Способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на бочку и центрирующие кольца ротора электрической машины
Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии электромашиностроения, и касается, в частности, контроля величин натягов горячей посадки бандажных колец роторов крупных электрических машин, например, турбогенераторов. Сущность изобретения заключается в том, что величины посадочных натягов и их изменение диагностируют путем сравнительного измерения радиальных зазоров между наружной поверхностью бочки ротора в его концевой части и внутренней кольцевой поверхностью козырька, расположенного на носике бандажного кольца, при определении значений посадочного натяга между бандажным кольцом и бочкой ротора и между наружной непосадочной поверхностью центрирующих и внутренней непосадочной поверхностью бандажных колец при определении посадочного натяга бандажных колец на центрирующие кольцо. При этом изменение посадочных натягов бандажных колец на бочку ротора определяют путем сравнительного измерения разности радиального зазора между несколькими зонами, расположенными на наружной поверхности бочки ротора и внутренней поверхности козырька бандажного кольца. Технический результат - обеспечение возможности диагностики состояния посадочных натягов в бандажном узле без его разборки при одновременном повышении точности измерений и снижении затрат на выполнение диагностических и ремонтных работ. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологии электромашиностроения, в частности к контролю величин посадочных натягов горячей посадки бандажных колец роторов крупных электрических машин, например турбогенераторов.
Известен способ измерения натягов в бандажном узле, приведенный в [1]. Для определения посадочных натягов по этому методу требуется полная разборка бандажного узла, измерение диаметров сопрягаемых деталей и сравнение полученных результатов с заводскими размерами. Способ весьма трудоемкий и не всегда осуществим по условиям эксплуатации электрической машины и экономическим возможностям.
Наиболее близким аналогом-прототипом изобретения является способ диагностики состояния посадочных натягов в бандажном узле, приведенный в [2]. Согласно этому способу диагностика состояния посадочных натягов в зоне сопряжения бандажного кольца с ротором в его концевой части осуществляется без разборки бандажного узла и включает в себя оценку изменения натягов путем сравнительных измерений наружных диаметров бандажных колец в местах их посадки до пуска турбогенератора в эксплуатацию и в процессе проведения ремонтных работ. Недостатком этого метода является повышенная погрешность, связанная с необходимостью измерения больших диаметров бандажных колец для определения изменения посадочных натягов, величина которых на несколько порядков меньше базовых измеряемых величин. Кроме того, дополнительную погрешность вносит также необходимость учета различных соотношений расчетных податливостей сопрягаемых горячей посадкой составных частей ротора: бандажного кольца и концевой части бочки ротора.
Этих недостатков лишен предлагаемый способ диагностики. Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является диагностика состояния посадочных натягов в бандажном узле без его разборки с повышением точности измерений.
На чертеже изображен бандажный узел ротора электрической машины, например турбогенератора, содержащей бочку ротора (1) с зубцами (2) и бандажные кольца (3), носиковая часть (4) которых в зоне посадки на концевые части (5) бочки, например, через изоляционную прокладку (6), заканчивается козырьком (7), наружная поверхность которого является продолжением наружной поверхности носиковой части бандажного кольца, а внутренняя цилиндрическая располагается концентрично наружной поверхности бочки вне пределов зоны посадки, а также центрирующее кольцо (8).
Сопряжение бандажного кольца с бочкой ротора и центрирующим кольцом осуществляется горячей посадкой с натягом (б), величина которого определяется механическим расчетом и может быть различной для посадки бандажного кольца на бочку ротора и центрирующее кольцо. Применение горячей посадки обусловлено необходимостью плотного соединения деталей бандажного узла, прежде всего на рабочей частоте вращения.
При посадке бандажного кольца на концевую часть бочки ротора через многослойную изоляционную прокладку за счет ее расслоения, а также за счет выжигания горючих составляющих изоляционной прокладки при высоких температурах нагрева бандажных колец, возможно прослабление натяга. Это отклонение натягов бандажного кольца очень важно своевременно диагностировать.
В случае появления вышеназванных дефектов, а также при ожогах и наклепах металла в посадочных зонах бандажного узла, происходит ослабление натяга с уменьшением наружного диаметра бандажного кольца в зоне горячей посадки,
Указанное изменение наружных диаметров бандажных колец предлагается определять не путем прямого их измерения и сравнения, что чревато большими погрешностями, а путем сравнительного измерения радиальных зазоров между наружной поверхностью зубцов бочки ротора в его концевой части и внутренней кольцевой поверхностью козырька бандажного кольца, а изменение посадочного натяга определяют по разности этих радиальных зазоров. При этом изменение посадочного натяга бандажных колец на бочку ротора определяется путем сравнительного измерения разности радиальных зазоров между несколькими зонами, расположенными на наружной поверхности зубцов бочки ротора и внутренней поверхности козырька бандажного кольца, а величину изменения натяга (Δδ) определяют из выражения 
,
где δкон. и δнач. - радиальных зазоры между наружной поверхностью зубцов бочки ротора в его концевой части и внутренней кольцевой поверхностью козырька бандажного кольца, измеренные в одних и тех же местах, соответственно, в текущем времени по сравнению с ранее выполненными замерами;
n - число измерений.
Разность же радиальных зазоров δнач. или δкон., замеренных в плоскости оси полюсов ротора и перпендикулярно ей, определяет разницу податливости бочки ротора в этих плоскостях.
Диагностика же состояния посадочного натяга бандажного кольца на центрирующее производят путем сравнительного измерения радиальных зазоров между наружной поверхностью центрирующего кольца и внутренней непосадочной поверхностью бандажного кольца, а изменение посадочного натяга определяют по разности этих радиальных зазоров. При этом изменение посадочного натяга бандажных колец на центрирующие осуществляется путем сравнительного измерения разности радиальных зазоров между несколькими зонами, расположенными на наружной поверхности центрирующего кольца и внутренней поверхности бандажного кольца, а величину изменения натяга (Δδ') определяют из выражения
,
где 
и 
- радиальных зазоры между наружной поверхностью центрирующего кольца и внутренней непосадочной поверхностью бандажного кольца, измеренные в одних и тех же зонах, соответственно, в текущем времени по сравнению с ранее выполненными замерами;
n - число измерений.
Высокая степень достоверности диагностики состояния посадочных натягов в бандажном узле электрической машины предлагаемым способом предопределяется тем, что обеспечивается возможность производить сравнительные измерения посадочных натягов с помощью набора щупов или калибровочных пластин с высокой степенью точности за счет измерения малых зазоров между внутренней поверхностью козырька бандажного кольца и наружной поверхностью зубцов бочки ротора, величина которых соизмерима с величинами посадочных натягов. Предлагаемый способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на бочку ротора и центрирующие кольца позволяет проводить измерения посадочного натяга без вывода ротора из статора.
Источники информации
1. Справочник по ремонту турбогенераторов. (Под редакцией П.И.Устинова). - М.: Энергия, 1978, с.258
2. Патент на изобретение РФ "Способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на составные части ротора электрической машины (варианты)", №2145144, 09.02.1999 г.
1. Способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на бочку и центрирующие кольца ротора электрической машины, содержащей бочку ротора с зубцами центрирующие и бандажные кольца, носиковая часть которых в зоне посадки на концевые части бочки заканчивается козырьком, наружная поверхность которого является продолжением наружной поверхности носиковой части бандажного кольца, а внутренняя цилиндрическая располагается концентрично наружной поверхности бочки вне пределов зоны посадки, включающий оценку изменения натягов в местах посадки бандажных колец, путем сравнительного измерения непосадочных диаметров бандажного кольца в этих зонах до пуска электрической машины в эксплуатацию и в процессе эксплуатации во время ее последующих остановов, отличающийся тем, что оценку изменения натяга в зоне посадки бандажных колец на бочку ротора осуществляют путем сравнительного измерения радиальных зазоров между наружной поверхностью зубцов бочки ротора в его концевой части и внутренней кольцевой поверхностью козырька бандажного кольца, а изменение величины посадочного натяга (Δδ) определяют по изменению разности этих радиальных зазоров между несколькими зонами, расположенными на наружной поверхности зубцов бочки ротора и внутренней поверхности козырька бандажного кольца, из выражения
где δкон и δнач - радиальные зазоры между наружной поверхностью зубцов бочки ротора в ее концевой части и внутренней кольцевой поверхностью козырька бандажного кольца, измеренные в одних и тех же зонах, соответственно, в текущем времени по сравнению с ранее выполненными замерами;
n - число измерений.
2. Способ диагностики по п.1, отличающийся тем, что оценку изменения натяга бандажного кольца на бочку ротора дополняют оценкой состояния посадочного натяга бандажного кольца на центрирующее путем сравнительного измерения радиальных зазоров между наружной поверхностью центрирующего кольца и внутренней непосадочной поверхностью бандажного кольца, при этом изменение посадочного натяга определяют по разности этих радиальных зазоров, а величину этого изменения (Δδ') определяют из выражения
где 
и 
- радиальных зазоры между наружной поверхностью центрирующего кольца и внутренней непосадочной поверхностью бандажного кольца, измеренные в одних и тех же зонах, соответственно, в текущем времени по сравнению с ранее выполненными замерами;
n - число измерений.
