполне приемлемым и широко распространенным, особенно если речь идет об аварийных ДЭС (наработка таких машин обычно не превышает 500 часов в год). Сборка с одноопорным генератором намного проще, занимает меньше времени, не требует никаких дополнительных элементов — все это в совокупности снижает затраты, по сравнению с двухопорным генератором, в котором подшипники установлены с двух сторон и масса ротора распределяется между ними.
При эксплуатации системы с одноопорным генератором через жесткую муфту с коленвала двигателя на вал ротора генератора передаются все динамические нагрузки, возникающие при передаче крутящего момента, — удары, толчки, вибрации, крутильные колебания, а при параллельной работе с сетью это еще осложняется тем, что в сети бывают мгновенные изменения cosφ, что приводит к серьезным мгновенным нагрузкам на жесткую муфту.
При длительной работе электростанции этот износ будет постоянно накапливаться и в течение 10 000 моточасов (а иногда и в первые 1000 часов) может привести к выходу из строя подшипника генератора, к поломке вала ротора, задеванию обмоток ротора об обмотки статора в генераторе, задирам коленвала, истиранию подшипников коленвала двигателя и связанным с этим проблемам. Любая из таких неисправностей надолго выведет из строя ГПУ (более месяца, в случае если поставщик согласен нести существенные расходы для устранения неисправности).
У резервной ДГУ подобной проблемы не возникает, поскольку установка включается в работу на очень непродолжительное время и первые 1000 моточасов ДГУ может пройти в течение 3-5 лет. Поэтому износ, о котором идет речь, просто не успеет накопиться в ближайшее время, не говоря уже о гарантийном периоде.
Если вы планируете эксплуатировать газопоршневую электростанцию в течение хотя бы 10 000 моточасов, то применение одноопорных генераторов и жесткого фланцевого соединения, с инженерной точки зрения, абсолютно необоснованно. Немецкие изготовители дизельных и газопоршневых энергоблоков применяют схему только с двухопорным генератором и добиваются на своих установках ресурса до 60 000 моточасов.
Немецкая инженерная школа (куда входят и австрийские компании) определенно рекомендует: на любые ДЭС и ГПЭС, предназначенные для непрерывной работы в течение длительного времени, следует ставить исключительно двухопорные генераторы, а соединение коленвала двигателя и вала ротора генератора следует выполнять посредством гибкой (упругой) резинометаллической муфты.
И хотя такое конструктивное решение является более затратным, оно гарантированно обеспечит безаварийную работу узла, соединяющего коленвал двигателя и вал ротора генератора, а это, как известно, один из самых ответственных узлов всей электростанции: именно через него двигатель передает всю мощность на генератор и в электросеть. Все это обусловлено тем, что резинометаллическая муфта компенсирует ударные нагрузки и обеспечивает плавность передачи крутящего момента.
Компания MAN Engines допускает применение как одноопорных, так и двухопорных генераторов в газопоршневых электростанциях MAN, без каких-либо ограничений по ресурсу двигателя и генератора. Для сохранения гарантии на двигатель производитель электростанции должен соблюдать следующие условия:
— при применении одноопорного генератора масса его ротора не должна превышать 630 кг (мощность менее 200 кВт) и момент инерции 11 кг (что позволяет применять без ограничения синхронные генераторы
мощностью до 530 кВт);
— при применении двухопорного генератора производитель должен произвести расчет размеров муфты, а также расчет крутильных колебаний и согласовать все эти расчеты с компанией MAN.
Таким образом, если проанализировать газопоршневые установки европейского производства (Jenbacher, MWM, MTU, MAN, Liebher и др.), то выяснится, что даже на агрегаты с небольшой мощностью (100…500 кВт) всегда ставятся генераторы на двух подшипниках. Их валы соединяются посредством упругой муфты, поскольку только такое решение гарантирует длительную, надежную работу оборудования.
Исходя из изложенного, потенциальный пользователь ГПУ может сделать для себя вывод: двухопорные генераторы и гибкая резинометаллическая муфта четко указывают на то, что данная энергоустановка не является резервной, а рассчитана на длительный срок эксплуатации в непрерывном режиме.
Одноопорный или двухопорный электрогенератор для ГПЭС 
