автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Разработка и исследование средств обеспечения и контроля нагрузочной способности сердечника статора турбогенератора



АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

На правах рукописи.

КУШНИР СЕРГЕИ СТАНИСЛАВОВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА

Специальность 05.09.01 - Электрические машины

Автореферат диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1993.

Работа выполнена в Институте влектродинамики АН Украины.

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор технических наук Титко ¿.И.

доктор технических наук

профессор

Богаенко И.Н

- кандидат технических наук Борукаев З.Х.

Ведущая организации -ПО "Электротяжмаш"

г. Харьков

Защита состоится "И" 1993 г.

в час. на заседании специализированного ученого совета

Д.016.30404 при Институте электродинамики АН Украины /252680, г .Киев-57, проспект Победа , Б6, тел. спецсоввта 446-91-15/.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электродинамики. АН Украины.

Автореферат разослан 1993г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета доктор технических наук

Г.М. Федоренко

_________ - ОБЩАЯ -ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ. Развитие электроэнергетики в настоящее время йредставляется одним из наиболее важных направлений хозяйствования Украины. При'этом предусматривается наращивание мощностей, в первую очередь, тепловых (ТЭС.ТЭЦ), гидравлических (ГЭС) и гидроаккумулирущих (ГАЭС) электростанций. В связи с этим возникает необходимость обеспечения надежности и высокой нагрузочной способности основного электрогеперкруодего оборудования как на тепловых и гидравлических,так и на успешно эксплуатирующихся атомных (АЭС) электростанциях.

Опыт эксплуатации мощных турбогенера. ^в (ТГ), как составляющих энергетических агрегатов болылой мощности, в связи с колебаниями энергопотребления в течение суток и недели, работающих в режимах переменных нагрузок, выявил следующее •недостатки конструкции:

изменяется плотность запрессовки активной стали сердечника статора, ослабляется крепление магнктопровода сердечника статора и лобовых частей обмотки статора;

- повышается износ изоляции обмотки статора вследствие циклических взаимных перемещений обмотки и сердечника;

- ослабляются клиновка обмотки в пазах и бацдажировка лобовых частей:

- при работе с циклически изменяющейся реактивной модаостыо генератора действия термических напряжений и электродинамических сил приводят к распушевке крайних пакетов магнитопровода.

Все эти недостатки приводят к снижению эксплуатационной надежности турбогенераторов, а соответственно к увеличению продолжительности и стоимости ремонтных простоев, потерям электроэнергии. Кроме того, существенная неравномерность электромагнитного и теплового нагружения конструктигшх узлов ТГ, в частности узлов концевой зоны, имещая тенденции к возрастанию с повышением единичной мощности, приводит к значительному ограничении энергетических характеристик генераторов. -- -

......Обеспечение нагрузочной способности элементов концевой зоны

турбогенератора, в частности 1файнего пакота сердечника статора, в современных условиях эксплуатации может внести значительный

вклад в повышение экономической эффективности ТГ в режимах с переменными нагрузками. Эта задача должна быть решена путем создания и использования соответствующих методов и средств, начиная с этапа научных исследований и проектирования новой мажпы и заканчивая этапом вывода ее из эксплуетации после полной отработки фактического суммарного ресурса. Решение этой задачи должно включать:

1. Построение и расчет математической модели, анализ распределения электромагнитного поля в области крайних пакетов сердечника статора и определение причин ¿го локальной концентрации:

2. Создание новых конструкций крайних пакетов и других' узлов в области торца сердечника статора, существенно повышавших эксплуатационную надежность и нагрузочную способность ТГ путем снижония неравномерности распределения электромагнитного поля, а соответственно тепловых и механических нагрузок в этой области;

3. Создание методов и технических средств контроля и ранней диагностики состояния прессовки крайних пакетов и механических напряжений в элементах, передающих давление прессовки.'

Все три основных направления взаимосвязаны, и только совместные исследования могут обеспечить решение задачи повышения эксплуатационной надежности и нагрузочной .способности ТГ путем улучшения этих характеристик • в элементах конструкции крайних пакетов сердечника статора. При этом необходам, комплексный подход, заключаться в создании новых конструкций, имеющих запас во механическим и электромагнитным нагрузкам, разработке и создании способов и технических средств контроля и диагностики в процессе изготовления, непосредственно во время работы и при периодическом обслуживании и ремонте турбогенератора.

Работа выполнена а соответствии с планами НИР Института электродинамики АН Украины, регламентированными постановлениями ГННГ СМ СССР N 147 от 13.05.1Э86 и Президиума Ш УССР N 471 от 27.12.1985 и N 01327 от 26.06.1986.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью диссертационной . работы является разработка средств и методов обеспечения нагрузочной способности статора турбогенератора, а именно разработка предложений по исполнению высокоэффективных конструкций сердечника статора на этапе проектирования, способов • и устройств их контроля в

процессе эксплуатации к ремонта.

3 соответствии с поставленной ■ целью задачей диссертационной работа являются:

- разработка методики расчета и построение математической модели с целью анализа электромагнитного поля на торце сердечника статора в различных режимах нагрузки ТГ с учетом тангенциальной неравномерности конструкции магнитоцровода и обмотки, разработка предлояшай до иополяенгт :сра2них пакетов сердечника статора с ггазшкяшоЯ нагрузочной способностью ;

- разработка физических моделей для исследований процессов рэспрессовки и повреждения мешистовой изоляции з пакетах сердечника статора ТГ, разработка методик и лгоссбав контроля состояния прессовки,нарушений меилистовой изоляции и повреждения стякных прим сердечника статора;

•- разработка системы контроля и прогнозирования теплового состояния узлса ТГ в маневренных-режимах работы.

;ЛЕТ0ДЫ ИССЛЕДОВАНИИ. В работа применялись теоретические и экспвртмеатальныо метода исследований. Теоретические исследования включают об;цие методы анализа электромагнитных полей с использованием уравнений Максвелла в макроскопической форме и численное моделирование электромагнитных полей .с помощью метода конечных элементов. Экспериментальные исследования основаны на применении физического моделирования электромагнитных процессов в торцевой части сердечника статора ТГ и деградациснных явлений в крайние пакетах.

114 ЗАЩИТУ выносятся следующие положения:

- методика расчета аксиальных магнитных полей на торце сердечника статора ТГ с учетом тангенциальной неравномерности;

- результаты исследований магнитного поля в крайних пакетах сердечника статора ТГ;

- способ исполнения сердечника статора с пониженными уровнями аксиальных полей на торце крайнего шкета и достаточной механической прочностью шихтованного сердечника;

- способ, датчик и алгоритм контроля мевлистоь^х замыканий в сердечнике статора;

- способ, датчик и алгоритм контроля состояния локальной прессовки пакетов сердечника статора ТГ;

- способ контроля повреждений стяжных призм.

НАУЧНЙЯ НОВИЗНА работы состоит в том, что

- предложекз математическая модель торцевой части мощного ТГ, учитывающая в комплексе зубцово-пазовув конструкции крайних пакетов, дискретное распределение стержней обмотки сердечника статора и магнитное состояние зубцов сердечника;

- предложен новый метод снижения величины аксиального потока на поверхности крайних пакетов сердечника статора, основанный на изменении геометрии пазов крайних пакетов;

- предложен индукционный метод контроля прессовки пакетов сердечника статора ТГ, основанный на зависимости величины поперечного потока от усилий прессовки, учитыващий шероховатость поверхности сердечника в месте установки датчика.

предложен метод контроля межлистовых замыканий, основанный на оценке распределения магнитного поля в системе магнктопровод - контрольный магнитный шунт;

- предложена методика контроля повреждений стяжных призм, основанная на изменении механической напряженности в доступных частях призм от пластической деформации и разрушения призмы в недоступных и наиболее механически напряженных ее местах.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ: " - разработан пакет программ для расчета аксиального магнитного поля в торцевой части сердечника статора с учетом тангенциальной неравномерности; .

- разработан датчик и устройство контроля состояния прессовки пактов сердечника статора ТГ;

- разработан датчик и устройство контроля мендистовых замыканий в, сердечнике статора ТГ;

- на базе стандартных измерительных средств разработаны техническое и программное обеспечение контроля и прогнозирования температур в маневренных режимах работы ТГ;

- разработан способ исполнения крайних пакетов ТГ с "внутршазовым" скосом, обеспечивающий снижение потерь в крайнем пакете сердечника и увеличение механической прочности системы крайний пакет- нажимной палец-фланец.

ВНЕДРЕНИЕ. Комплект разработанных датчиков и аппаратуры контроля внедрен в электроцехе ЛПП. "Ленэнергоремонт", г. Санкт-Петербург. Применение устройства и датчиков при обслуживании пяти ТГ мощности) 320 МВт позволило получить годовой экономический эффект в 1988 г. в размере 86.4 тыс. руб."

_______АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результата работы были доложены

на научно-технической конференции "Проблемы

электромашиностроения",- г Санкт-Петербург, октябрь 199т г., Республиканском семинаре "Совершенствование судоьых и автономных электромеханических систем", с. Севастополь, 1990 г., научных семинарах "Электромагнитные и тепловые процессы в высокоиспользованных электрических машинах" научного совета ИЗД АНУ, 1987-1992 гг.. '

ПУБЛИКАЦИЙ. Результаты, •полученные в работе, отражены в восьмнНпу блинациях, в том числе двух статьях, трех авторских свидетельствах, двух научно-технических отчетах о НИР, тезксг.х доклэда на конференции.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, 5 глав текста с выводами по каждой глава, заключения, списка использованной литературы и

2 приложений. Изложена на 167 страницах, в том числа: основная' часть НО стр. машинописного текста, ¡26 рисунков на 14 страницах, 7 таблиц на 4 стр., список литературы и а ПО наименований на II стр.'и приложения нв 24 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность теш исследования, сформулирована цель и основные задачи, изложены метода исследования и новые научные результате, полученные в работе, приведены сведения о практической ценности, реализации результатов и апробации работы.

Первая глава посвящена построению математической модели электромагнитного шля в торцевой части, учитывающей тангенциальную неоднородность сердечника статора ТТ.

Магнитное пола в торцевой части ТГ имеет сложный трехмерный характер, определяемый сложной геометрией конструкции торце рой части и различными фазами токовых нагрузок статора и ^отсра при различных режимах работы. Для исследования температурных и механических перегрузок крайнего пакета необходимо вассчитывать преаде всего аксиальное магнитное полэ га торце сердечника статора. .

Для анализа аксиального магнитного поля в области крайних пакетов статора с учетом тангенциальной неравномерности рассмотрены такие его составляйте:

I. Аксиальные составляющие от лобовых частей статора и

рогорв;

2. Составляющая "выпучивания" из зазора;

3. Составляющая "выпучивания" пазового рассеяния;

А. Составлявшая "выпучивания" основного штока с учетом зубчатости статора;

5. Вторичные составляйте токов экрана, фланца и других конструктивных элементов в области крайнего пакета.

При расчете электромагнитного поля и потерь в торцевой зоне ТГ возникают значительные трудности из-за:

- трехмерности поля;

- сложности геометрии и неоднородности расчетной области;

- наличия распределенных в пространстве источников поля, изменяющихся во времени;

- нелинейности и анизотропности используемых активных и конструктивных материалов.

Основным принципом, положенным в основу данной методики, является принцип суперпозиции составляющих электромагнитного шля от различных источников, вычисляемых с помощью отдельных двухмерных математических моделей, обладащих высокой адекватностью. Данный подход позволяет избежать указанных выше затруднений.

Общее расчетное поле в области крайних пакетов представляет собой сушу всех составляющих узлов с учетом конкретного режима работы - турбогенератора. При этом суммарный вектор индукции электромагнит!. зго шля вычисляем по формуле

5 " 5ст+ V V Бз-где 1 - индукция результирующей составляющей соля в торцевой части сердечника статора ТГ;

Ест ,. 5г - индукции полей лобовых частей обмоток статора и ротора;

Еп - индукция поля пазового рассеяния в концевую зону;

ва - индукция магнитного шля воздушного зазора, в т. ч. вытесненного в концевув зону.

Угол сдвига фазы векторов индукции тля, создаваемого обмотками ротора и статора, равен:

о » в + ф + ж/г + тс/2 (1 - (3),

где (3 - отношение шага к величина полюсного деления;

9 - угол пагрузки; ф - угол мощности.

В целом математическая модель магнитного поля на торце сердечника статора представляет собой ряд двухмерных математических. моделей, о помощью которых определяются поля рассеяния лобовых частей обмоток ТГ и поля "выпучивания" из воздушного зазора, магнитные шля рассеяния в пазу и "выпучивания" из паза статора, вторичные электромагнитные поля от экрана и нажимного фланца, а результирующее значение индукции определяется на основании описанной методики. В главе подробно рассмотрены необходимые математические модели и получега граничные условия.

Во второй главе рассмотрены методика численной реализации математической модели магнитного поля торцевой части ТГ.

На основе сравнительного анализа численных методов для реализации расчета по методике, изложенной в первой главе, выбран метод конечных элементов.

Для расчета магнитного поля в торцевой части сердечника статора . ТГ принята Математическая модель, не учитыващап вихревые токи. Рассмотрена следующая система уравнений:

rot Н = J,

aiT в - о,_

В = Ц(Н). Н, где J - вектор сторонних токов.

После введения векторного магнитного потенциал,) и разложения первого уракнения на составляющие получим систему уравнений:

3ZAz ИТ + a2Az д dz (- OAx Ox + 0Ay -) 8j

О2 Ах Oz2 + вг£х Оу2 " -HJX+ 0 Ox (- OAs dz + OAy -) fly

О2 Ау W + 02Ау 0%г 0 fly (- OAx Ox + 0Az - ) dz

Все три уравнения системы имеют практически идентичную форму, следовательно, расчет соответствующих составляющих

векторного магнитного потенциала можно проводить о помощью метода конечных элементов в двухмерной постановке путем определения функции А(х,у), минимизируадей функционал, составленный на основе энергетических соотношений магнитного поля.

Расчетную трехмерную область разбиваем на ряд двухмерных областей вдоль каздой из осей координат. В качестве нулевого приближения принимаем Ах=0, Ау=0. Рассчитываем значения векторного магнитного потенциала А2(х,У,г), соответствуйте решениЕ первого уравнения для двухмерных областей вдоль оси z. В соответствии с полученными результатами определяем значения правых частей второго и третьего уравнений и рассчитываем Ах(х,у,2) и Ау(х,у,а). Далее, на основании мато дики, изложенной в первой- главе, находим значения индукций в расчетной трехмерной области.

На втором и последуэдих приближениях в соответствии с полученными А^х.у.г) и Ау(х,у,г) корректируем значение сторонних токов в первом уравнении и повторяем расчет до удовлетворения условии

-1 -1+1 | В - В | < Е

Нелинейность среды учитывается путем коррекции значений массива ц(х,у,а) в процессе итераций методом верхней'релаксация.

В работе описаны расчетные области для всех трех; плоскостей, построенные в соответствии с математическими ' моделями, представленными в первой главе.

Для расчета величин индукции аа поверхности крайнего пакета сердечника- статора разработан пакет программ, реализущий изложенную методику.

Пакет содержит программы триангуляции раочетаых областей по заданной геометрии, формирования данных для основной программы, основную программу расчета магнитного поля методом конечных элементов, программы расчета и коррекции значений сторонних. токов, расчета и коррекции значений магнитной проницаемости и графического представления результатов расчета. Пакет объединен программой-менеджером. Программы нзписаяы на языках роюжаи и ОЗазЮ.

Третья глава содержит результаты исследования магнитного лоля торцовой части сердечника статора ТГ в различных режимах нагрузки мгшшы, в т.ч. в режимах с потреблением реактивной.

_мощности. ' ' -

Исходные данные для расчетов, а именно величины и начальные фазы токов статора и ротора, были получены на основе расчета этих параметров, с помощью стандартной инженерной методики поверочного расчета мощного ТГ, реализованного в виде составной части САПР "КОНЗЭМ" в лаборатории 101 Института электродинамики АНУ. В качестве прототипа был выбран ТГ типа ТГВ-200М.

/ В результате расчета были получены кривые распределения аксиальной индукции Вг на поверхности крайнего пакета сердечника статора ТГ. О целью разработки нового способа исполнения крайних. пакетов сердечника статора рассчитывалось магнитное поле на торце сердечника статора ТГ при изменении геометрии пазов крайних пакетов.

Как видно из результатов расчета (рис.1), увеличение ширины

паза ъл в 1.2-1.3 раза приводит ■к снижении индукции Вг на

Bz.T 0.90

0.80 :

0.70

0.60

0.50

11 И I I

Г0.60 1

1ГП Н > Н'Г/Г'И и»rin

.30 1.70 2.10 bn,o.e

поверхности зубца у расточки на 15-203». Это соответствует уменьшению потерь в зубцовой зоне 1файнего пакета ТГ в 1.8 раза. При дальнейшем увеличении расширения паза индукция возрастает, причем, когда ширина паза достигает 1.5 o.e., величина индукции равна ее значению при нормальной ширине паза. При этом потери в зубцах крайнего пакета в 2.7 . раза нике, чем при нормальной объясняется уменьшением объема зубцов, паза ограничивается только механической режиме о ос«[>=0.95 (емк.) индукция на

Рй0.1 паза, что Дальнейшее расширение прочностью зубцов. В сбегающем крав зубца при расширении в 1.3 раза практически равна индукции в этой же области, в номинальном режиме", что свидетельствует об эффективности предлагаемого способа исполнения крайних пакетов сердечника статора ТГ. .... ' ' По результатам исследования предложен способ исполнения крайних пакетов сердечника статора с "внутрлгазовым" ■ скосом(рис.2).

Л2_

-> ч ¡1

л)

4 / Ч! ^аЩ р

1. Нажимной фланец

2. Нажимные пальцы

3. Сердечник' статсра

4. Клин 1

5. Стерквнь обмотки

Рис. 2

В четвертой главе представлены средства контроля и диагностики статора мощного ТГ в процессе эксплуатации.

Разработано техническое и программное обеспечение системы контроля и прогнозирования теплового состояния элементов конструкции ТГ в динамических режимах нагрузки. Система обеспечивает контроль максимальных . температур в объекте, производит сравнение максимальных температур с заданными уставками. и в случае ее . превышения осуществляет расчет допустимого времени работы 1;доп с учетом допустимой температуры в

доп-

0доп - 0п + <0н - ^"-^допЯ-

где' 0Н, 8П: - локальный установившийся нагрев нового и предшествующего режимов.

В основе прогнозирования заложены методы экстраполяции кривой нагрева на весь временной отрезок' теплового переходного процесса по данным измерения температуры в начальных точках нагрева . Тем самым на начальной стадии процесса

нагрева и при t

доп

» и, и, и

определяется

установившаяся температура в точках контроля, а . при необходимости, когда установившаяся температура превышает допустимую, и допустимое время работы _ в реальном масштабе времени.

В результате проведенных работ создан опытный образец системы, выполненный на' базе стандартных контрольно-измерительных средств, средств предварительной обработки и

передачи „сигналов, вычислительных — средств, - Разработаш математический аппарат и программные продукты, реализующие специальную аналитическую и статистическую обработку данных измерения. Разработаш методика и программы экстраполяция температурно-временной зависимости. В работе подробно описапы структура и работе составных частей системы.

Система успешно прошла испытания в лабораторных условиях и на Дарницкой ТЭЦ г.Киева.

В лаборатории динамические тепловые процессы моделировались ца- специальной физической модели. Установившаяся температура находилась в диапазоне 40,..150°С, а постоянные времени нагрева-1...60 мин. Испытания системы в различных условиях показали, что прогноз установившейся температуры осуществляется с погрешностью 10 - 15«.

В практике эксплуатации ТГ наблюдаются ослабление затяжки призм, а нередко смятие резьбы призм в месте посадки гаек и даже отламывание части призм с.гайкой. Как известно усилия прессовки сердечника составляют около 800 т (ТГВ-200). При этом напряжение в призмах составит 1,31 х 108 Н/м2 при пределе текучести 2,16 х Ю8 - 2,45 х Ю3 Н/м2. Неоднородность затяга призм, разные температурные коеффшйенты расширения сердечника и призм, температурные градиента в концевой области призм, вызванные паразитными вихревыми токами, обуславливают дополнительные усилия, в т.ч. и такие, которые приводят к напряжениям, превышающим предел текучести.

В этих условиях возникает необходимость оперативного контроля и диагностики состояния стяжных призм для определения возможности появления пластических деформаций в призмах и их разрушения. .

С этой целью разработан способ, заключающийся в том, что на поверхности призм устанавливаются чувствительные к изменения линейных размеров датчики перемещений, с помощью -которых измеряют величину взаимных перемещений мэвду фиксированными точками на призмах, где установлены датчики, и. точками на сердечнике или на других элементах конструкции статора, передающих усилив прессовки. По градуировочной зависимости механических напряжений в местах наименьшего сечения призм от взаимных перемещений между указанными точками определется появление пласмгаегасих деформаций и повреждение стяжных пр-том.

Для каадого типа турбогенераторов ввиду конструктивных различий требуется своя градуировочная зависимость.

Предлагаемый способ был проверен в лабораторных условиях и на ТГ типа ТВ-60-2 Дарницкой ТЭЦ. В качестве датчиков примене. л тензорезисторы. В лабораторных условиях на физической модели была получена градуировочная зависимость показаний датчиков от механического напряжения в месте наименьшего сечения призмы. Согласно показаниям датчиков, установленных на ТВ-60-2, повреждений стяжных призм не выявлено.

В пятой главе представлены результаты разработки и исследования средств контроля и диагностики поврездений сердечника статора при регламентированных работах и ремонтах ТГ.

Методика и способ контроля состояния прессовки пакетов сердечника статора ТГ разрабатывались с целы) своевременного определения с помощью средств контроля и диагностики состояния прессовки пакетов сердечника, статора турбогенератора и проведения работы по устранению либо по приостановлению процесса распрессовки. Разработано устройство контроля состояния прессовки пакетов сердечника статора; Устройство реализует нвразрушапшй - способ контроля трансформаторным датчиком специальной конструкции. Предложенная конструкция датчика была проанализирована с помощью математического моделирования структуры датчик- контролируемый пакет методом цепей. На основе анализа .получена зависимость величины аквивалентного воздушного зазора 1д в пакете от показаний датчика: 2,22 да^Б

хз " (111 " г\г + Х13 ~1Н) к»

где - число витков первичных и вторичных обмоток;

8 - площадь сечения магнитопровода датчика;

112, 113, - токи первичных обмоток датчика;

Езд - ЭДО вторичных обмоток;

к - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности датчика.

Благодаря специальному алгоритму контроля показания не зависят от точности установки датчика на шероховатостях поверхности расточки статора.

Разработана и создайа физическая модель пакета сердечника ТГ, на которой исследовался процесс распрессовки предложенным

способом. Подучена тзрировочная зависимость показаний датчика от усилий прессоЕКй в пакете. Проведенные исследования показали еффактивность устройства при контроле усилий прессовки от 100 до 4000 кЯ/м? а также совпадение показаний, полученных различными способами. Экспериментальный образец устройства был опробовал па ТГ Кольской АЭС, Киршиской ГРЭС и Дарницкой ТЭЦ.

Разрабртан способ и созданы технические средства высокоэффективного контроля и диагностики межлистовых замыканий в пакетах сердечника статора . Этот способ предусматривает установку обмотки возбуждения, охватывающую сердечник статора, и основан на явлении перераспределения магнитного потока обмотки возбуадения в ' сердечнике статора при наличии межлистовых замыканий • в область установленного на поверхности расточки магнитного шунта с контрольной обмоткой.

С целью анализа процесса межлистовых замыканий была создана физическая модель. Исследования показали, что наличие меялистовых замыканий практически не влияет на амплитуду и фазу магнитного потока в сердечнике. Основным диагностическим параметром для определения данного вида повреиденкя может являться магнитный поток," перераспре делящийся в области повреждения в расточку, в частности при применении магнитного шунта. Основной поток в ярме сердечника создавался вспомогательной обмоткой. Индукция в ярме составила В = 0,1 Тл. При этом замыкание уже двух листов приводит к увеличению ЭДС в контрольной обмотке шунта на 256. Замыкание же 12 листов дает увеличение ЭДС более чем на 55 5Ь.

С целью увеличения точности,* а также для уменьшения числа измерений на основании проведенных исследований были предложены и изготовлены датчик и устройство контроля межлистовых замыканий в пакете статора. Датчик представляет собой восемь идентичных магнитных шунтов, по четыре на паз, охватывающий при установке два паза в весь пакет в аксиальном направлении. Размеры датчика по толщине 0.01м позволяют использовать его при невырутом роторе ТГ.......

Устройство представляет собой микропроцессорный блок контроля и обработки, реализующий проверку условий по • данным измерений для четырех индикаторных обмоток, установленных над одним пазом, и для обмоток, установленных над соседним пазом,

> ^ '

I Е % - 2 % I > ®1л| 2 V*!

Если условия не выполняются, то область не имеет замыканий листов.

К^ и К2 - коэффициенты, которые определяются параметрами вспомогательной обмотки возбувдения и неоднородностью распределения полей рзссеяния. При исследовании на модели' достоверное определение наличия замыкания десяти листов о помощью описанных условий достигалось при- К1 » 1.3 и К2 = 2.

выводы

В диссертационной работе решена научная задача исследования и разработки аффективных способов и технических средств исполнения и контроля эксплуатационного состояния сердечника, статора, . обеспечивающих повышенную нагрузочную способность турбогенератора.

Разработанные • способы и технические средства при использовании рх в процессе проектирования, изготовления и эксплуатации, как непосредственно во время работы, так и при ремонтном обслуживании, позволяют повысить надежность работы ТГ и эффективность его ремонта'.

Научные и практические результаты исследования можно сформулировать в виде следующих выводов:

I.Разработанная математическая модель и программы расчета трехмерного магнитного поля торцевой части мощного ТГ позволяют адекватно учесть в едином комплексе зубцово-пазовую конструкцию крайних пакетов, дискретное распределение стержней обмотки статора и магнитное состояние зубцов сердечника статора.

' 2.Определено, что предложенный новый способ исполнения крайних пакетов сердечника статора позволяет снизить величину аксиальной индукции магнитного поля Ви на торце сердечника статора на 15-2056, что приведет к ■ снижению потерь в зубцах крайних пакетов в 1.8 раза, и позволит эффективно эксплуатировать ТГ в режимах с потреблением реактивной мощности. Способ исполнения обеспечивает достаточную механическую прочность крайних пакетов сердечника статора ТГ.

3.Предложен метод контроля прессовки пакетов сердечника

статора ТГ, который дает возможность проводить аффективный неразрушакщий контроль состояния прессовки без выемки ротора с учетом неровности поверхности расточки. Проведетше натурные испытания на ТГ. Кольской АЭС, Киришской ГРЭС и Дарцицкой ТЭЦ подтвердили эффективность способа.

.4.Разработанный метод контроля меклистовых замыканий обеспечивает эффективный контроль наличия замыкания пяти и более листов внутри сердечника статора, в' т.ч. на дне паза с уложенной обмоткой статора при. возбуждении магнитного поля в сердечнике слаботочной обмоткой. При этом величина контролируемого параметра при наличии пяти замкнутых листов увеличивается на 25%.

5.Разработанная методика контроля повреждений стяжных призм позволяет обнаружить излом либо пластическую деформацию призмы в области наибольших механических нагрузок по данным контроля взаимных перемещений элементов конструкции и механических напряжений в доступных частях призм.

6.Применение технических средств и программного обеспечения контроля и прогнозирования температур даст возможность определять и прогнозировать во времени с погрешностью 15-20Ж локальные перегревы в широком диапазоне постоянных времени тепловых процессов и пйзволит эффективно контролировать состояние элементов конструкции турбогенератора в маневренных режимах работы.

Печатные работы : . I. Данилевич Я.Б., Елен И.И., Кушнир G.G. и др. Система контроля и прогнозирования теплового состояния ТГ в динамических режимах работы//Электрические станции.-1992'.-N7.-С.69-71.

2. Кушшф С.С. Разработка и исследование средств обеспечения высокой нагрузочной способности статора мощных ТГ. В кн.Проблемы электромашиностроения:Тез. докл. науч.- техн. конф. -Л.: ВШИЭлектромаш,1991.-184 с.

3. АС N1377570 СССР. Способ диагностики и контроля 'повреждения стяжных призм электрических машин. Г.Г.Счастлишй ,

A.И.Титко , А.А.Бабяк , С.С.Кушнир -Опубл. Бюлл.Ш,1988.

4. АО N1582283 СССР. Способ диагностики прессовки шихтованного сердечника магнитопровода. А.И.Титко , О.О.Кушнир ,

B.Е.Павленко , Г.В.Рсстик -Опубл.Бвлл.И28,1990.

5. АС N1690084 СССР. 'Статор электрической машины

переменного тока. А.И.Титко , С.О.Кушнир -Опубл.Бюлл. N 41,1991.

G. Титко А. П., Кушнир' 0.0. Увеличение нагрузочных возможностей . ТГ путем применения эффективных экранов. /Электромагнитные и тепловые процессы в электромеханическгт преобразователях и технологических установках.-Киев:Изд.Itevra электродинамики АН УССР,1983.- 172 с.

7.Провести комплексные исследования нагрузочной способности и эксплуатационной надежности и разработать научные основы сбздания мощных электрических машин предельного использования. Заключительный отчет по НИР, N гос.рег 01.860087254.

8.Создание системы Контроля нагрузочных возможностей генераторов по реактивной мощности. Заключительный отчет по НИР, N гос.рег. 01.827049698.

В работах, написанных в соавторствелично соискателю принадлежат: разработка программ экстраполяции и управления программными и аппаратными средствами (1,8),' расчет и анализ-величин аксиального поля на торце сердечника ТГ в различных режимах нагрузки(6,7). В работах 3-5 авторы- имеют равные авторские права.

Подл, к печати26,03, 1993 г. Формат 60x84/16 Офс.печ. Бум. офс. N2 Усл.-печ.лист 1,0, Уч.-изд.лист 1,0. Тираж 12.0, Заказ гьэ. Бесплатно

Полиграф, уч-к Института электродинамики АН Украины, 252057, Киев-57, проспект Победы, 56.