Способ распознавания дефектов сердечника статора на работающей электрической машине с раздельным охлаждением сердечника и обмотки

Изобретение относится к области электротехники, к способам диагностики электрических машин, преимущественно турбо- и гидрогенераторов электростанций. В способе распознавания дефектов сердечника статора на работающей электрической машине с раздельным охлаждением сердечника и обмотки измеряют параметры виброакустического сигнала, распространяющегося по конструктивным частям машины, контролируют параметры хладагентов и при параметрах виброакустического сигнала, указывающих на появление дефектов сердечника статора, изменяют параметры одного из хладагентов. При этом температуру хладагента сердечника статора поддерживают практически постоянной с отклонениями не более ±2°С от среднего значения, изменяют параметры хладагента обмотки статора, по результатам измерений определяют зависимость параметров виброакустического сигнала от параметров хладагента обмотки и судят об источнике виброударного процесса по виду этой зависимости. В результате обеспечивается распознавание источников виброударного процесса в сердечнике статора и различение дефекта крепления и дефекта ослабления прессовки сердечника статора на работающей электрической машине.

 

Изобретение относится к области электротехники, к способам диагностики электрических машин, преимущественно турбо- и гидрогенераторов электростанций.

Дефекты ослабления креплений конструктивных частей статоров являются частой причиной аварийных остановов генераторов электростанций. На начальных этапах развития эти дефекты приводят к появлению виброударных процессов в статоре с частотой следования ударов, равной двойной частоте тока статора. Например, ослабление прессовки стали сердечника приводит к распушению зубцов крайних пакетов активной стали в форме освобождения от взаимосвязи отдельных листов стали, составляющих зуб, что вызывает вибрацию отдельных свободных листов стали, их соударения и излом. Вследствие выкрашивания стали неоднократно имели место тяжелые аварии генераторов мощных энергоблоков с повреждением корпусной изоляции стержней обмотки и выгоранием стали. Ослабление креплений сердечника статора к корпусу генератора также приводит к появлению виброударных процессов с частотой, кратной двойной частоте тока статора, и авариям генераторов в эксплуатации. Эти обстоятельства делают актуальной проблему ранней диагностики и распознавания дефектов статора на работающей электрической машине.

Известен способ обнаружения дефектов по авт.св. СССР №1080091, в котором изменяют уровень возбуждения генератора и измеряют электрические параметры режима его работы, а также измеряют с помощью вибродатчиков, установленных на спинке сердечника статора, диагностический параметр виброакустических колебаний, реагирующий на появление виброударных процессов в статоре. По значению виброакустического диагностического параметра судят о наличии дефектов статора.

Недостаток способа по авт.св. СССР №1080091 в том, что он не обеспечивает распознавание источников виброударного процесса и различения дефекта крепления и дефекта ослабления прессовки сердечника статора.

Известен также способ обнаружения дефектов статора на работающем генераторе, в котором изменяют активную нагрузку генератора и измеряют электрические параметры режима его работы, а также измеряют с помощью вибродатчиков на корпусе генератора диагностический параметр виброакустических колебаний, реагирующий на появление виброударных процессов в статоре. По значению виброакустического диагностического параметра судят о наличии дефектов статора, а также о необходимости проведения ремонтных работ /см. статью Могилева Г.К. "Оценка состояния прессовки активной стали сердечника статора на работающих турбогенераторах" в книге: "Конференция молодых специалистов электроэнергетики - 2000. 18-22 сентября 2000 г. Сборник докладов". М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2000/.

Недостаток этого способа в том, что здесь также не предусмотрена процедура различения дефекта крепления и дефекта ослабления прессовки сердечника статора.

Наиболее близок к заявляемому способ по патенту РФ №2035113. Здесь в процессе работы электрической машины измеряют параметры виброакустического сигнала, распростроняющегося по конструктивным частям машины. Контролируют параметры хладагента машины и в зависимости от параметров виброакустического сигнала изменяют указанные параметры хладагента.

Способ по патенту РФ №2035113 решает задачу управления развитием виброударного дефекта статора и не обеспечивает распознавание источников виброударного процесса и различения дефекта крепления и дефекта ослабления прессовки сердечника статора.

Цель изобретения - обеспечение распознавания источников виброударного процесса в сердечнике статора и различения дефекта крепления и дефекта ослабления прессовки сердечника статора на работающей электрической машине.

Для достижения поставленной цели на работающей электрической машине измеряют параметры виброакустического сигнала, распростроняющегося по конструктивным частям машины, контролируют параметры хладагентов и при параметрах виброакустического сигнала, указывающих на появление дефектов сердечника статора, изменяют параметры хладагента обмотки статора. При этом поддерживают температуру хладагента сердечника статора практически постоянной с отклонениями не более ±2°С от среднего значения. Измерения проводят при практически неизменных электрических параметрах режима работы, для чего во время проведения измерений не производят действий, направленных на изменение электрических параметров режима работы машины. По результатам измерений определяют зависимость параметров виброакустического сигнала от параметров хладагента обмотки и судят об источнике виброударного процесса по виду этой зависимости. Признаком дефекта крепления сердечника статора служит отсутствие влияния параметров хладагента обмотки статора на параметры виброакустического сигнала.

Сущность происходящих процессов сводится к следующему. Изменение параметров хладагента обмотки, например, температуры хладагента на входе в каналы охлаждения обмотки приводит к изменению температуры обмотки и ее длины за счет теплового расширения либо сжатия. Стержни обмотки находятся во фрикционном взаимодействии с зубцами пакетов активной стали сердечника. В случае, если виброударный процесс вызван ослаблением прессовки статора, тепловые перемещения обмотку вызывают подпрессующее либо распрессующее воздействие на зубцы сердечника и изменяют параметры виброударного процесса. В то же время тепловые перемещения обмотки не оказывают влияния на виброударный процесс, вызванный ослаблением крепления сердечника статора к корпусу машины.

Способ осуществляется следующим образом, например, на турбогенераторе ТВВ-320-2, имеющим следующие технические характеристики: номинальная активная мощность - 300 МВт, номинальное напряжение - 20 кВ, номинальный ток статора - 10,2 кА. Номинальная частота тока статора 50 Гц. Сердечник статора охлаждается газом (водородом). Обмотка статора охлаждается дистиллятом. Номинальная температура холодного газа 40°С. Допускается работа генератора с температурой холодного газа до 20°С. Номинальная температура холодного дистиллята 40°С. Допускается работа с температурой холодного дистиллята до 30°С. Температуры хладагентов измеряются термопреобразователями сопротивления. Генератор оснащен штатными приборами для измерения активной и реактивной мощности, напряжения и тока статора, температур охлаждающих сред и активных частей генератора.

Генератор работает в сети с нагрузкой 100 МВАр, 300 МВт при температуре холодного газа 35°С и температуре холодного дистиллята 40°С. На генераторе с помощью известной аппаратуры и известными методами, например описанными в упомянутой ранее статье Могилева Г.К., с помощью датчиков на корпусе статора измеряют параметры виброударного процесса, характеризующие наличие виброударного процесса, например, мощность периодической составляющей виброакустического сигнала с частотой следования 100 Гц /см. книгу Генкина М.Д., Соколовой А.Г. "Виброакустическая диагностика машин и механизмов", М.: Машиностроение, 1987. Стр.155-164/. Указанная мощность является виброакустическим диагностическим параметром (ВДП), зависящим от интенсивности виброударного процесса. Измерения показали значение ВДП, равное 500 м²/с⁴, что существенно больше наблюдаемого на исправных генераторах значения до 200 м²/с⁴ и указывает на наличие дефекта статора виброударного характера. С целью распознавания источников виброударного процесса снижают температуру дистиллята на входе в обмотку до 35°С, оставляя при этом неизменными электрические параметры режима и температуру холодного водорода. Регулирование температуры дистиллята осуществляют изменением расхода технической воды через теплообменники дистиллята с помощью задвижек. Через время, необходимое для достижения обмоткой установившегося теплового состояния (около 15 минут), повторяют измерение ВДП, которое показывает значение 510 м²/с⁴. Устанавливают температуру холодного дистиллята 30°С и повторяют указанную процедуру измерений, в которой определяют значение ВДП, равное 490 м²/с⁴ Так как отклонения измеренных значений ВДП лежит в пределах погрешности измерений, делают вывод о независимости измеренного ВДП от температуры дистиллята, следовательно, источником и причиной виброударного процесса является ослабление крепления спинки статора к корпусу генератора.

Способ распознавания дефектов сердечника статора на работающей электрической машине с раздельным охлаждением сердечника и обмотки, в котором измеряют параметры виброакустического сигнала, распространяющегося по конструктивным частям машины, контролируют параметры хладагентов и при параметрах виброакустического сигнала, указывающих на появление дефектов сердечника статора, изменяют параметры одного из хладагентов, отличающийся тем, что поддерживают температуру хладагента сердечника статора практически постоянной с отклонениями не более ±2°С от среднего значения, изменяют параметры хладагента обмотки статора, по результатам измерений определяют зависимость параметров виброакустического сигнала от параметров хладагента обмотки и судят об источнике виброударного процесса по виду этой зависимости.