Коллектив авторов - История электротехники

Создание современной низковольтной изоляции проходило под руководством и при непосредственном участии Ю.Л. Преснова, В.В. Петрова и И.Т. Сушковой.

Наряду с изоляцией очень важными элементами электрических машин являются металлы и сплавы. Основные исследования и разработки в области металловедения для крупного электромашиностроения проводятся в отделе металлов завода «Электросила». Главным исполнителем этих работ является Н.А. Греков. В результате творческого труда инженеров-металлургов как электротехнической, так и металлургической промышленности удалось создать стальные заготовки крупных размеров, набор специальных электротехнических и конструкционных металлов и сплавов, многие марки чистой электротехнической проводниковой меди и ее сплавов, разработать новые технологические процессы и способы контроля.

Производство заготовок роторных валов, несомненно, является важнейшей задачей при создании турбогенераторов. Ротор турбогенератора — это, пожалуй, самая крупная во всем машиностроении цельная металлическая деталь. Его масса изменяется от нескольких тонн (1,5–6) для небольших турбогенераторов мощностью 2–12 МВт до 200 т в чистой заготовке для тихоходного (1500 об/мин) турбогенератора мощностью 1000 МВт для атомных электростанций. Проблема изготовления роторов в нашей стране была удачно разрешена в самом начале производства генераторов, так как металлургическое производство других отраслей имело опыт изготовления требуемых слитков высококачественных сталей и их ковки в крупные заготовки, какими являются роторные валы.

Первые отечественные роторные заготовки создавались при совместном участии специалистов завода «Электросила» и завода «Баррикады» в г. Сталинграде (ныне Волгограде) еще в 30-е годы. По качеству они не уступали лучшим зарубежным аналогам фирм «Крупп», «Шкода», «Метрополитен-Викерс». В середине 70 -х годов в связи с необходимостью создания еще больших роторных заготовок, что было сопряжено с разработкой производства крупных стальных слитков (массой свыше 250 т), их производство параллельно с заводом «Баррикады» было налажено на Ижорском заводе (г. Ленинград), который постепенно стал специализироваться именно на производстве роторных заготовок особо крупных размеров для турбогенераторов мощностью 800, 1000 и 1200 МВт, а также для тихоходных турбогенераторов АЭС.

Наша страна вошла в число трех стран, выпускающих крупные заготовки роторов турбогенераторов (СССР, Япония, США). Этому способствовала деятельность специалистов-металлургов электротехнической промышленности И.А. Одинга, П.Р. Веррилепа, В.К. Дебрера, A.M. Шкатовой. И.А. Одинг был одним из первых исследователей во вновь организованной в 1922 г. лаборатории металлов завода «Электросила». Став членом-корреспондентом АН СССР, он непрерывно помогал лаборатории. П.Р. Веррилеп работал долгие годы главным металлургом завода «Электросила» (до 1964 г.). Он участвовал в организации производства роторов на заводе «Баррикады», за совершенствование технологии производства роторных заготовок был удостоен Государственной премии СССР Всю жизнь проработал на «Электросиле». В.К. Дебрер — неутомимый экспериментатор и изобретатель приборов и методик усталостной прочности роторных сталей. A.M. Шкатова — бессменный руководитель производства практически всех роторных заготовок как на заводе «Баррикады», так и на Ижорском заводе.

Немагнитные бандажные кольца — очень специфическая деталь турбогенератора. Внешняя простота их конфигурации и сравнительно небольшие массы (0,8–2,6 т) могут ввести в заблуждение относительно легкости изготовления этой детали. Можно сказать, что эта деталь является ключевой в конструкции ротора турбогенератора, а следовательно, и во всем генераторе. Полная немагнитность, высокие прочностные и пластические свойства (это самая нагруженная деталь во вращающемся роторе), наконец, надежная коррозионная стойкость — все эти требования сильно ограничивают выбор материала и усложняют технологию производства. Хорошей иллюстрацией сказанного является то, что во всем мире имеются лишь четыре завода, где могут быть надежно выполнены все требования заказчиков этого вида продукции. В первую очередь следует назвать фирму VSG (ранее «Крупп») в Эссене, которая удовлетворяет 2/3 потребности в бандажных кольцах всех мировых фирм, изготавливающих и ремонтирующих турбогенераторы. Три остальных завода (в Японии, Франции и России) в сумме производят 1/3 общей потребности. Заводы России способны в настоящее время изготовить современные, не уступающие по качеству и размеру зарубежным, бандажные кольца.

На заводе «Уралмаш» производят бандажные кольца из стали. Поскольку диаметр бандажных колец больше диаметра бочки ротора и они, кроме того, удерживают лобовые части обмотки ротора, то здесь требуется особенно высокая механическая прочность. Для этого используется холодное растяжение на гидравлическом прессе с усилием 30 тыс. т. В результате предел текучести может быть увеличен с 40 до 115 кг/мм (в зависимости от диаметра бандажного кольца). В последнее десятилетие удалось перейти на коррозионно-стойкие стали за счет введения в состав материала азота, увеличения содержания хрома и марганца. На заводе в г. Верхняя Салда освоено производство титановых бандажных колец. Следует отметить, что производство и применение бандажных колец из титановых сплавов до настоящего времени никем еще не повторено, несмотря на их бесспорные преимущества по совокупности технических и экономических характеристик. Следует заметить, что нагрев титановых колец перед посадкой на ротор должен быть больше, чем стальных бандажей, что исключает повреждение лобовых частей. В создание технологии изготовления бандажных колец существенный вклад внесли Г.И. Арковенко и Е.П. Силина.

Если в середине 60-х годов потребность в электротехнической стали в значительной мере удовлетворялась за счет импорта, то, начиная с 70-х и особенно в последние 15–20 лет, специализированные заводы нашей страны полностью удовлетворяют потребность отечественного электромашиностроения по номенклатуре и количеству электротехнической стали. Немало ценных исследовательских и опытных работ было проведено Верх-Исетским (г. Екатеринбург) и Липецким металлургическими заводами. Этому способствовали исключительная инициатива и творческое участие специалистов металлургов Т.А. Казариновой и В.Д. Дуриева.

При производстве гидрогенераторов традиционными являются следующие три вида металлургических заготовок: втулка ротора, представляющая собой стальную кольцевую двухфланцевую деталь сложной конфигурации, масса которой достигает 70 т, чаще всего изготавливаемую методом литья; четырехмиллиметровый стальной лист повышенной прочности для обода ротора и, наконец, диск подпятника, представляющий собой кольцевую поковку массой до 30 т, изготавливаемую методом пластической деформации. Производство этих металлических деталей для гидрогенераторов освоено на ряде металлургических заводов.