книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин

Сводные данные по диагностике состояния статора. Анализ дан­ ных табл.З показывает, что в настоящее время имеется принципиаль­ ная возможность создания сиотемы диагностики статора. Такая систе­ ма должна включать измерение вибрации сердечника и обмотки статора, анализ возможных примесей в охлаждением г а зе , измерение частичных разрядов, измерение изменения интенсивности магнитного поля, ана­ лиз влажности внутри генератора, анализ появления водорода у выво­ дов и в дистилляте, измерение излучения изотопов.

Выявление возможного нарушения должно производиться ЭВМ в результате анализа поступающих данных, а также сведений о режиме, работы турбогенератора (с учетом данных штатного контроля).

ДРУГИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТИЛЕ ДИАГНОСТИКИ

Кроме отмеченных выше, система диагностики. турбогенератора должна удовлетворять следующим требованиям: датчики, обеспечива­ ющие первичную информацию для системы, не должны приводить к сни­ жению надежности работы генератора; должна быть обеспечена воз­ можность съема информации с вращающегося ротора; должен обеспечи­ ваться постоянный вибрационный и тепловой контроль всех ооновных узлов генератора; система должна сочетать возможность как непрерыв­ ного, так и периодического контроля; система должна работать сов­ местно с системами измерений данных режима, контроля и защиты; первичные датчики информации системы диагностики доданы сочетаться, о ЭВМ. *

Таким образом, в настоящее время имеется достаточно данных: для разработки эффективной системы диагностики состояния турбогене­ ратора. Такая система монет создаваться в несколько этапов. На первом этапе может быть осуществлена система с использованием хо­ рошо известных и отработанных методов определения состояния уз­ лов и элементов турбогенератора. На последующих этапах по мере от­ работки и проверки в эксплуатация других методов предопределения состояния, генератора к системе диагностики первой очереди могут подсоединяться соответствующие датчики и аппаратура. При этом пред­ стоящие разработки и исследования нербходшю сконцентрировать на решении следующих основных научно-технических задач: сбор и все­ сторонний анализ информации о нормальных и экстремальных эксплуа­ тационных параметрах и неисправностях генераторов и вспомогатель­ ного оборудования; создание новых датчиков для выявления диагности­ ческих признаков, в том числе для выявления степени повреждения

II

Т а б л и ц а 3 . Характерные причины и сопутствующие им основные признаки наступления пре­ дельного состояния элементов статора

деталей в материалов (износ, деформация, трещины, состояние изо­

ляции, степень коррозии и д р .) и для обнаружения косвенных диагно­ стический признаков (вибрации, шум, динамические нагрузки, про­ дукты пиролиза, запыленность, продукты износа в охлаждающем газе я д р .); разработка методов повышения достоверности информация,

выдаваемой системами контроля и диагностирования, и методов встро­ енного автоматизированного диагностирования самих систем .

Необходимо отметить, что создание оистем технической диагно­ стики генераторов позволят; перейти от традиционного календарного планирования планово-предупредительных ремонтов, к ремонтам по фактическому состоянию, что увеличит ресурс машин до капитального ремонта' и совратит затраты на ремонт; свести к минимуму опасность неожиданных отказов генераторов; минимизировать эксплуатационный контроль и обслуживание; конкретизировать пути совершенствования яонотрукций и технологии производства генераторов.

,I . Kawamura Т ., Watanobe Т ., Takanaahi Н ., Matsunobu К. Re-,

торов / Е.Н.Каэовскйи, г.В .Рубисов, Л.Я .Аксенова, А.л.Лившиц. -

14

явление местных перегревов в генераторах методом контроля приме­

вития электроэнергии и создания электрооборудования на-ХХУШ сес­ сии СИГРЭ. - Электричество, 1981, Л 2, с.7 6 -3 3 .

19. Данллевич Я .Б ., Рудяк В.М. Импульсный контроль отержней • обмотки статора. - Электротехническая пром-сть, Сер.электрические

ционного состояния обмотки в пазах статора турбогенератора ТВВ- 165-2. - Электр.станции, 1978, Л I, с . 45-53.

УДК 621 .313 .322-81.004:621,3.019.3

Г.Г.Счастливый

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБЕСПЕЧЕННО НАДЕННОСТИ МОЩНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОМАШИН

Современные энергетические электромашины отличаются самыми высокими среди электричеоких машин других типов показателями на­ дежности. К категории энергетических электромашин (ЭЭМ) относятся обычно турбо- и гидрогенераторы (ТГ и ГГ), синхронные компенсаторы (СК), а также двигатели собственных нужд (ДСН) электростанций. Для общего анализа проблем надежности ЭЭМ можно принять в качестве обобщенного типопредставитэля ЭЭМ мощные ТГ, отличающиеся среди других типов ЭЭМ наиболее оложныы конструктивным пополнением, ваи - высшиы уровнем нагрузок важнейших деталей и узлов, оложностью про­ цессов, определяющих анормальные и аварийные перегрузки. Высокая надежность ТГ определяется весьма совершенными конструктивными ре­ шениями, глубоким научным обоснованием этих решений в чаотн иссле­ дования процессов в конструктивных узлах и системах, высоким уров­ нем проектировочных методов расчета параметров, характеристик, по-

15

терь, основных механических и тепловых нагрузок [ \ 7 . Надежность ТГ

освоенных серый мощностью 200-500 МВт характеризуются коэффициен­

1200 МВт, привел к определенному отставанию исследований по проб­

лемам проектного и производственного обеспечения безотказности и долговечности отдельных узлов. Вследствие этого наблюдается повы­

шенная аварийнооть ТГ новых типов в начальный период их освоения.

Имеются примеры, когда приработочный период Тпр для ТГ новых ти­

го ресурса до 30 лет при одновременном увеличении межремонтного периода itp до 5-6 лет /§ ]\ вторая овязана о улучшением экс­ плуатационных характеристик существующих энергоблоков мощностью

16

200 - 800 МВт,которые будут во все возрастающих масштабах дерево-, дится в МРЭ.Решение этой проблемы возможно путем модернизация ТГ на основе замены быстроизнаошвапцихся деталей,узлов и даже сбороч­ ных единиц более совершенными,реконструкцией систем охлаждения,при­ менением новых контрольных и диагностических систем ,а также уточ-.

а7 ^ •

Таким образом, проблема надежности ТГ, как и других типов ЭЭМ, представляется многоплановой комплексной проблемой, аффективное ре­ шение которой возможно только на основе системного подхода.

Рассмотрим некоторые методологические аспекты проблемы ис­ следования и обеспечения надежности ЭЭМ.

Постановку данной задачи представим как в плане поэтапного решения (этапы проектно-конструкторской работы (К), производства’

(П) и эксплуатации (Э )), так и в плане определения иерархических уровней ее решения. Можно выделить три уроввя: I - существующий в современной практике уровень обеспечения надежности ЭЭМ на всех

Поэтапный подход рассматривался неоднократно. Общая характе­ ристика уровней по данному их определению должна раскрыть представ­ ляющийся реальным качественный переход от существующей системы обеспечения надежности ТГ (СОНГ) к реализуемой в перспективе ав ­ томатизированной системе управления надежностью турбогенераторов (АСУНТА).. На р и с .2 схематически представлена данная многоуровневая й поэтапная интерпретация. При обсуждении проблем надежности ЭЭМ . как и другого энергооборудования,, подчеркивается важность решений, задач создания высокоэффективных систем контроля и дш. ностики э к с ­ плуатационного состояния элементов и узлов оборудования М , На. структурной схеме организации работ по обеспечению надежности.ТГ (см .рис .2) установлена примерная иерархическая система информаци­ онного обеспечения, в' которой предусмотрено развитие межэтапных

17

Выбор конструктивных, решений на уровне I осуществляется глав­ ный образом анализом опыта создания и эксплуатации предшествующих проектному варианту конструкций ТГ. Учитывая, что ТГ больших мощ­ ностей являются предельно используемыми машинами, для обеспечения высоконадежных конструктивных решений этап "К" представляет наи­ большие сложности. Их преодоление практически осуществляется пу­ тем максимальной унификации узлов ТГ на базе хорошо отработанных и проверенных практикой решений, приближенных оценок их нагрузочного состояния. Для ТГ возрастающих мощностей, а также для ТГ с услож - ненными эксплуатационными требованиями (например, для МРЭ) требуется использование новых конструктивных решений, применительно к кото­ рым существующие методы проектно-расчетного анализа не всегда удов­ летворительны.

Производственный этап (П) обеспечения надежности на уровне

I характеризуется известными процедурами пооперационного техноло­ гического контроля, входного контроля материалов я комплектующих изделий, а также проведением комплекса испытаний узлов и ТГ в це­ лом.

Известное несовершенство методов обеспечения надежности на этапах "К" и "П" приводит при розданяи новых ТГ к значительному объему исследований и доводочных работ на этапе "Э", который объек­ тивно становится в ряде случаев самым дорогостоящим и неэффектив­ ным в СОНТ I уровня.

Высший Шуровень комплексной системы АСУНТА характеризуется прежде всего переходом от собственно генератора (ТГ) к турбоагре­ гату (ТА) в целом, где силовые .овяэи, мехаыичеокие (водопровод, соединяющий 1Г, турбину и возбудитель), электрические (ТГ, тр ан с-' форматор и возбудитель) и информационные (регуляторы, системы конт­ роля, защиты и диагностики) рассматриваются в смысле определения надежности как единая система.

В отличие от СОНТ, базирующейся на методике опосредованного, определения надежности через ограниченные данные эксплуатационных отказов и повреждений, АСУНТА должна опираться на этапе "К“ на данные математического я физического' моделирования нагрузочного ' состояния элементов и узлов ТГ, установленные закономерности дег­

в течение, заданного промежутка времени. Постановка задач такого ро­ да разработана при исследовании физики отказов электротехнических устройств.

19

Определение запасов прочности должно производиться на осно­

ве расчетных и экспериментальных последований нагрузочного состо­ яния элементов и узлов ТГ. Задачи этого рода, относящиеся к весь ­ ма сложным, уже для ряда практически важных Случаев получили прин­ ципиальное решение. В частности, ряд задач математического и фи­ зического моделирования электромагнитных и тепловых полей в наибо­ лее нагруженных узлах концевых зон мощных ТГ исследован на основе решения уравнений Максвелла и Фурье - Пуассона для сложных многосвязных областей, а также экспериментального исследования состав­ ляющих электромагнитного поля'на границах проводящих сред и зако­

номерностей конвективного теплообмена /5 ,§ 7 .

Определение функции потерь в объеме проводящих массивов явля­ ется необходимой задачей для исследования теплового нагрузочного состояния наиболее нагруженных элементов ТГ, включая узлы крепле­ ния магнитопровода и крайних пакетов сердечника статора, проводя­

щие массивы конструктивных узлов ротора и др.

Для получения характеристик деградаций иных процессов целесооб­ разно развивать расчетно-экспериментальный метод, основывающийся на масштабном физическом моделировании нагрузочного оостояния от­ дельных элементов ТГ при воздействии на них циклически изменяющих­ ся нагрузок, имитирующих эксплуатационные режимы ТГ /7 ,0 / .

Этап "П" комплекса предусматривает проведение статистического анализа параметров технологических процессов, влияющих непосред­ ственно на показателя надежности элементов, узлов и оборонных еди­ ниц ТГ. При этом для соответствующих технологииоких операций про­ изводства элементов я узлов ТГ устанавливаются показатели качества технологического процеоса, разрабатываются методы и технические средства измерений и послеоперационного контроля. Проведение оистеыатичеокюс намерений и статическая обработка результатов позво­ ляют установить законы распределения качества изготовления, сос­ тавляющие оояову технологического обеспечения надежности элемен­ тов и узлов ТГ. Отдельные задачи данного направления уже разраба­ тываются /5 ,9 7 .

Этап "Э" уровня АСУНГА существенно разгружен от работ по экс­

плуатационной доводке конструкций, большого объема ремонтно-восста­ новительных работ н мероприятий но модернизации. В комплексе

20