Способ снижения износа узла крепления элементов статора на работающей электрической машине

Авторы патента:

H02K15/00 - Способы и устройства для изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта электрических машин (изготовление токосъемников H01R 43/00)

Владельцы патента RU 2510767:

Поляков Виктор Иванович (RU)
Назолин Андрей Леонидович (RU)

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к способам эксплуатации и диагностики электрических машин, преимущественно, генераторов электростанций. Технический результат - обеспечение эффективного устранения процессов ускоренного износа узлов креплений элементов статора без наложения существенных ограничений на реактивную мощность, выдаваемую в сеть электрической машиной. Для достижения указанного технического результата на работающей электрической машине с помощью известных устройств измеряют параметры виброакустических колебаний ее конструктивных элементов. Определяют по данным измерений наличие процесса ускоренного износа узлов креплений статора, вызванных виброударным взаимодействием элементов в дефектных узлах. Измеряют электрические параметры режима работы машины, такие как ток возбуждения и реактивная нагрузка. Снижение износа узлов креплений обеспечивают изменением тока возбуждения машины. Изменение тока возбуждения ведут до прекращения виброударных взаимодействий элементов в дефектных узлах креплений. После чего восстанавливают значение тока возбуждения ближе к исходному, так чтобы реактивная мощность генератора соответствовала требованиям диспетчера энергосистемы. Предлагаемый способ основан на использовании нелинейных явлений в виброударных системах, заключающихся, например, для узлов креплений лобовых частей обмотки статора в том, что действующая в узлах креплений сила трения в условиях покоя всегда больше трения скольжения. Это позволяет вернуть ток возбуждения к исходному значению после прекращения процессов ускоренного износа без их возобновления. 1 з. п. ф - лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники, к способам эксплуатации и диагностики электрических машин, преимущественно генераторов электростанций.

Дефекты ослабления узлов креплений элементов статора 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 удвоенной частоте тока статора. Механические напряжения при ударных нагрузках значительно возрастают, что приводит к ускоренному износу конструкции. Например, ослабление креплений сердечника статора к корпусу генератора приводит к появлению виброударных процессов с частотой, кратной удвоенной частоте тока статора, и авариям генераторов в эксплуатации. Ослабление креплений лобовой и пазовой частей обмотки статора сопровождается виброударным взаимодействием элементов, истиранием изоляции, повреждением элементарных проводников и пробоем изоляции обмотки. Эти обстоятельства делают актуальной проблему продления срока службы электрической машины посредством снижения темпов износа ее активных частей.

Регламент обслуживания генераторов предусматривает обнаружение дефектов износа путем осмотров при проведении плановых ремонтов, где обнаруженные дефекты устраняются /см. книгу Устинов П.И. Справочник по ремонту турбогенераторов. М.: Энергия, 1978, с.158, 159/.

Недостаток такого способа в том, что он не позволяет обнаруживать появление дефектов и управлять скоростью их развития во время работы генератора в длительном периоде эксплуатации между плановыми ремонтами, что и приводит к случаям аварий на работающих генераторах.

Наиболее близок к заявляемому способ управления скоростью износа конструктивного узла электрической машины по Патенту РФ №2035113. Здесь в процессе работы машины измеряют параметры генерируемого дефектными узлами виброакустического сигнала, который распространяется по конструктивным частям машины в форме волн упругих колебаний конструкционного материала. Определяют по данным измерений наличие дефектов повышенного износа. Уменьшение скорости развития дефекта обеспечивают изменением параметров режима работы электрической машины, таких как ток возбуждения и температура охлаждающей среды. Изменение параметров режима работы ведут до уменьшения величины виброакустического сигнала.

Недостаток регулирования температуры охлаждающей среды состоит в том, что диапазон ее допустимых значений устанавливается заводской инструкцией по эксплуатации и является достаточно узким, например, 35-45°С для температуры охлаждающего дистиллята на турбогенераторах типа ТВВ-320-2. Этот диапазон может оказаться недостаточным для эффективного подавления процессов ускоренного износа.

Недостаток использования регулирования тока возбуждения в том, что изменение тока ротора приводит к изменению реактивной мощности генератора. Длительная работа генератора с ограничениями по реактивной мощности может оказаться нежелательной по условиям работы энергосистемы. Именно недостаток реактивной мощности в энергосистеме привел к системной аварии с тяжелыми последствиями в мае 2005 года в Москве.

Цель изобретения - обеспечение эффективного устранения процессов ускоренного износа узлов креплений элементов статора, без наложения существенных ограничений на реактивную мощность, выдаваемую в сеть электрической машиной.

Для достижения поставленной цели на работающей электрической машине с помощью известных устройств измеряют параметры виброакустических колебаний ее конструктивных элементов. Определяют по данным измерений наличие процесса ускоренного износа узлов креплений статора, вызванных виброударным взаимодействием элементов в дефектных узлах. Измеряют электрические параметры режима работы машины, такие как ток возбуждения и реактивная нагрузка. Снижение износа узлов креплений обеспечивают изменением тока возбуждения машины. Изменение тока возбуждения ведут до прекращения виброударных взаимодействий элементов в дефектных узлах креплений. После чего восстанавливают значение тока возбуждения ближе к исходному, так чтобы реактивная мощность генератора соответствовала требованиям диспетчера энергосистемы. Восстановление тока возбуждения ведут до наступления момента возобновления процесса ускоренного износа узлов креплений элементов статора.

Виброударные взаимодействия приводят к появлению специфических нелинейных явлений, сущность которых сводится к следующему, например, для ослабления узлов креплений лобовых частей обмотки статора турбогенератора.

Турбогенератор имеет систему креплений лобовых дуг, опирающуюся на бандажные кольца и кронштейны. Лобовые части стержней обмотки крепятся к бандажным кольцам и между собой с помощью многочисленных дистанционных прокладок и самоусаживающихся лавсановых шнуровых вязок. Те же вязки крепят бандажные кольца к кронштейнам. Наложение вязок и их усадка при нагреве приводят к стягиванию многоэлементной системы в монолитную конструкцию. Взаимные перемещения элементов обмотки в такой конструкции исключаются силами трения до тех пор, пока результирующая действующих внешних сил не превысит силы трения покоя. Если это условие выполняется, возникает "срыв" узлов крепления обмотки, характеризующийся взаимными перемещениями их элементов, трением и ударами с частотой задающей силы, т.е. реализуется виброударный режим движения. Виброударный режим практически мгновенно возникает ("срыв" обмотки) и прекращается ("заклинивание" обмотки), если действующие силы соответственно превысят или станут меньше сил трения. Так как сила трения покоя всегда больше трения скольжения, то выход в режим виброударного взаимодействия и его прекращение происходят при разных значениях электромагнитных сил, действующих на лобовые части обмотки статора. В свою очередь эти силы определяются током статора, а в условиях неизменной активной мощности - реактивной нагрузкой генератора.

Таким образом, при работе генератора с заданным значением активной мощности, значение реактивной мощности, соответствующей прекращению виброударного процесса в узлах креплений, всегда существенно меньше значения мощности, при которой процесс возобновляется. Это обстоятельство подтверждено экспериментально и дает возможность после устранения процессов ускоренного износа восстанавливать значения тока ротора и реактивной мощности, близкие к исходным, и продолжать регулирование тока возбуждения и реактивной мощности по диспетчерскому заданию без восстановления процессов ускоренного износа.

Способ осуществляется следующим образом. Ниже представлен пример экспериментальной проверки метода на турбогенераторе ТВВ-320-2.

Генератор работает по диспетчерскому графику с активной нагрузкой 250 МВт и реактивной нагрузкой 140 МВАр. Для измерения параметров виброакустических колебаний его корпуса на корпус генератора установлены вибропреобразователи типа АР-40 с магнитным крепежом. Вибропреобразователи подключены к виброанализатору MIC-300M. В ходе измерений параметров виброакустических колебаний корпуса с применением диагностической процедуры по Патенту РФ №2273085 и Патенту РФ №2216841 установлено наличие процесса ускоренного износа узлов крепления обмотки статора. Для устранения ускоренного износа, воздействуя на ключ управления возбуждением, кратковременно разгружают генератор по реактивной мощности до 60 МВАр. Мощность виброакустического сигнала падает с 20 о.е. до 0,5 о.е., где 1 о.е. - уровень нормального функционирования без ускоренного износа элементов креплений. Восстанавливают значение реактивной мощности генератора до требуемого диспетчерским графиком уровня 140 МВАр. Мощность виброакустического сигнала в ходе восстановления реактивной мощности практически не меняется и остается ниже уровня нормального функционирования, соответствующего отсутствию процессов ускоренного износа. Генератор продолжает работу по диспетчерскому графику нагрузки без ускоренного износа узлов крепления обмотки статора.

Зависимость мощности виброускорений корпуса генератора М от реактивной нагрузки Q в ходе устранения ускоренного износа при снижении и наборе реактивной мощности в режиме работы 250 МВт показана на фиг.1. Здесь значения М представлены в относительных единицах (о.е.), где 1 о.е. соответствует уровню нормального функционирования электрической машины без ускоренного износа элементов креплений. Линия снижения реактивной мощности обозначена как -♦- Линия набора реактивной мощности обозначена как -•-.

1. Способ снижения износа узла крепления элементов статора на работающей электрической машине, в котором измеряют параметры виброакустических колебаний ее конструктивных элементов, контролируют параметры режима работы электрической машины, определяют по данным измерений наличие процесса ускоренного износа узлов креплений элементов статора, изменяют ток возбуждения электрической машины, отличающийся тем, что изменение тока возбуждения ведут до прекращения процесса ускоренного износа узла крепления элементов статора, после чего восстанавливают значение тока возбуждения ближе к исходному.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление тока возбуждения ведут до наступления момента возобновления процесса ускоренного износа узла крепления элементов статора.

Изобретение относится к области электротехники и касается электрических машин и преобразователей угла. Предлагаемое устройство контроля содержит регулируемый стабилизированной источник постоянного тока (1), ключ (2), регулируемый резистор (3), первый усилитель (4), второй усилитель (5), компаратор (6), инвертор (7), первую схему И (8), мультивибратор (9), вторую схему И (10), первый счетчик (11), второй счетчик (12), первый регистр (13), второй регистр (14), компьютер (15), измеритель сопротивления (16), проверяемую электрическую машину (17), датчик углового положения (ДУП) (18), редуктор (19), электродвигатель (20), блок управления (БУ) (21), состоящий из следующих элементов: Т-триггера (22), третьей схемы И (23), реле (24) с его обмоткой (25) и с нормально замкнутым контактом (26), второго источника питания (27) и тумблера (28) СТАРТ.

Способ согласования магнитопроводов ротора и якоря в двухмерных электрических машинах-генераторах // 2496211

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения, в частности к способам согласования магнитопроводов ротора и статора в двухмерных электрических машинах, и может быть использовано для технико-экономической и конструктивной совместимости концентрически расположенных магнитопроводов (внешнего ротора и внутреннего якоря с коллектором) двухмерных электрических машин-генераторов (ДЭМ-Г).

Способ диагностирования электрических и механических повреждений асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором // 2479096

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам, предназначенным для диагностирования электрических и механических повреждений асинхронного двигателя.

Лазерное устройство для измерения воздушного зазора электрической машины // 2469264

Изобретение относится к электротехнике, в частности к измерению воздушного зазора электрической машины, например гидрогенератора. .

Способ и устройство для текущего контроля вращающихся машин // 2449454

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам, и касается способов и устройств для осуществления постоянного (текущего) контроля параметров вращающихся машин, в частности турбогенераторов.

Устройство контроля сопротивления изоляции и сушки обмоток электродвигателя // 2446546

Изобретение относится к области электротехники, предназначено для контроля сопротивления изоляции обмоток электродвигателя и сушки его обмоток токами нулевой последовательности при снижении сопротивления ниже заданного уровня.

Способ и устройство контроля механизма // 2423716

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах контроля ветряных двигателей. .

Способ эксплуатационного контроля нагрева и защиты электродвигателей // 2409884

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля теплового состояния обмоток электродвигателей в процессе их эксплуатации в целях защиты от аварийных режимов.

Способ ремонта вала ротора турбины по месту ее эксплуатации // 2392721

Изобретение относится к области металлообработки, в частности к переносным установкам для механической обработки цилиндрических поверхностей крупногабаритных изделий, а именно к обработке роторов турбин тепловых и атомных электростанций (АЭС).

Способ изготовления вентильно-индукторного генератора // 2390905

Изобретение относится к области электротехники, а именно - к технологии изготовления вентильно-индукторных генераторов (ВИГ), и может быть использовано на транспорте, в промышленности, в ветро - и гидроэнергетике.

Короткозамкнутый ротор // 2518507

Изобретение относится к короткозамкнутому ротору для асинхронного электродвигателя. Технический результат заключается в повышении электрического коэффициента полезного действия состоящего из двух материалов короткозамкнутого ротора. Ротор содержит листовой пакет (1) ротора с канавками (3), на торцевых сторонах прилитые на листовой пакет ротора короткозамыкающие кольца (5) из первого материала и расположенные в канавках проводники (4) из второго материала с более высокой удельной электрической проводимостью, чем первый материал. Проводники (4) на своей поверхности имеют покрытие (8) из покрывного материала, которое через первый легированный слой (2) из второго материала и покрывного материала граничит со вторым материалом проводников (4), а через второй легированный слой (9) из первого материала и покрывного материала граничит с отлитым первым материалом. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления одновитковой жесткой шаблонной петлевой катушки двухслойной обмотки статора // 2529012

Изобретение относится к электромашиностроению. Способ изготовления одновитковой жесткой шаблонной петлевой катушки двухслойной обмотки статора на универсальном оборудовании, предназначенном для изготовления многовитковых жестких петлевых катушек двухслойной обмотки статора. Заготовку катушки выполняют неразрезной с числом витков, равным числу проводников одновитковой катушки, придают соответствующие форму и размеры, разрезают в головке на стороне выводов и укладывают в пазы сердечника статора. Технический результат - исключение необходимости изготовления специального оборудования за счет применения оборудования, используемого для изготовления многовитковых катушек, снижение трудоемкости. 6 ил.

Способ нагрузки синхронных машин // 2530876

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытания синхронных машин на электромашиностроительных заводах, ремонтных предприятиях и при эксплуатации. Техническим результатом является повышение точности измерения КПД, расширение функциональных возможностей по величине передаваемой мощности. В способе нагрузки синхронной машины в качестве нагрузочной машины используют асинхронную машину с фазным ротором. Возбуждение ротора осуществляют от источника трехфазного тока с независимо задаваемой нулевой частотой, с поворотом поля ротора на любой заданный угол и возможностью нагрузки испытываемой машины в двигательном и генераторном режимах, в том числе и при углах нагрузки больше критического. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ изготовления перекошенных короткозамкнутых роторов и перекошенный короткозамкнутый ротор // 2548369

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при изготовлении короткозамкнутого ротора асинхронной машины. Технический результат - повышение КПД асинхронной машины. Предложен способ изготовления короткозамкнутого ротора (1) для асинхронной машины (2), содержащего пакет железа (5) со скошенными пазами (4), прилитые с торцов к пакету железа (5) ротора короткозамыкающие кольца (6) из первого материала и короткозамкнутые стержни (3; 11; 12) из второго материала с большей удельной электрической проводимостью по сравнению с первым материалом, которые укладывают в скошенные пазы (4) короткозамкнутого ротора (1) и почти полностью заполняют внутреннюю, если смотреть в радиальном направлении пакета железа (5) ротора, зону (7) пазов. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 10 ил.

Система и способ для заблаговременного распознавания повреждения в подшипнике // 2550500

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Технический результат - повышение точности оценки токов подшипников в отношении потенциального повреждения соответствующего подшипника. В системе и способе заблаговременного распознавания повреждения в подшипнике обеспечивается анализ причины, вызывающей повреждение тока подшипника. Для заблаговременного распознавания возникновения повреждений в подшипнике, вызванных протеканием тока подшипника, осуществляются следующие этапы: формирование оценки на основе по меньшей мере одного долговременного измерения по меньшей мере одного измеряемого параметра, характерного для возникновения токов подшипника во время работы подшипника в зависимости от амплитуды тока подшипника, и формирование отображения результатов измерений на основе оценки и оценивание отображения на основе распознавания образов. Предложено также устройство для осуществления способа. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ пропитки катушек статора электрической машины // 2567742

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромашиностроению, а более конкретно, к технологиям, обеспечивающим пропитку катушек статора таких электрических машин, как двигатели и генераторы. В способе пропитки катушек статора электрической машины, заключающемся в силовом стимулировании проникновения пропиточного состава в катушки с последующей его желатинизацией и полимеризацией, катушки закрепляют на внутренней поверхности статора, которому придают вращение вокруг горизонтальной оси с не меньшей скоростью, чем определяемая по математическому выражению. На катушки подают в виде струи пропиточный состав с вязкостью до состояния желатинизации и при первых признаках появления состава на лобовых частях катушек подачу прекращают и осуществляют обдув внутренней поверхности вращающегося статора горячим воздухом до состояния желатинизации состава и последующей его полимеризации. Техническим результатом является обеспечение надежности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ изготовления магнитопроводов аксиальных электрических машин // 2567868

Изобретение относится к области электротехники, а именно к технологии изготовления электрических машин. Техническим результатом является уменьшение расхода конструкционных материалов на единицу активной мощности с обеспечением равномерного магнитного насыщения вдоль их активной части. Способ изготовления магнитопроводов аксиальных электродвигателей включает разрезание рулонной холоднокатаной электротехнической стали в движении протяжкой одновременно на расчетное количество полос расчетной ширины и количества, до сборки осуществляют в полосах вырубку пазов и отжиг, затем наматывают каждую полосу на свое внутреннее ферромагнитное кольцо расчетного диаметра с последующей напрессовкой требуемого количества наружных ферромагнитных колец соответствующих диаметров на стальной пакет расчетного наружного диаметра. Затем устанавливают между каждыми внешними и внутренними цилиндрами по две съемные тонкостенные цилиндрические перегородки разного диаметра, образующими симметричные относительно центра коаксиальные поверхности, в полость между которыми осуществляется засыпка гомогенной массы с последующим извлечением съемных тонкостенных цилиндрических перегородок и прессованием в аксиальном направлении. 3 ил.

Способ формирования профиля щеток электрических машин постоянного тока // 2569683

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению и ремонту электрических машин постоянного тока. Способ формирования профиля щеток электрических машин постоянного тока заключается в том, что берут одну или несколько новых щеток и устанавливают на стол проволочно-вырезного электроэрозионного станка. По номинальному радиусу нужного коллектора определяют чертеж профиля щетки и задают полученный профиль в системе программирования устройства числового программного управления, которое генерирует (определяет) режимы обработки: длину импульса, длину паузы между импульсами, основной текущий ток, напряжение искрового зазора, напряжение источника питания генератора, верхний предел скорости обработки, величину натяжения проволоки, скорость промотки проволоки. Далее запускают программу обработки в устройстве числового программного управления и производят рез профиля щетки электрическими искровыми разрядами, протекающими через проволоку. После получения необходимого профиля пакет или щетку устанавливают на коллектор. Техническим результатом является сокращение времени формирования профиля щеток. 8 ил.

Способ изолировки пазов магнитных сердечников статоров электродвигателей // 2593601

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изолировки пазов статоров электрических машин. В способе изолировки наносят слой эмаль-изоляции, используя электрофоретический состав, предварительно осуществляют приготовление указанного электрофоретического состава в лаковарочном аппарате, в который загружают указанную выше смесь растворителей, полибутилтитанат, диэтиленгликоль, смолу ТС-1 и белые нанотрубки из нитрида бора, разогревают и производят постоянное перемешивание до полного растворения смолы в течение 1÷1,5 ч, остужают смесь, добавляют в нее диоксан, 1%-ный нашатырный спирт, фильтруют и переливают в эмаль-агрегат, проводят анафоретическое осаждение диэлектрической пленки на поверхность пазов, после чего магнитный сердечник извлекают, освобождают его от герметичного диэлектрического кожуха, помещают в вакуумный термошкаф, создают в нем разрежение 30÷40 Торр и при температуре 40÷50°С сушат в течение 3÷5 мин, повышают температуру в термошкафу до 380÷390°С и запекают в течение 2-3 мин. Техническим результатом является повышение теплопроводности пленок в среднем в 2÷2,6 раза, а среднее пробивное напряжение на 20%. 2 ил., 1 табл.

Конвейерный способ сушки полимерной изоляции пальцев кронштейнов щеткодержателей электрических машин инфракрасным излучением // 2596149

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к производству и ремонту электрических машин, например, полимерной изоляции пальцев кронштейнов щеткодержателей. Схема конвейерного способа сушки полимерной изоляции пальцев кронштейнов щеткодержателей электрических машин инфракрасным излучением включает: палец кронштейна щеткодержателя (1), транспортер (2), ведомое зубчатое колесо (3); вращательное зубчатое колесо (4), ИК-излучатель (5). Пропитанные пальцы (1) в количестве 12 штук вкручиваются в ведомые зубчатые колеса (3), закрепленные на транспортере (2). Транспортер вращается, автоматически останавливаясь в момент установки пальца (1) напротив ИК-излучателя (5). Одновременно зубчатое колесо (3) входит в зацепление с ведущей шестерней (4), предназначенной для равномерного вращения пальца вокруг своей оси, что обеспечивает его сушку ИК-излучением, генерируемым излучателем 5 при температуре 100…120°C. По завершению цикла сушки пальца транспортер вновь начинает вращение до следующей остановки. Техническим результатом является сокращение расхода энергии и времени на технологические операции. 1 ил.