Способ контроля износа конструктивных узлов в электрических машинах

 

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для контроля процессов износа деталей или узлов внутри работающих электрических машин . Целью изобретения является повышение информативности и достоверности контроля и упрощение технологии его проведения. Способ включает отбор газовой среди, контактирующей с узлами машины , выделение из нее твердых продуктов износа на фильтре, их визуально-оптический анализ, дополнительное выделение высокодисперсных продуктов износа на отдельном улавливающем элементе, проведение морфологического, элементного и фазового анализов всех продуктов износа и идентификации поврежденных узлов. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М

С:: (лЭ

Од

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4824185/26 (22) 05.03.90 (46) 30.05.92, Бюл, ¹ 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроэнергетики и Всесоюзный научно-исследовательский институт судебных экспертиз (72) Ю, Н. Самородов и В. И. Иванов (53) 543.053(088.8) (56) Коллакот Р, Диагностика повреждений.

М,; Мир, 1989.

Патент США ¹3428838,,кл. 310 — 56, 1966. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА КОНСТРУКТИВНЫХ УЗЛОВ B ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИНАХ

Изобретение относится к технической диагностике, а именно к диагностике очагов истирания конструктивных узлов внутри работающих электрических машин, и может быть использовано для контроля процессов износа деталей или узлов и других устройств, внутри которых циркулирует газ, B электрических машинах основным ди-. агностическим признаком истирания B активной зоне является наличие в охлаждающем газе пылевидных частиц изоляции обмотки статора. О начале процесса истирания обмотки свидетельствует появление частиц покровной эмали и асбеста, о конце, т. е. о возникновении аварийного состояния — появление частиц меди в результате износа медных токоведущих частей обмотки. Наличие частиц слюды в газе свидетельствует об износе диэлектрического барьера корпусной изоляции статора. При

„„Ы „„1737314 А1 (57) Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для контроля процессов износа деталей или узлов внутри работающих электрических машин. Целью изобретения является повышение информативности и достоверности контроля и упрощение технологии его проведения, Способ включает отбор газовой среди, контактирующей с узлами машины, выделение из нее твердых продуктов износа на фильтре, их визуально-оптический анализ, дополнительное . выделение высокодисперсных продуктов износа на отдельном улэвливающем элементе, проведение морфологического, элементного и фазового анализов всех продуктов износа и идентификации поврежденных узлов. 5 ил. вибрации сердечника статора в газ поступают микрочастицы стали (железа). В газ также могут поступать частицы стекловолокна, смолы, латуни, сплавов на основе алюминия, и т. д. Из-зэ малых величин взаимных перемещений соприкасающихся элементов продукты износа в основном являются микрочастицами, т. е, высокодисперсными частицами микронных и субмикронных размеров, однако возможно появление более крупных частиц размером до миллиметров.

Цель изобретения — повышение информативности и достоверности контроля и упрощение технологии его проведения, На фиг. 1-5 представлены рентгеновские спектрограммы элементного состава частиц износа, полученные при контроле турбогенераторов ряда электростанций. На оси абсцисс спектрограмм отложены значе1737314 ния энергии рентгеновского излучения, на оси ординат — интенсивность излучения в относительных единицах. Каждый пик соответствует определенному химическому элементу, название которого обозначено химическим символом.

Способ контроля износа конструктивных узлов в электрических машинах осуществляют следующим образом, Отбор газовой среды, контактирующий с узлами машины, производят с помощью устройства для отбора твердых частиц из газа, снабженного улавливающим элементом и фильтром. Это устройство присоединяют, например, к пробоотборному вентилю газового поста турбогенератора с водородным охлаждением, после чего вентиль открывают и в устройство направляют газ. Время экспозиции составляет около 20 мин, во время которого твердые продукты износа оседают на фильтре и улавливающем элементе. По окончании экспозиции закрывают вентиль, отсоединяют устройство, устанавливают в него новый фильтр, поворачивают улавливающий элемент, переходят к следующему генератору.

Применяя побудители расхода, например вакуумный насос, электроаспиратор и т. п., можно производить отбор проб продуктов износа с помощью устройства из электрических машин, имеющих воздушное охлаждение: гидрогенераторов, крупных электродвигателей, После отбора проб проводят морфологический, элементный и фазовый анализы частиц, собранных на улавливающем элементе и на фильтре, Для этого улавливающий элемент помещают в камеру образцов растрового электронного микроскопа и-исследуют морфологические особенности микрочастиц, при этом регистрируют спектр возникающего рентгеновского излучения с помощью энергодисперсионного анализатора, получают спектрограммы и по ним устанавливают элементный состав микрочастиц (фиг, 1 — 4).

После проведения морфологического и элементного анализа пробу микрочастиц с улавливающего элемента исследуют в рентгеновской камере для определения фазового состава микрочастиц.

Фильтры с собранными на них частицами исследуют с помощью оптического микроскопа (например, бинокулярного стереоскопического), определяют цвет, форму . и материал частиц, подсчитывают их число.

Затем фильтры устанавливают в держатель образцов, облучают участок фильтра с собранными частицами пучком рентгеновских лучей и, регистрируя флуоресцентное рент10

55 геновское излучение, получают спектрограммы и определяют элементный состав в целом всей массы частиц (фиг. 5).

Идентификацию поврежденных узлов проводят путем сравнения установленного элементного и фазового состава частиц износа с составом эталонных образцов материалов.

Пример 1. С помощью электронного микроскопа при исследовании проб микрочастиц, отобранных из шести турбогенераторов мощностью, 800 М Вт одной электростанции, было установлено, что в пробе первого генератора присутствует большое число микрочастиц слюды, тогда как в пробах других пяти генераторов частицы слюды отсутствуют. После останова и разборки генератора были найдены места сильного истирания корпусной изоляции на лобовых частях обмотки статора из-за вибрации ослабленных деталей системы крепления лобовых частей, На рентгеновской спектрограмме элементного состава (фиг. 1) признаком наличия в пробе микрочастиц слюды является комплекс из трех химических элементов

AI=Si=k (слюда мусковит) в приблизительной пропорции 2,0:2,2:1.

Пример 2. На той же электростанции на другом турбогенераторе в пробе на улавливающем элементе было обнаружено ненормально высокое содержание микрочастиц железа (фиг. 2), Фазовый анализ микрочастиц показал, что они не являются частицами ржавчины, так как железо в частицах не связано в виде оксида, а находится в металлическом состоянии. На остальных генераторах содержание железа в пробах было в 10 — 15 раз меньше. При исследовании остановленного в ремонт генератора были обнаружены продольные разрывы трех сварных швов, соединяющих угольники полок статора и пружины наборных призм, Под действием рабочей вибрации происходило трение поверхностей разрывов с образованием большого количества микрочастиц железа, которые подхватывались потоком водорода и разносились по всему объему ма ш и н ы.

Пример 3. На другой электростанции в одной из трех проб микрочастиц, отобранных из турбогенераторов мощностью 200

МВт, обнаружен четкий комплекс, состоящий из химических элементов S=8a=Fe=Zn (фиг, 3). После сравнения с одной из контрольных спектрограмм (фиг. 4) было сделано заключение об истирании покровной электроизоляционной эмали ГФ-92ХК, т. е, о начале истирания лобовых частей обмотки статора. Спустя 4 мес при следующем конт1737314

30,о

О о у

Е

2О м

71 (|

5 6

Гиергея

Фиг,t

55 роле микрочастицы. эмали исчезли, вместо них появились микрочастицы слюды, Пример 4, На третьей электростанции на турбогенераторе мощностью 300 МВт были отобраны частицы из водорода на 5 улавливающей элемент и на фильтры. Рентгенофлуоресцентный анализ частиц, собранных на фильтре, показал (фиг, 5), что они в основной своей массе состоят из частиц железа (нелегированной стали), неболь- 10 шого числа частиц немагнитной стали (комплекс, состоящий из химических элементов Fe, Ni, Gr, Мп, при этом содержание никеля превышает содержание хрома и марганца), и небольшого числа частиц лату- 15 ни, На основании этого анализа сделано заключение от истирании стальных конструкций, предположительно в зоне нажимной плиты сердечника статора и о слабом истирании латунных труб газоохладителя, 20

Заключение подтвердилось, когда во время ремонта при внеплановом останове энергоблока было найдено и устранено распушение и выкрашивание сегментов крайних пакетов активной стали. 25

Способ может быть реализован в любое время эксплуатации турбогенератора.

Использование предлагаемого способа контроля износа конструктивных узлов в электрических машинах позволяет, по сравнению с известными, повысить его информативность и достоверность, упростить технологию его проведения. Кроме того, способ позволяет осуществить оперативную раннюю диагностику износа конструктивных узлов, повышая надежность работы электрической машины, предотвращая тем самым возникновение аварий и уменьшая объем ремонтных работ.

Формула изобретения

Способ контроля износа конструктивных узлов в электрических машинах, включающий отбор газовой пробы среды, контактирующей с узлами машины, выделение из нее твердых продуктов износа на фильтре, их визуально-оптическое исследование и идентификацию поврежденных узлов, отл ич а ю шийсятем, что, с целью повышения информативности и достоверности контроля, упрощения технологии его проведения, дополнительно выделяют высокодисперсные продукты износа на отдельном улавливающем элементе и проводят их морфологический, элементный и фазовый анализ.

1737314

1737314 ч

1737314

1737314

il

J (I ! ! ! !

I !

1,. 1

I ! ! ! ! !

1 г — " -г

I б 7 8

f ч < „ 0ЭЭВ

1

Э 4."лсргкя

Фиг. >

35 40

50

Составитель А,Сондор

Техред M.Moðãåíòàë Корректор С. Шевкун

Редактор Э.Слиган

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1885 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5