автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Развитие методов исследования процессов в узлах крепления сердечников статоров к корпусам турбогенераторов и совершенствование их диагностики в условиях эксплуатации

На правах рукописи

Кузнецов Дмитрий Владимирович

Развитие методов исследования процессов в узлах крепления

сердечников статоров к корпусам турбогенераторов и совершенствование их диагностики в условиях эксплуатации

Специальности:

05.14.02 - "Электростанции и электроэнергетические системы" 05.09.01 - "Электромеханика и электрические аппараты"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в филиале ОАО «НТЦ электроэнергетики» - «ВНИИЭ», г Москва.

Научный руководитель:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Пикульский Виктор Адамович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Лабунец Игорь Александрович

кандидат технических наук, профессор Извеков Владимир Иванович

Ведущая организация:

ОАО «Мосэнерго»

Защита диссертации состоится 24 марта 2009 г. в 14.00 на заседании диссерт ционного совета Д 512.002.01 при Открытом акционерном обществе «Научи технический центр электроэнергетики» по адресу: 115201, Москва, Каширское шо се, д. 22, корп. 3.

Отзывы на реферат в двух экземплярах, заверенные печатью организаци просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совет Д 512.002.01 по адресу: 115201, Москва, Каширское шоссе, д. 22, корп. 3, ОА «НТЦ электроэнергетики».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке филиала ОАО «НТЦ эле троэнергетики» - «ВНИИЭ».

Автореферат разослан « » февраля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 512.002.01 доктор технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Надежность работы турбогенераторов в значительной степени зависит от технического состояния статоров. Одним из наиболее ответственных и нагруженных его конструктивных узлов является система крепления сердечника к корпусу статора. Эта система обеспечивает сохранение необходимого уровня жесткости сердечника, виброизоляцию корпуса и фундамента от магнитных вибраций сердечника. Она должна выдерживать длительные статические и знакопеременные нагрузки в нормальных режимах работы и кратковременные нагрузки, в 6-10 раз превышающие нормальные при анормальных и аварийных режимах работы турбогенератора.

Как показывает опыт эксплуатации, на крупных длительно работающих турбогенераторах довольно часто встречаются случаи ослабления связи элементов системы крепления с активной сталью вследствие механического износа сопрягаемых поверхностей сердечника и несущих элементов подвески. Из-за несвоевременного выявления этих дефектов имели место случаи быстрого ухудшения вибрационного состояния турбогенераторов. В свою очередь это приводило к появлению трещин в сварных швах, отворачиванию гаек и обрыву шеек стяжных призм.

Повышенные вибрации могут так же быть обусловлены недостатками конструкции - низкой изгибной жесткостью спинки сердечника, резонансными колебаниями сердечника и сопрягаемых с ним конструктивных элементов. Во многих случаях неудовлетворительное техническое состояние подвески сердечника, является одной из основных причин необходимости замены статора генератора.

В настоящее время основным нормативным документом, регламентирующим контроль состояния турбогенераторов, является РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования», согласно которому эксплуатационное состояние активных и конструктивных частей статора должно оцениваться по результатам испытаний и осмотров при текущих и капитальных ремонтах. Однако, как показывает опыт, вибрационный контроль статора в процессе эксплуатации турбогенераторов и осмотр узлов подвески на предмет наличия продуктов механического износа, трещин в сварных соединениях элементов конструкции при выполнении ремонтного обслуживания не достаточно эффективны.

Существующие в данный момент альтернативные способы ремонтной (в период останова) и эксплуатационной (на работающем генераторе) диагностики так же не лишены определенных недостатков.

Так, например, метод ремонтной диагностики, предложенный А.В. Григорьевым, В.Н. Осотовым и Д.А. Ямпольским (ОАО «Свердловэлектроремонт»), основанный на исследовании резонансных свойств стяжных призм, достаточно нагляден и прост в реализации, но в то же время не позволяет оценивать распределение плотности прилегания стяжных призм по длине статора, что имеет значение при планировании ремонтных мероприятий, и предусматривает исследование частотных характеристик нетипичных для работающего турбогенератора продольных вибраций стяжных призм, в то время как при работе под нагрузкой возбуждаются главным образом радиальные вибрации.

Метод эксплуатационной диагностики подвески турбогенераторов, предложенный А.Л. Назолиным и В.И. Поляковым основан на исследовании высокочастотных

составляющих вибрационного сигнала, измеряемого на корпусе статора. Здесь по становка диагноза производится на основе сопоставления результатов измерени вибрации с результатами математического моделирования колебаний статора в ис правном и неисправном состоянии по критериям, рассчитанным на математическо модели, разработанной A.JI. Назолиным (МГТУ им. Н.Э. Баумана). В то же врем; анализ данной модели показал, что она неадекватна в силу ряда принципиальны ошибок и сильных упрощений, сделанных при разработке (в частности - при зад: нии ряда граничных условий), а, следовательно, неверно отражает вибрационнь процессы в системе упругой подвески сердечника статора.

В связи с этим в условиях старения парка эксплуатируемых турбогенераторо актуален вопрос совершенствования процедуры контроля состояния системы Kpei ления сердечника и разработки эффективного подхода к решению задач диагност! ки, обеспечивающего своевременное и достоверное выявление дефектов систем крепления и оценку степени их опасности. Для этого требуется подробное исслед« вание протекающих в ней физических процессов и факторов, вызывающих поврея дения.

Исследованию проблем надежности и эффективности работы системы упр; гой подвески сердечников статоров турбогенераторов, посвящены работы В.Р> Фридмана, В.И. Иогансена, Г.В. Шкоды, Г.А. Загородной, В.Э. Школьника, Р.. Геллера, A.M. Буракова, В.А. Шкапцова и других отечественных специалистов, них отражены вопросы, касающиеся исследований и расчетов вибраций сердечн: ков и корпусов статоров турбогенераторов, статических и знакопеременных мех нических нагрузок, действующих на элементы системы крепления, оценки ее нес; щих и виброизолирующих свойств. За рубежом исследованием данных вопросо занимались A.I. Penniman, H.D. Taylor, P. Richardson, R. Hawley и др. В то же врем во всех работах, связанных с исследованием вибрационных процессов в систем упругой подвески сердечников турбогенераторов, рассматриваются только колеб ния, возбуждаемые кинематическим образом.

По данным исследований отечественных и зарубежных ученых установлен что в стяжных призмах турбогенераторов во время работы протекают токи, дости гающие значительной величины - сотен и даже тысяч ампер. Они индуцируютс магнитным полем, вытесняемым за пределы сердечника статора. В зонах контакт призм с активной сталью и нажимными плитами эти токи вызывают сильный на грев, подгары и оплавления. Поэтому до настоящего момента данное явление иссле довалось с целью оценки потерь, нагревов и повреждений которые они вызываю Изучению электромагнитных процессов, в том числе и в конструктивных элемента электрических машин посвящены работы JI.P. Неймана, A.B. Иванова-Смоленског А.И. Вольдека, Я.Б. Данилевича, В.А. Цветкова, И.М. Постникова, В.В. Когана и д За рубежом решением вопросов по данной тематике занимались K.J. Bins, P.J. Law renson, P. Hammond и др.

Исходя из общих положений теории электродинамики, очевидно, что на стяж ные призмы, в которых протекают токи, будут действовать электромагнитные силь (ЭМС). Эти силы так же могут являться причиной повышенных вибраций, ослабле ний и разрушений элементов системы крепления сердечника к корпусу. Однако, н в отечественной, ни в зарубежной литературе данный вопрос не рассматривался.

Таким образом, для разработки и внедрения в практику эксплуатации новых >ффективных методов диагностики системы подвески сердечников статоров необ-содимо выполнить комплекс исследований и разработок, включающий изучение шектромагнитных и вибрационных процессов в элементах подвески активной ста-1И, исследование влияния типа турбогенератора, режима работы особенностей кон-:трукции и технического состояния подвески на возникающие в ней нагрузки, разработку диагностических параметров и критериев, характеризующих степень опасности выявляемых дефектов.

Цели и основные задачи диссертации

Целью настоящей работы является дальнейшее исследование процессов в системах подвески сердечников статоров турбогенераторов в работе и совершенствование методов контроля их технического состояния в процессе эксплуатации и в ремонтный период.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих основных задач:

1. Разработка математических моделей для анализа электромагнитных и вибрационных процессов в системе подвески активной стали статора, учитывающих режим работы, особенности конструкции и техническое состояние подвески.

2. Исследование влияния технического состояния системы подвески, особенностей конструкции и режима работы турбогенераторов на ЭМС, действующих на стяжные призмы, и механические нагрузки, возникающие в узлах упругой подвески при работе генератора.

3. Выявление диагностических параметров, характеризующих эксплуатационное состояние, наличие и степень развития дефектов подвески активной стали на работающем и выведенном в ремонт генераторе.

4. Определение критериев оценки степени опасности выявляемых дефектов.

5. Разработка и экспериментальная проверка в условиях электростанций методик проведения контроля состояния подвески сердечника на работающих и выведенных в ремонт турбогенераторах.

6. Внедрение разработанных методов контроля системы подвески активной стали в практику диагностического и ремонтного обслуживания турбогенераторов на электростанциях.

Методика выполнения исследований и разработок

Решение поставленных задач проводилось путем теоретических исследований с помощью математических моделей, воспроизводящих электромагнитные и вибрационные процессы в системе подвески активной стали, а так же на основе анализа и обобщения опыта эксплуатации генераторов, результатов комплексных диагностических обследований турбогенераторов. Исследования проводились для турбогенераторов серии ТВВ, имеющих наиболее распространенную конструкцию подвески сердечника статора - с аксиальным расположением упругих элементов.

Исследование электромагнитных процессов проводился двумя путями - аналитически и численно с использованием пакета Maxwell 2D Field Simulator Version 7.0.09. Анализ вибрационных процессов проводился аналитически. Оценка адекватности разработанных математических моделей и достоверность полученных результатов проводилась на основе сопоставления расчетных данных и результатов натурных исследований, в том числе и с использованием теории подобия.

Разработки в области диагностических признаков дефектов узлов подвески и критериев степени их опасности проводилась на основе совместного анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований с учетом опыта эксплуатации турбогенераторов и результатов наблюдений в процессе многократных обследований турбогенераторов с различным техническим состоянием подвески.

Экспериментальная проверка эффективности разработанных методов контроля системы подвески проводилась на основе сопоставления результатов осмотра данного конструктивного узла с результатами измерения контролируемых диагностических параметров. Исследования проводились в основном на генераторах типа ТВВ-320-2, установленных на ТЭЦ-22, 23, 25, 26 ОАО «Мосэнерго», Конаковской и Костромской ГРЭС. Турбогенераторы данного типа составляют наибольшую по объему группу машин (около 25%) среди турбогенераторов мощностью 200МВт и выше, на которых дефекты подвески встречаются наиболее часто.

Научная новизна работы

1. Разработаны аналитический и численный методы анализа электромагнитны? процессов в системе упругой подвески сердечника турбогенератора. Уточнена \ дополнена классификация ЭМС, возникающих при работе турбогенератора. Прове ден теоретический анализ ЭМС, действующих на стяжные призмы статора с исполь зованием разработанных методов расчета электромагнитных процессов в зоне со пряжения стяжных призм с активной сталью статора, учитывающих влияние режи мов работы турбогенератора и конструктивно-технологических особенностей ис полнения системы подвески и характера сопряжения стяжных призм с активноГ сталью, нелинейные магнитные свойства магнитопровода и эффект вытеснения ток в массивных ферромагнитных телах.

Расчеты, выполненные для турбогенераторов мощностью 165-800 МВт показа ли, что величина ЭМС приблизительно пропорциональна единичной мощности тур богенератора и составляет более 100 Н7м, в нормальных установившихся режима работы слабо зависит от активной и реактивной мощности генератора, чувствитель на к изменению напряжения статора (зависимость от напряжения близка к квадра тичной) и, как правило, имеют тенденцию к росту при увеличении технологически зазоров в месте сопряжения призм с сердечником статора. В целом значения ЭМС действующих на стяжные призмы соизмеримы с механическими усилиями, обу словленных прогибом упругих элементов под действием вибрации сердечника ста тора, но в турбогенераторах с высокой единичной мощностью ЭМС могут оказы вать преобладающее воздействие (например, в ТВВ-800-2). Они способствуют уско рению механического износа соприкасающихся поверхностей призмы и активно" стали в зоне ласточкина хвоста.

2. С использованием разработанных методов расчета, проведен теоретически анализ свободных и вынужденных безударных колебаний стяжных призм, а так же механических нагрузок, действующих в узлах подвески в зависимости от степей ослабления стяжных призм и характера возмущающего воздействия: кинематиче ского (под действием колебаний сердечника) или смешанного (под действием коле баний сердечника и ЭМС).

Анализ резонансных свойств узлов подвески турбогенераторов серии ТВ мощностью 165-320 МВт показал, что при отсутствии ослабления связи стяжно призмы с активной сталью 1 -е собственные частоты их узлов подвески лежат суще

венно выше основных 100-герцовых гармоник возмущающих сил (от нескольких сотен герц и более), а возникающие под действием вибраций сердечника и ЭМС механические напряжения в узлах подвески много ниже допустимых значений. При высвобождении стяжных призм по всей длине статора значения 1-х собственных частот уменьшаются на порядок, причем у генератора ТВВ-320-2 она лежит значительно ниже 100 Гц, что свидетельствует о возможности резонанса на частоте магнитных вибраций сердечника в условиях частичного высвобождения призм. Установлено, что в этих машинах резонанс узла подвески на частоте 100 Гц возникает при высвобождении стяжной призмы на длине около 1,5 м (26% от общей длины). При безударных резонансных колебаниях механические напряжения в теле освобожденного участка призмы многократно превышают напряжения при отсутствии дефекта и главным образом зависят от кинематической составляющей возбуждения, т.е. определяются магнитными вибрациями сердечника.

3. На основе совместного анализа результатов выполненных расчетных и натурных исследований, а так же обобщения результатов проведенных обследований турбогенераторов установлено:

- на выведенном в ремонт генераторе техническое состояние системы подвески активной стали наиболее полно характеризуется параметрами свободных затухающих колебаний, возбуждаемых импульсным воздействием: коэффициентом затухания амплитуды виброускорения р и нижней собственной частотой /с, измеряемым на стяжных призмах в пределах каждого пролета между несущими перегородками корпуса статора. Разработаны критерии оценки и методика проведения диагностики подвески сердечника в ремонтный период;

- на работающем турбогенераторе ослабление узлов упругой подвески приводит к появлению в спектре вибрации корпуса длинного ряда высших гармоник, кратных 100 Гц. Установлено, что измерение и анализ вибрационных сигналов целесообразно проводить в полосе частот до 1000 Гц, т.к. по мере роста частоты увеличивается погрешность измерения (в полосе 4-5 кГц погрешность измерений составляет около 40%, независимо от способа крепления вибрационного датчика);

- решение задачи распознавания дефектов статора на работающей машине, показало, что по вибрации корпуса можно выявить только дефекты подвески сердечника, т.к. колебания ослабленной обмотки статора и распушенных зубцов крайних пакетов сердечника практически не влияют на вибрационное состояние корпуса и не поддаются диагностированию;

- уровень высокочастотных вибраций статора, характеризующий дефекты подвески сердечника, тесно связан с амплитудой магнитной вибрации статора частоты 100 Гц, величина которой зависит от режима работы, поэтому для оценки состояния подвески в работе следует использовать относительный параметр - отношение среднеквадратического значения (СКЗ) сигнала виброускорения в полосе частот 100-1000 Гц к эффективному значению гармоники частоты 100 Гц. Разработаны критерии оценки и методика проведения диагностики подвески сердечника на работающем генераторе.

Практическая ценность работы н ее реализация

1. Использование разработанных методов диагностики системы подвески сердечников статоров в процессе эксплуатации и проведения ремонтного обслуживания позволяет решать следующие практические задачи:

-повышение надежности эксплуатации и сохранение ресурса генераторов за счет своевременного выявления и устранения дефектов системы подвески активной стали;

- планирование объемов и сроков проведения ремонтных мероприятий по устранению дефектов;

-контроль качества и полноты устранения дефектов в процессе выполнения ремонтных мероприятий;

- обоснование возможности и целесообразности продления срока службы турбогенераторов, длительное время находящихся в эксплуатации.

2. Разработанные методы контроля состояния подвески сердечника с целью решения перечисленных задач использовались при проведении комплексных диагностических исследований турбогенераторов типа ТВВ-320-2 на ТЭЦ №22, 23, 25 и 26 ОАО «Мосэнерго», Конаковской и Костромской ГРЭС, а так же генераторах ТВВ-165-2 Яйвинской ГРЭС и ТВВ-800-2 Сургутской ГРЭС-2.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Научно-методические вопросы анализа электромагнитных и вибрационных процессов в системе подвески активной стали.

2. Результаты исследования влияния единичной мощности и параметров режима работы турбогенератора, особенностей конструкции и характера сопряжения с активной сталью на величину и гармонический состав электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы.

3. Результаты исследования влияния особенностей конструкции и технического состояния системы подвески сердечника статора на ее частотные свойства, вибрационное и напряженное состояние.

4. Разработка комплекса диагностических параметров и критериев оценки степени опасности дефектов системы подвески сердечника.

5. Усовершенствованные методы контроля технического состояния упругой подвески активной стали статора в процессе эксплуатации и при проведении ремонтного обслуживания, а так же рекомендации по их применению.

Апробация работы

Отдельные результаты диссертационной работы докладывались на конференции молодых специалистов электроэнергетики - 2003, проводившейся в г. Москве в сентябре 2003г. Разработанные методы контроля состояния подвески сердечников статоров турбогенераторов неоднократно проверялись в ходе эксплуатационных наблюдений и натурных испытаний, проводившихся в процессе выполнения ремонтов турбогенераторов типа ТВВ-320-2 на ТЭЦ №22, 23, 25, 26 ОАО «Мосэнерго», Костромской и Конаковской ГРЭС, а так же генераторах ТВВ-165-2 Яйвинской ГРЭС и ТВВ-800-2 Сургутской ГРЭС-2 в 2001 - 2008 гг.

Публикации

Основные положения и результаты работы опубликованы в 4 статьях (см. список в конце автореферата), из которых две написаны в соавторстве.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из Введения, пяти глав, Заключения, списка литературы (91 наименование) и пяти приложений. Объем работы включает 221 страницу, в том числе: 15 таблиц и 94 рисунка.

Содержание работы

Во Введении показана актуальность работы, сформулирована цель и намечены основные направления исследований.

Как показывает опыт проводимых обследований неисправности системы подвески активной стали статора являются одним из основных и достаточно часто отмечаемых в практике эксплуатации дефектов турбогенераторов. Их несвоевременное выявление и устранение создает опасность возникновения тяжелых аварий. Во многих случаях неудовлетворительное техническое состояние системы подвески является одной из основных причин исчерпания физического ресурса статора.

Анализ опыта эксплуатации, данных о повреждаемости систем подвески сердечников статоров турбогенераторов свидетельствует о недостаточной изученности процессов в этих системах и недостаточной эффективности определяемых действующими нормативными документами методами диагностики состояния таких систем. Это определяет необходимость углубленного анализа причин повреждений, усилий действующих на узлы подвески, их зависимостей от конструкции, технологии изготовления статоров, режимов работы турбогенераторов, а так же разработки более совершенных систем диагностики и критериев оценки состояния узлов подвески сердечников статоров.

В 1-й главе проводится анализ отечественных и зарубежных эксплуатационных данных о повреждаемости стальных конструкций статоров турбогенераторов. Наиболее распространенными дефектами статора являются:

- ослабление давления прессования и разрушение зубцов крайних пакетов;

- замыкание листов сердечника и возникновение очагов локального перегрева;

- коррозионное разрушение активной стали;

- повреждения системы подвески сердечника статора в корпусе;

- электрическая эрозия стальных конструкций статора.

Перечисленные дефекты и, в частности, повреждения системы подвески сердечника могут приводить к аварийным отключениям, серьезным повреждениям и необратимому ухудшению технического состояния, требующему ремонта в заводских условиях или замене всего статора.

Рассмотрены особенности конструктивных исполнений систем подвесок сердечников статоров турбогенераторов различных типов и единичных мощностей (в том числе и анализируемый в диссертации тип упругой подвески с продольным расположением упругих элементов, наиболее широко применяемый в турбогенераторах серии ТВВ мощностью от 165 МВт и выше).

Начальной стадией развития серьезных дефектов системы подвески активной стали является ослабление прилегания стяжных призм, к поверхности спинки сердечника. Как правило, это происходит за счет осадки сердечника под действием собственного веса после его установки в горизонтальное положение, механического износа сопрягаемых поверхностей стяжных призм и поверхности спинки сердечника. Развитию данного дефекта может способствовать неблагоприятное сочетание таких факторов, как повышенная вибрация сердечника, недостаточная отстройка собственных частот сердечника и элементов системы его крепления от частот возмущающих воздействий 50 и 100 Гц, а также работа генератора с ослабленным сопряжением сердечника и элементов его крепления в режимах с пониженной актив-

ной нагрузкой. Это приводит к ухудшению вибрационного состояния статора, на рушению целостности сварных соединений элементов системы крепления активн стали в корпусе статора, а в отдельных случаях к отворачиванию гаек и обрыву ш ек стяжных призм, что представляет опасность и для обмотки статора.

Своевременное выявление и качественное устранение этих и других дефекта а также оптимизация режимов работы турбогенератора с учетом технического с стояния подвески сердечника статора, как правило, позволяет продлевать срок эк плуатации статора.

Во 2-й главе дан обзор литературных источников, посвященных исследовани электромагнитных и механических процессов, возникающих в системе упругой по веске работающего турбогенератора, а так же методам ее диагностики.

Анализ литературных источников позволил сделать следующие выводы:

1. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что в эл ментах крепления сердечников статоров турбогенераторов протекают значительнь токи, способные вызвать существенные общие и локальные перегревы. Другом возможному воздействию - механическому, вызванному электромагнитными сил ми, которые обусловлены протеканием по системе стяжных призм этих токов до си пор не уделялось достаточного внимания.

2. Во всех работах, посвященных исследованию механических процессов в си теме упругой подвески, рассматриваются воздействия трех видов: статические н грузки (от веса активной стали и крутящего момента); знакопеременные, вызванны вибрацией сердечника статора от переменных усилий тяжения полюсов ротора, также знакопеременных, составляющих электромагнитного момента при анормал ных режимах работы и при переходных процессах; термомеханические, обусло ленные различием температур, скоростей нагрева и коэффициентов теплового ра ширения активных и конструктивных частей статора (при переменных график нагрузки). Вместе с тем, остаются недостаточно изученными такие вопросы ка влияние степени развития ослабления узлов упругой подвески на их резонансны свойства и величину механических нагрузок в узлах подвески при безударных кол баниях высвобожденных стяжных призм в пазах активной стали; исследование во можности надежной работы системы подвески при наличии ослабления связи стя ных призм со спинкой сердечника.

3. В настоящее время в отечественной практике не существует отработанно методики с четкими критериями оценки технического состояния системы подвеск активной стали. Существующие способы контроля состояния подвески, основанны на использовании методов и средств вибродиагностики не вполне проработаны точки зрения методологии проведения контроля, выбора диагностических парамет ров и критериев.

3-я глава диссертации посвящена разработке методов расчета, теоретическом и натурному исследованию электромагнитных процессов и сил, действующих в сис теме подвески сердечника статора, их зависимости от особенностей конструкци характера сопряжения стяжных призм с поверхностью сердечника статора, режим работы турбогенератора.

Для предварительной оценки величины ЭМС, действующих на стяжные приз мы, был предложен приближенный аналитический метод расчета.

и

Мгновенное значение ЭМС, действующей на единицу длины стяжной призмы, приближенно, можно оценить с помощью выражения:

f„P(0 = Bc(t)-i„p(t) = 0,5BcJnpJsin(2û*+2^ -y)-sin(y/)], (i)

Первое слагаемое представляет собой переменную составляющую ЭМС изменяющуюся с удвоенной частотой сети, второе - постоянную. Bc(t) и inp(t) - мгновенные значения индукции в поверхностном слое спинки статора и тока, текущего по призме, определяемые выражениями:

Ш = ВСЖ cos(Û*+0o), (2) V = » sinH + 0o-V) = Ev.- |Z,r' S\n{6* + 0,~V), (3)

Bc.m и Iс.m - амплитудные значения индукции на поверхности спинки сердечника и вихревого тока призмы, со - циклическая частота сетевого тока, 60 - начальная фаза временной функции магнитного поля, ZK - полное комплексное сопротивление контура растекания токов стяжных призм для работающего генератора, определяемое сопротивлениями стяжной призмы Zv, нажимной плиты Z„„ медного экрана Z, и крайнего пакета Z„:

zv =xK+Rr=z4, +{z:l +z;' (4)

iv=arctg(XJRK) - фазовый сдвиг тока стяжной призмы относительно ЭДС, Е„р.т - амплитуда ЭДС, наводимой в стяжной призме:

E„Pr,=«*PrPJs, (5) а - электрическая угловая частота вращения поля, Is- расчетная длина сердечника, Ф„рт- амплитуда удельного потока (на единицу длины машины в осевом направлении), вытесняемого из сердечника и приходящегося на одну сторону спинки сердечника:

К- = МоНс„гж-'(\ + (Rc ■ У")- (l - (дс ■ *Л j2")"' (6)

Здесь: Rc - наружный радиус спинки сердечника, RK.eHy - внутренний радиус корпуса, 2р - число полюсов, Нс т - амплитуда напряженности на поверхности спинки статора при г = Rc, т= jtRc/p - полюсное деление на поверхности того же радиуса.

Расчеты, выполненные для турбогенераторов типа ТВВ-165-2, ТВВ-320-2 и ТВВ-800-2, показали, что в номинальном режиме амплитуда переменной составляющей ЭМС увеличивается приблизительно пропорционально единичной мощности генератора и составляет 75, 145 и 350 Н/м соответственно. Полученные значения сил соизмеримы с величиной механического усилия, возникающего в узле упругой подвески от вибраций сердечника с удвоенной частотой сети.

Приведенные аналитические выражения не позволяют проводить подробный анализ влияния особенностей конструкции и технического состояния упругой подвески на величину ЭМС. Поэтому дальнейшие исследования проводилось путем численного моделирования с использованием пакета Maxwell 2D Field Simulator Version 7.0.09. Электромагнитное поле принималось стационарным, плоскопараллельным и описывалось уравнениями Лапласа и Пуассона для z-й (осевой) составляющей векторного магнитного потенциала А = А::

^A=-fJ, (7)

4*2 = О, (7') 3=3г - осевая составляющая вектора плотности тока.

В математической модели свойства ферромагнитных сред характеризуются соответствующими кривыми намагничивания. Массивные ферромагнитные тела (призмы и корпус) рассматриваются как полые с толщиной стенок, равной эффективной глубине проникновения электромагнитного поля. Режим работы генератора определяется мгновенными значениями токов параллельных ветвей фаз обмотки статора и иле. током ротора и углом поворота оси большого зубца ротора относительно МДС статора у. Значения /уиу определялись при помощи векторной диаграммы неявнополюсной синхронной машины с учетом изменения потока рассеяния обмотки ротора при нагрузке.

Расчет полей проводился для турбогенератора типа ТВВ-320-2 методом конечных разностей в двух поперечных сечениях машины - в области, где стяжные призмы имеют прорезь, и в области, где такие прорези отсутствуют. Рассматривалось четыре варианта сопряжения хвостовой части стяжной призмы с активной сталью при различных значениях технологического зазора в зоне посадочного места ласточкина хвоста призмы:

Рис. 1. Варианты сопряжения стяжной призмы с активной сталью.

Для расчета ЭМС вначале при отсутствии токов в стяжных призмах находилось распределение магнитного поля и рассчитывались мгновенные значения ЭДС призм. Затем в соответствии с (3) рассчитывались мгновенные значения токов стяж ных призм, которые вводились в математическую модель, и выполнялся повторный расчет, по окончании которого рассчитывались ЭМС, действующие на призмы.

Плотность сетки при расчете полей и сил выбиралась по условиям оптимально го соотношения точности получаемых результатов и времени проведения расчета Число итераций ограничивалось программно, по достижении относительной точно сти вычислений 0,1%. Обработка полученных результатов проводилась при помо щи Mathcad 2000 Professional и Microsoft Excel.

Анализ влияния особенностей конструкции узла подвески и характера сопря жения призмы со спинкой сердечника на величину ЭМС показал нижеследующее:

1) Соотношение удельных сил, действующих в сечениях без прорези /"щ, и прорезью f'„p практически обратно пропорционально соотношению периметров со ответствующих поперечных сечений: /"п//'пркП'пр1П"„,,« 1,4. В результате наличи прорезей в стяжной призме приводит к уменьшению действующей на нее результи рующей ЭМС на 20-25%.

2) Спектральный анализ ЭМС показал, что наиболее сильно выражены гармо ники кратные 100 Гц (рис. 2). Их наличие вызвано несинусоидальностью магнитно го поля генератора из-за насыщения активной стали. Наибольших значений дости

гают постоянные составляющие и 1-е гармоники частоты 100 Гц. В зависимости от характера сопряжения амплитудные значения основных 100-герцовых гармоник ЭМС составляют от нескольких десятков до 200 Н/м, что хорошо согласуется с результатами аналитической оценки. На частотах более 200 Гц высшие гармоники выражены слабо.

- | -и

Ж

. ш! а

1

I !

... I н.

■8ариа<т1 О Вариант И

□ Вариант Г/

50 100 160 200 250 300 350 400 450 500 Ч»стоп, Гц

(а)

50 1СО 150 200 250 300 350 400 450 500 Ги

(б)

Рис. 2. Гармонический состав радиальных (а) и тангенциальных (б) составляющих ЭМС.

3) В большинстве рассмотренных вариантов закрепления стяжной призмы при увеличении технологического зазора в области ласточкина хвоста отмечается увеличение ЭМС. На рис. 3 представлены графики зависимости значений амплитуд основных гармоник радиальных (За) и тангенциальных (36) ЭМС от величины технологического зазора. Значения зазоров и сил, откладываемые по горизонтальной и вертикальной осям представлены в относительных единицах. В качестве базисного значения силы /пр 6 принято значение амплитуды 1-й гармоники ЭМС для варианта IV (контакт по нижней грани), которая при базисном значении зазора 5Т=0,5 мм составляет 190 Н/м. Расчеты показали, что наихудшим является вариант IV т.к. в этом случае величина ЭМС максимальна (рис. 3).

0125 0,5 0.75

; ! . ! ^ _ : \ - 1 (. -

г~ 1 —Г" 1

1 1

I

■ Вариант! ¿Вариант И Ж Вариант III • Вариант IV

0.25 0.5 0,75

1.25 1,5 Змойа»

(б)

Рис. 3. Влияние технологического зазора в зоне ласточкина хвоста на величину основных гармоник радиальных (а) и тангенциальных (б) ЭМС.

Для выбранного наихудшего варианта закрепления призмы было проведено исследование зависимости ЭМС от режима работы. При этом рассматривались только симметричные и установившиеся режимы, регламентированные инструкцией по эксплуатации и определяемые по диаграмме допустимых нагрузок. В качестве влияющих параметров рассматриваются активная мощность Р, реактивная мощность и напряжение статора 1/с. Параметры режимов варьировались в следующих пределах: активная мощность - от 0 до 300 МВт, реактивная мощность - от -80 до

186 МВАр, напряжение - от 19 до 20 кВ. При изменении какого-либо параметр режима, два других остаются неизменными и равны номинальным значениям.

Проведенные расчеты показали, что изменение активной мощности турбо нератора от 0 до 300 МВт слабо влияет на величину электромагнитных сил, дей вующих на стяжные призмы (изменение ЭМС составляет не более 5%). При изме нии реактивной мощности от предельного выдаваемого значения (+186 МВАр) предельного потребляемого значения (-80 МВАр) ЭМС меняется 13%.

Установлено, что значение ЭМС наиболее чувствительно к изменению нап жения статора: данная зависимость носит характер близкий к квадратичному - п изменении напряжения статора на 1% амплитуда ЭМС изменяется на 2%.

При экспериментальном исследовании электромагнитных процессов в систе крепления сердечника в качестве контрольного параметра рассматривается велич на тока стяжной призмы. Однако в связи с трудностями непосредственного изме ния этого тока на работающем генераторе был использован косвенный способ, п котором электромагнитные процессы, имеющие место в работе, примерно воссо даются при испытаниях активной стали на потери и нагрев с индукцией, близкой рабочей. Чтобы по величине токов призм, измеренных при кольцевом намагнич вании, можно было судить об их величине в работе, были рассчитаны масштаб подобия между параметрами электромагнитных процессов в режимах кольцево намагничивания и номинальной нагрузки. Для измерения токов стяжных приз использовались специально изготовленные бесконтактные датчики - магнитнь пояса, которые представляют собой многовитковую катушку из тонкого провод намотанную на гибкий немагнитный сердечник.

Натурные исследования, проведенные при испытании сердечника генерато ТВВ-320-2 на потери и нагрев с индукцией 1,4 Тл, показали, что значения ток стяжных призм составляют 60-г70А, что весьма близко к ожидаемому значению (6 А). Полученные данные подтверждают результаты теоретических исследований свидетельствуют о корректности и практической пригодности разработанных мет дов анализа и расчета электромагнитных процессов и сил.

В 4-й главе проводится исследование резонансных свойств узлов подвеск генераторов серии ТВВ с продольным расположением упругих элементов, их зави симости от конструкции и технического состояния, анализируются вынужденны колебания этих узлов под действием вибраций сердечника и ЭМС, приложенных стяжным призмам.

Т.к. стяжная призма представляет собой многопролетную балку переменно сечения с продольными сквозными прорезями и ее строение повторяется в каждо отсеке статора между несущими перегородками корпуса, то рассматривается тольк один ее пролет между соседними перегородками. При исследовании частотны свойств узлов подвески учитываются только колебания с низшей собственной час тотой, при которых кривая прогиба симметрична относительно середины пролета поэтому достаточно рассмотреть только половину пролета призмы.

Расчетная схема узла упругой подвески представляется в виде системы стерж ней прямоугольного сечения с распределенной массой. Если пренебречь продольными силами инерции, то в общем случае свободные изгибные колебания стержня с распределенными параметрами описываются дифференциальным уравнением вида:

dz2\ dz\

Здесь: у - зависимость прогиба стержня от продольной координаты z, EJ - из-гибная жесткость сечения, fi - погонная масса стержня, р - собственная частота.

В общем случае решение уравнения (10) имеет вид:

>'(z) = т(св)+K,U(az)+K,y(ca), (11)

где КГК4 - постоянные коэффициенты, S, Т, U, К-функции Крылова:

S(az) = 0,5(chaz + cosca), U(az) - 0,5{chaz - cos az), T(az) = 0,5{shaz + sin az), V(az) = 0,5(shaz - sin az), (12) a = ijp2M/EJ

При анализе свободных колебаний вначале было рассмотрено два крайних случая, когда стяжная призма полностью закреплена и когда она высвобождена по всей длине.

Расчетные схемы приведены на рис. 4. Для полностью зажатой призмы расчетная схема представляется в виде двух стержней с погонными массами ¡i¡ и края которых при z=0 и z=l¡+¿2 жестко защемлены (рис. 4а). Для полностью освобожденной призмы расчетная схема имеет вид системы из трех стержней с погонными массами fi¡, /л2, Цз и сосредоточенной массы m (рис. 46). При этом касательные к линиям прогибов 2-го стержня в точке с координатой z=¡¡+l2 и 3-го стержня при z=0 и z~l¡+h должны быть параллельны горизонтальной оси. Данные условия позволяют рассматривать не весь пролет призмы, а только его половину.

EU

¡чЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧУЧ^Х^У

шЩштуШш

Стержень №1

Свержен* К«2

vz

=м

J|. И'

* Стелет на

J>.m /

ji, и'

Стержень №

(а)

(6)

Рис. 4. Расчетные схемы для полностью закрепленной (а) и полностью ослабленной (б) стяжной призмы.

В зависимости от вида расчетной схемы и задаваемых граничных условий формируется система алгебраических уравнений (в первом случае - 6, во втором -8), на основе которой составляется' частотное уравнение в форме определителя Д(р)=0. Корнями уравнения являются искомые значения собственных частот узла упругой подвески.

Расчет резонансных свойств подвесок турбогенераторов мощностью 165, 200 и 320 МВт показал, что значение нижней собственной частоты узла подвески с полностью высвобожденной призмой на порядок ниже, чем в случае с закрепленной. Из трех рассмотренных типов машин подвеска генератора типа ТВВ-320-2 отличается наибольшей податливостью. Эта конструктивная особенность проявляется в том, что у машин этого типа значения нижних собственных частот стяжных призм как в зажатом, так и в ослабленном состоянии значительно ниже, чем у ТВВ-165-2 и ТВВ-

200-2. Собственная частота уменьшается приблизительно обратно пропорционально квадрату длины прорези (см. табл. 1).

Таблица 1

Тип генератора Геометрические параметры узла подвески Собственная частота, Гц Примечание

Расстояние между несущими перегородками корпуса, м Высота стяжной призмы, м Ширина стяжной призмы, м Высота упругого элемента, м Длина прорези. м Призма зажата i 1 « ifs С и

ТВВ-165-2 0,73 0,085 0,06 0,019 0,63 1494 139 Размеры с чертежа

ТВВ-200-2 0,915 0,085 0,065 0,018 0,65 1296 110 Размеры с чертежа

ТВВ-320-2 1,2 0,085 0,08 0,02 1,0 602 56 Размеры с натуры

Натурные исследования, проведенные на турбогенераторах ТВВ-320-2 подтверждают результаты расчетов. На рис. 5 показаны спектры виброускорений свободных колебаний закрепленной и ослабленной призм, полученные экспериментально при ударном возбуждении. То, что в турбогенераторе ТВВ-320-2 величина 1-й собственной частоты полностью освобожденной призмы лежит существенно ниже основной частоты магнитных вибраций сердечника (100 Гц) свидетельствует о возможности возникновения резонансных колебаний при некоторой промежуточной стадии ослабления стяжных призм.

<») (6) Рис. 5. Спектры собственных частот плотно зажатой (а) и практически полностью ослабленной стяжных призм турбогенератора типа ТВВ-320-2.

Для выявления условий появления резонанса было проведено исследование влияния длины освобожденной части призмы на ее нижнюю собственную частоту. Расчетная схема представлена на рисунке 6. Колебания частично ослабленной призмы описываются системой из 10 уравнений.

Левые концы 1-го и 3-го стержня жестко защемлены, а правые концы 2-го и 3-го стержней изгибаются таким образом, что касательные к линям их прогибов при г=10+и+12 идут параллельно горизонтальной оси. Расчет нижней собственной частоты проводился при изменении длины высвобождения в пределах от 7 до 37% от общей длины призмы 1„р.

с™»» ж с ь№2

Стержень №3

X

/

3j, Мз

Рис. б. Расчетная схема частично освобожденной призмы.

На рис. 7 представлен график зависимости нижней собственной частоты освобожденного участка призмы от соотношения длины этого участка и общей длины призмы. На графике так же нанесены точки, соответствующие двум ранее рассмотренным крайним случаям закрепления - полностью зажатой и полностью освобожденной стяжной призмы. Установлено, что критическое значение длины освобожденного участка призмы, при котором наступает резонанс узла подвески на 100 Гц,

Работа подвески сердечника вблизи резонанса опасна. Поэтому для оценки усталостной прочности узла подвески был проведен расчет вынужденных колебаний в околорезонансной зоне. Исследовались только безударные колебания стяжной призмы, без учета демпфирования. При этом вблизи резонанса расчетные значения вибросмещений и напряжений получаются заведомо завышенными, что идет в запас при определении запаса усталостной прочности. Установлено, что для обеспечения расчетного запаса усталостной прочности необходимо, чтобы амплитуды напряжений в теле призмы и сварном шве ее крепления к перегородке корпуса не превышали 58 и 19 МПа соответственно.

При расчете вынужденных колебаний за основу взята расчетная модель частично освобожденной призмы, приведенная на рис. 6, к которой в точке закрепления 3-го стержня (г=0) приложено кинематическое возмущающее воздействие и защемленная часть призмы повторяет колебания сердечника ус(\'), а на освобожденную часть действует электромагнитная сила Р}(0. В расчетах учитываются только основные 100-герцовые составляющие сил, перемещений и механических напряжений.

Для описания вынужденных колебания модели ослабленного узла используется система уравнений:

И-ИН4 (16)

Здесь: ||С[| - квадратная матрица порядка 10х 10, определитель которой аналогичен определителю матрицы, характеризующей свободные колебания частично освобожденной призмы при р=2о), |д|| - вектор-столбец правых частей системы алгебраических уравнений, который характеризует совокупное возмущающее воздействие колебаний сердечника и электромагнитных сил; Цд-Ц- вектор-столбец неизвестных коэффициентов КГК4 в уравнениях прогибов 1,2,3 стержней.

Для оценки влияния кинематического и электромагнитного возмущающих воздействий на вибрационное и напряженное состояние ослабленного узла упругой подвески режимы кинематического и смешанного возбуждения рассматривались отдельно.

Вначале исследовался кинематический режим колебаний, создаваемых только вибрацией сердечника. Расчеты показали, что при развитии зоны высвобождения наиболее интенсивный рост напряжений отмечается в хвостовой части стяжной призмы (3-й стержень), в сечении, разделяющем закрепленную и освобожденную области (г=0). В диапазоне собственных частот от 98,5 до 101,5 Гц амплитуда механических напряжений в этом сечении превышает допустимый уровень 58 МПа, т.е. вблизи резонанса предельно допустимый расчетный запас по усталостной прочности обеспечивается при 1;5% отстройке от 100 Гц. Расчетная амплитуда колебаний освобожденного участка призмы в зоне перемычки между прорезями в данном случае достигает 0,7 мм.

Для найденных предельных условий закрепления был проведен анализ вынужденных колебаний при смешанном механизме возмущения.

При работе генератора зазоры между гранями ласточкина хвоста ослабленной призмы и стенками паза не постоянны во времени. Исследования показывают, что при нарушении контакта призмы с активной сталью и увеличении зазора значение ЭМС убывает по закону, близкому к экспоненциальному:

/,(<*) = Л»-е""-. (П)

где /3.о - величина электромагнитной силы при отсутствии зазора (3=0), 8е -зазор, при котором электромагнитная сила уменьшается в е раз.

Поэтому, чтобы учесть изменение зазора во времени на величину ЭМС вначале определяются пространственно-временные функции прогиба освобожденного участка и зазоры в области паза под ласточкин хвост при чисто кинематическом режиме возбуждения, а затем, с учетом найденной в 3-й главе функции ЭМС при неизменном зазоре /эЛ(У. используя (17), находится временная функция ЭМС, скорректированная с учетом непостоянства зазора. Из полученной кривой выделяется основная гармоника, амплитуда которой подставляется в систему уравнений, описывающих вынужденные колебания и выполняется повторный расчет вибросмещений и напряжений.

Как показали расчеты при наличии больших зазоров («1 мм) в области ласточкина хвоста при безударных колебаниях ослабленного участка стяжной призмы влияние ЭМС на амплитуду вибрации незначительно. Это вызвано тем, что величина ЭМС с ростом зазора резко уменьшается и при зазоре более 100 мкм стремится к нулю.

То есть, наиболее значимое отрицательное воздействие электромагнитных сил проявляется на ранней стадии развития ослабления узла упругой подвески в случаях, когда при вибрациях имеет место постоянное или периодическое соприкосновение поверхностей ласточкина хвоста и стенок паза. Оно приводит к существенному увеличению знакопеременных нагрузок и интенсивности механического износа в зоне связи стяжных призм с активной сталью.

5-я глава диссертации посвящена разработке методов контроля состояния подвески активной стали в период ремонта и на работающем генераторе. Для этого

необходимо установить взаимосвязь между параметрами, определяющими качество закрепления призм и показателями, характеризующими эксплуатационные характеристики или «поведение» подвески в период останова (при тестовых воздействиях) и на работающей машине.

1. Вначале был определен показатель плотности закрепления призмы. На практике неоднократно отмечалось, что исправные и ослабленные узлы подвески по-разному «откликаются» на возмущающее воздействие: колебания ослабленной призмы, затухают значительно медленнее, чем закрепленной. Уменьшение амплитуды во времени принято оценивать коэффициентом затухания. Он определяется действием сил трения и его можно использовать в качестве показателя плотности закрепления стяжной призмы. На остановленной машине эксплуатационные свойства узлов подвески оцениваются по значениям их резонансных частот.

По результатам экспериментального исследования параметров свободных затухающих колебаний выполненных на генераторах типа ТВВ-320-2 было установлено, что между собственной частотой и коэффициентом затухания существует явно выраженная взаимосвязь, т.е. с увеличением плотности закрепления собственная частота узлов подвески растет (рис. 8).

^чччччучч^ччччччччччччччччччччччччччччччч

(а)

К&эффмцнч IT мтухания, 1/с (6)

Рис. 8. Схема проведения измерений (а) и зависимость нижней собственной частоты пролета призмы от величины коэффициента затухания.

Данная зависимость отражает связь между показателем плотности сопряжения стяжных призм с активной сталью и эксплуатационной характеристикой - резонансной частотой и может быть аппроксимирована экспоненциальной кривой:

f№=Wß (18),

где fc o - теоретическое значение 1-й собственной частоты призмы при отсутствии затухания, т - коэффициент при показателе степени, имеющий размерность времени. Для ТВВ-320-2 значения данных величин составляют: fc.o=56 Гц, 1=0,025 с.

На основе результатов теоретических и натурных исследований, а так же анализа опыта эксплуатации были сформированы количественные и визуальные критерии для оценки состояния подвески сердечника. На практике использование расчетной отстройки от резонанса в 1,5% неприемлемо, т.к. надо учитывать возможность развития дефекта во времени, а так же изменение плотности закрепления призм в работе под действием тепловых расширений и электромагнитного момента. Поэтому в качестве предельно допустимого было выбрано состояние, при котором собственная частота равна 115 Гц.

На практике возможны случаи, когда результаты оценки по частоте и по затуханию могут не совпадать. Поэтому при решении задачи диагностики целесообразно использовать оба параметра - и частоту и коэффициент затухания. Это обеспечивает их взаимное дублирование и снижает вероятность ошибки. Оценка состояния системы подвески проводится на основе сопоставления измеренных значений диагностических параметров с пороговыми уровнями, приведенными в таблице. В этом случае предпочтение отдается наихудшему варианту. Дефектным является состояние, если хотя бы один из параметров ниже предельно допустимого. Выявляемые дефекты устраняются по методике завода изготовителя.

Таблица 2.

Л. Гц 1/сек Внешние признаки Качество закрепления

>200 >50 Продукты контактного износа, а так же низкочастотный гул и дребезг при ударе отсутствуют Хорошо (ослабление отсутствует)

1151-200 30+50 Незначительное количество продуктов контактного износа и слабый дребезг при ударе Удовлетворительно(незначительное ослабление)

<115 <30 Значительное количество продуктов контактного износа, продолжительный низкочастотный гул и дребезг при ударе Неудовлетворительно (сильное ослабление)

Предложенные критерии справедливы не только для турбогенераторов типа ТВВ-320-2, но и для более крупных машин этой же серии, т.к. в этих генераторах упругие элементы стяжных призм имеют сходные размеры.

2. Второй способ контроля реализуется на работающем генераторе и основан на анализе спектрального состава сигнала виброускорения, измеряемого на корпусе статора. Он разработан для оценки состояния упругой подвески применительно к случаям, когда общий уровень вибрации корпуса генератора удовлетворяет требованиям РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования». Данный метод эксплуатационной диагностики является косвенным, т.к. он не позволяет осуществлять непосредственное наблюдение за состоянием элементов подвески на работающем генераторе. Поэтому его следует использовать только в качестве дополнения к основному комплексу диагностических мероприятий, проводимых в период ремонта генератора.

Исследования, проведенные в ходе опыта кольцевого намагничивания сердечника, показали, что диагностическим признаком ослабления узла подвески на работающей машине является возникновение в спектре вибросигнала корпуса статора высокочастотных гармоник вибросигнала, кратных 100 Гц, причем наибольшая часть полезной информации заключена в полосе частот от 100 до 1000 Гц (рис. 9).

I.i.hMIHiI

1.I...I tl. 1м

W

xa мой

■ui

П| о соо

|I hjit,l) \ 1 )■ ,11 jilmiH.,

«too 3000 2600 хсо (б)

Рис. 9. Спектры виброускорений ослабленной стяжной призмы (а) и сопряженного с ней участка корпуса (б).

7...... 1

Статистический анализ спектров колебаний элементов упругой подвески и корпуса статора, показал, что в указанном частотном диапазоне обеспечивается наибольшая достоверность измерений (погрешность составляет 10-15%), т.к. по мере перехода в область высоких частот погрешность возрастает и в диапазоне частот 4-5 кГц достигает 40%.

Кроме ослабленных стяжных призм высокочастотные вибраций могут создавать неподжатые крайние листы зубцов сердечника и ослабленная обмотка статора. Однако анализ процессов, возникающих при ослаблении стяжной призмы и листа активной стали, показал, что распушенный зубец создает сравнительно слабый вибрационный сигнал: энергия, выделяющаяся при соударении ослабленного пролета призмы со спинкой статора в сотни раз превышает энергию удара отслоившегося листа по зубцу. Это объясняется тем, что масса ослабленного листа в десятки тысяч раз меньше массы ослабленной призмы.

Анализ результатов контроля вибрации статора в опытах холостого хода без возбуждения, установившегося короткого замыкания и холостого хода с возбуждением показал, что колебания обмотки так же практически не влияют на вибрацию статора, что обусловлено высокими демпфирующими свойствами самой обмотки и элементов ее крепления. Т.о., необходимость в различении сигналов от указанных элементов конструкции статора отпадает и можно считать, что наличие в спектре колебаний корпуса статора высших гармоник, кратных 100 Гц обусловлено дефектами подвески.

Опытным путем было установлено, что абсолютный уровень высокочастотных вибраций тесно связан с амплитудой магнитных вибраций статора частоты 100 Гц, которая в свою очередь зависит от режима работы генератора и, следовательно, не в полной мере отражает истинное состояние узлов подвески активной стали.

Поэтому при разработке диагностического параметра было решено использовать не абсолютный, а относительный показатель - отношение среднеквадратиче-ского значения виброускорения корпуса в полосе частот 100-1000 Гц к эффективному значению 100-герцовой составляющей, усредненное по количеству точек измерения N:

ж*== лг'|х»,>.»/+WL, • (18)

Здесь: W¡txfrW¡ooo ~ эффективные значения гармонических составляющих виброускорения частоты 100 -5- 1000 Гц. Параметр wcp характеризует искажение 100-герцовой вибрации сердечника, передаваемой на корпус через систему упругой подвески.

Для проверки работоспособности данного подхода были проведены замеры вибрации на турбогенераторах типа ТВВ-320-2 установленных на различных ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» и работающих в сходных установившихся режимах с активной нагрузкой 235+265 МВт и температурой нагрева активной стали 54+58 °С. По результатам совместного анализа результатов вибрационных исследований, полученных в период останова и эксплуатации, была выявлена взаимосвязь между показателем плотности закрепления стяжных призм (коэффициентом затухания Р) и средним значением относительного уровня СКЗ виброускорений корпуса wcp. Исследования показали, что при увеличении коэффициента затухания, относительный уровень

22

СКЗ снижается (рис. 10). Рост относительного уровня СКЗ свидетельствует об ухудшении технического состояния системы упругой подвески. Полученные результаты является практическим доказательством возможности проведения диагностики системы подвески сердечника статора на работающем турбогенераторе.

100 90 80 «" 70

I 60

$ 50 I 40

I 30

20 -10 0

§ Коэффициент затухания

■Относительный уровень СКЗ

I

5,0

0>

4.0

о

3,5 со 3,0 л

Ж

V

2.5 | 2.0 |

1'1 1,0 8

г

0,5 о 0,0

ТГ-1 ТГ-2 ТГ-3 ТГ-4

Рис. 10. Связь диссипативных свойств стяжных призм и относительного уровня СКЗ.

Применение разработанного метода более чем на 10 турбогенераторах типа ТВВ-320-2 (на некоторых - неоднократно), позволило разработать для машин данного типа предварительные количественные критерии, позволяющие проводить диагностику данного элемента конструкции в работе (применительно к режиму с номинальной нагрузкой или близкой к ней).

• Хорошее - < 2;

• Удовлетворительное - 2 < №ср< 4;

• Неудовлетворительное — н;ф> 4.

При использовании разработанного метода на практике следует обращать осо бое внимание не только на случаи, когда контролируемый диагностический пара метр выходит за допустимые пределы (уцч,> 4 отн. ед.), но и на динамику его изменения в процессе эксплуатации генератора. Так, если существует устойчивая тен денция к его увеличению с течением времени, то это так же свидетельствует о веро ятности наличия дефектов подвески и их развитии.

В том случае, если даже общий уровень вибрации корпуса удовлетворяет требованиям РД 34.45-51.300-97, но по результатам описанного метода эксплуатационной диагностики состояние подвески классифицируется как неудовлетворительное, то рекомендуется в ближайший плановый останов блока выполнить ревизию системы подвески с проведением инструментального контроля состояния закрепления и1 резонансных свойств стяжных призм согласно вышеизложенной методике. Если же по результатам обследования выявляются участки стяжных призм с неудовлетворительным состоянием закрепления, то необходимо рассмотреть вопрос о ликвидации] ослабления в соответствии с рекомендациями завода изготовителя.

Заключение

Диссертация содержит решение поставленных задач по исследованию электро-| магнитных и вибрационных процессов в системе подвески сердечника турбогенератора и разработке методов контроля технического состояния и выявлению дефектов

системы подвески активной стали в условиях электрических станций. Для решения поставленных задач выполнено следующее:

-выполнен анализ эксплуатационных данных о повреждаемости системы подвески сердечников статоров турбогенераторов и рассмотрены существующие на данный момент методы диагностирования состояния данного конструктивного узла;

- проведен цикл расчетно-экспериментальных исследований по изучению электромагнитных и вибрационных процессов, протекающих в узлах упругой подвески активной стали статора с учетом конструктивных особенностей, технического состояния и режимов работы турбогенератора;

-экспериментально-теоретическим путем определены диагностические параметры, характеризующие техническое состояние системы подвески сердечника статора в режиме работы под нагрузкой и в процессе выполнения ремонтного обслуживания;

- разработаны критерии оценки технического состояния упругой подвески сердечника статора, позволяющие своевременно выявлять дефекты и планировать мероприятия по их устранению.

На основании проведенных исследований и разработок были сделаны нижеследующие основные выводы и предложения:

1) При работе турбогенератора на элементы упругой подвески сердечника статора действуют значительные (более 100 Н/м) электромагнитные силы (ЭМС), вызванные протеканием по стяжным призмам вихревых токов. Установлено, что величина ЭМС приблизительно пропорциональна единичной мощности турбогенератора и достигает 350 Н/м в номинальном режиме работы турбогенератора мощностью 800 МВт. В целом воздействие ЭМС на стяжные призмы соизмеримо с механическим воздействием, обусловленным вибрациями сердечника статора, но в турбогенераторах с высокой единичной мощностью ЭМС могут оказывать преобладающее воздействие.

В пределах диаграммы допустимых нагрузок величина ЭМС меняется незначительно. Наиболее существенное влияние на изменение величины ЭМС оказывает изменение напряжения статора. Данная зависимость имеет характер, близкий к квадратичному.

2) Теоретический анализ свободных колебаний элементов упругой подвески различных турбогенераторов серии ТВВ, показал, что при отсутствии ослаблений стяжных призм 1-я собственная частота узла подвески лежит существенно выше основных 100-герцовых составляющих спектра возмущающих сил, а возникающие в ней под действием вибраций сердечника и ЭМС механические напряжения и нагрузки на элементы ее крепления к корпусу много ниже допустимых значений.

При ослаблении стяжной призмы 1-я собственная частота резко снижается и при длине высвобождения около 1,5 м в турбогенераторах мощностью 320 МВт и выше возникает опасность развития резонансных колебаний на частоте магнитных вибраций сердечника. При резонансных колебаниях механические напряжения в теле освобожденного участка призмы близки к предельно допустимым значениям и зависят главным образом от кинематической составляющей возбуждения. Это обусловлено тем, что при зазорах между призмой и активной сталью свыше 100 мкм влияние ЭМС на вибрационное и напряженное состояние ослабленных узлов упругой подвески существенно ослабевает. Это означает, что электромагнитные силы не

могут стать непосредственной причиной разрушения призмы и в основном способствуют ускорению износа соприкасающихся поверхностей призмы и активной стали.

3) Для оценки состояния системы подвески активной стали разработано два метода диагностики: основной - в период останова и дополнительный - на работающем генераторе; определены соответствующие диагностические параметры и критерии оценки опасности выявляемых дефектов.

В период останова техническое состояние системы подвески активной стали характеризуется параметрами свободных затухающих колебаний при импульсно возбуждении: коэффициентом затухания амплитуды сигнала виброускорения р нижней собственной частотой /с, измеряемых на стяжных призмах в пределах каж дого пролета между несущими перегородками корпуса статора. При работе генера тора техническое состояние подвески оценивается по соотношению величин СК сигнала виброускорения корпуса статора в полосе частот 100-1000 Гц и эффектов ного значения основной гармонической составляющей двойной оборотной частоты.

Разработанные методы диагностики системы подвески активной стали прошл экспериментальную проверку и адаптацию к потребностям диагностического и ре монтного обслуживания турбогенераторов в условиях электрических станций и мо гут быть использованы при решении следующих практических задач:

- количественной оценки технического состояния системы подвески сердеч ника, выдачи рекомендаций по оптимизации ремонтного обслуживания дальнейшей эксплуатации;

- выявления дефектов подвески сердечника и отслеживания динамики их р; вития в процессе эксплуатации турбогенератора;

- разработки рекомендаций по срокам проведения и объему ремонтных мер приятии, а при необходимости - по режимам работы и условиям эксплуат ции генератора;

- оценки эффективности проводимых ремонтных мероприятий.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Д.В. Кузнецов. Вибрационный контроль технического состояния сердечник статоров турбогенераторов. Москва, Издательство НЦ ЭНАС, 2003 г.

2. Д.В. Кузнецов, В.В. Маслов, В.А. Пикульский, В.И. Поляков, Ф.А. Поляков, А. Худяков, М.И. Шандыбин. Дефекты турбогенераторов и методы их диагностики начальной стадии появления. Электрические станции, №8,2004 г.

3. Д.В. Кузнецов. Исследование электромагнитных сил, действующих на стяжн призмы сердечника статора турбогенератора. Электричество, №10, 2006 г.

4. Д.В. Кузнецов, М.И. Шандыбин. Применение методов виброконтроля для оценк состояния упругой подвески сердечника статора. Электрические станции, №10, 2007 г.

Филиал ОАО «НТЦ электроэнергетики» - «ВНИИЭ» Per. №8 09.02.2009 г. Тираж 80 экз.

Введение. Актуальность проблемы, цели и задачи диссертации.

1. Анализ эксплуатационных данных о повреждаемости стальных конструкций статоров мощных турбогенераторов.

1.1. Ослабление давления прессования и разрушение зубцов крайних пакетов активной стали.

1.2. Замыкание листов активной стали.

1.3. Коррозионное разрушение активной стали.

1.4. Основные типы систем подвески активной стали к корпусу статора и их повреждения.

1.5. Электрическая эрозия стальных конструкций.

1.6. Выводы.

2. Анализ публикаций об электромагнитных и механических процессах в системе подвески сердечника статора работающего турбогенератора и методах выявления ее повреждений.

2.1. Электромагнитные процессы.

2.2. Механические процессы.

2.3. Существующие методы выявления повреждений системы подвески.

2.4. Конкретизация задач диссертации.

3. Исследование электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы сердечника статора турбогенератора.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Оценка магнитных потоков, ЭДС и токов в стяжных призмах сердечника статора.

3.3. Предварительная оценка ЭМС, действующих на стяжные призмы сердечника статора.4g

3.4. Векторная диаграмма турбогенератора в установившемся режиме работы.

3.5. Методология исследования магнитных полей и ЭМС численными методами.

3.5.1. Описание математической модели и методологии расчета с ее помощью магнитных полей.

3.5.2. Методология определения электромагнитных сил и моментов, действующих на активные и конструктивные элементы турбогенератора.

3.5.3 Влияние конструктивно-технологических особенностей выполнения закрепления призмы в пазу сердечника на ЭМС.

3.5.4. Влияние параметров режима работы на величину ЭМС, действующих на призмы.

3.6. Экспериментальное исследование электромагнитных процессов в системе крепления сердечника статора турбогенератора путем физического моделирования на реальной машине.

3.6.1. Соотношение между параметрами режима номинальной нагрузки и кольцевого намагничивания. 83 ~

3.6.2. Методика и средства измерений.

3.6.3. Результаты экспериментального исследования электромагнитных процессов при кольцевом намагничивании.

3.7. Выводы.

4. Исследование вибрационных процессов в системе крепления сердечника статора турбогенератора.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Частотные свойства узла подвески сердечника при различных условиях закрепления стяжной призмы.

4.3. Вынужденные колебания узла подвески сердечника вблизи резонанса.

4.3.1. Расчет амплитуды и начальной фазы колебаний сердечника статора.

4.3.2. Расчет вынужденных колебаний и оценка напряженного состояния ослабленного узла подвески.

4.4. Выводы.

5. Разработка методики выявления повреждений системы подвески сердечника статора турбогенератора в условиях электрических станций.

5.1. Постановка задачи.

5.2. Контроль состояния подвески на остановленном генераторе.

5.3. Контроль состояния подвески на работающем генераторе.

5.3.1. Определение диагностических признаков ослабления стяжных призм на работающем генераторе.

5.3.2. Определение возможности надежного выявления дефектов подвески на работающем турбогенераторе.

5.3.3. формирование диагностических параметров и критериев оценки состояния упругой подвески на работающем генераторе.

5.4. Выводы.

В настоящий момент в условиях старения генераторного парка тепловых электрических станций (ТЭС) актуальны задачи продления срока эксплуатации и повышения надежности длительно работающих генераторов, совершенствования ремонтного обслуживания и оптимизации затрат на модернизацию и техперевооружение ТЭС.

Один из важных путей решения этих задач - повышение эффективности диагностических обследований турбогенераторов, внедрение и развитие новых, а также совершенствование существующих методов диагностики, обеспечивающих своевременное и полное выявление дефектов (в том числе и на ранней стадии развития), а так же полноту и качество их устранения.

Надежность турбогенератора и его физический ресурс в значительной степени зависит от технического состояния сердечника статора. Одним из наиболее важных конструктивных узлов турбогенератора является система крепления сердечника к корпусу статора. Она обеспечивает сохранение необходимого уровня жесткости сердечника, виброизоляцию корпуса и фундамента от его магнитных вибраций, а так же виброизоляцию сердечника от вибраций, передаваемых от опор ротора через фундамент на корпус статора.

Как показывает опыт эксплуатации, на крупных турбогенераторах, длительное время находящихся в работе, довольно часто имеют место случаи повреждений узлов подвески сердечника в корпусе статора: механического износа сопрягаемых поверхностей активной стали и несущих элементов подвески (стяжных призм) и как следствие нарушения связи элементов системы крепления с активной сталью; появления трещин в сварных швах; отворачивания гаек и обрыва шеек стяжных призм; засорения внутренней полости генератора продуктами механического износа, что способствует снижению электрической прочности изоляции обмоток статора и ротора и возникновению витковых замыканий в роторе. Как правило, все это происходит при длительном воздействии повышенных вибраций, что обусловлено недостатками конструкции - низкой изгибной жесткостью спинки сердечника, недостаточной прочностью элементов системы подвески активной стали, резонансными колебаниями сердечника и сопрягаемых с ним конструктивных элементов.

В практике эксплуатации (особенно в последние годы) отмечались случаи, когда при плохом вибрационном состоянии статора, вибрации сердечников достигали 200-300 мкм и более, при норме 60 мкм (согласно РД 34.45-51.30097). При этом происходили обрывы концевых частей (шеек) стяжных призм и существовала явная угроза повреждения корпусной изоляции лобовых дуг, расположенных в верхней части статора, оторванными шейками призм. Из опыта эксплуатации известно, что объем и эффективность выполняемых ремонтных работ зависят от стадии развития дефектов. Несвоевременное обнаружение дефектов и принятие мер по восстановлению виброизолирующих и несущих свойств системы подвески может приводить к серьезным повреждениям и дорогостоящему ремонту, а в отдельных случаях и аварийному останову турбогенератора. В частности, обширные повреждения систем подвески активной стали имели место на турбогенераторах ТГВ-300 Новочеркасской, Рефтинской и Ставропольской ГРЭС, ТГВ-200 Череповецкой и Заинской ГРЭС и турбогенераторах типа ТВВ-200-2 Беловской, Томь-Усинской и Щекинской ГРЭС. Значительные ослабления систем подвески, сопровождавшиеся растрескиванием сварных швов, отвинчиванием и подвижностью гаек стяжных призм, засорением полости генератора продуктами механического износа и появлением сильного гула в работе, отмечались и на турбогенераторах типа ТВВ-320-2.

Сегодня основным нормативно-техническим документом, регламентирующим состояние турбогенераторов, является РД 34.45-51.300-97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования». В соответствии с требованиями указанного РД эксплуатационное состояние активных и конструктивных частей статора турбогенератора должно оцениваться по результатам осмотров при текущих и капитальных ремонтах. Однако простой осмотр подвески на предмет наличия продуктов механического износа, трещин в сварных соединениях элементов конструкции недостаточно эффективен по следующим причинам:

1. Проведение контроля возможно только в период останова генератора;

2. Отсутствуют четкие диагностические критерии, поэтому оценки, получаемые таким образом, носят субъективный характер: целиком зависят от опыта исполнителя, его практической осведомленности и наблюдательности.

3. Отсутствует возможность объективного и наглядного представления данных, а так же отслеживания динамики развития дефекта во времени.

Определенную информацию о состоянии статора могут так же дать результаты исследования его вибрации. В РД 34.45-51.300-97 приведены нормы на вибрацию сердечников и корпусов турбогенераторов с различными конструкциями подвесок - гибкой (не более 60 мкм на сердечнике и 30 мкм на корпусе) и жесткой (не более 60 мкм на сердечнике и на корпусе). Вместе с тем, согласно требованиям того же РД, процедура измерения вибрации сердечников и корпусов не является регулярной. Она проводится при вводе в эксплуатацию головных образцов, а в процессе эксплуатации - только при обнаружении неудовлетворительного состояния стальных конструкций статора (контактная коррозия, повреждения узлов крепления сердечника и т.п), то есть уже по факту наличия дефекта.

Необходимо так же заметить, что для решения задачи выявления дефектов подвески на ранней стадии развития требований к вибрации, указанных в «Объеме и нормах испытаний электрооборудования» явно недостаточно. Существует большое количество примеров из практики виброобследований, когда на генераторах, имеющих дефекты подвески уровень вибраций корпуса на превышал установленных норм. Типичный пример - турбогенератор ТВВ-320-2 ст. №8, установленный на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго», на котором при осмотре было обнаружено ослабление закрепления трех верхних призм по всей длине, в то время как размах вибрации корпуса не превышал 24 мкм.

В связи с этим необходимо совершенствование методологии контроля состояния системы крепления активной стали. Работа над данной проблемой требует разработки единого подхода к решению задач диагностики, применимого для генераторов различных конструкций и мощностей, который обеспечил бы возможность более полного и достоверного выявления дефектов системы крепления уже на ранней стадии развития дефектов, а так же последующего их эффективного устранения.

При этом необходимо выполнить:

- анализ известных методов выявления дефектов системы крепления сердечников статоров турбогенераторов к корпусу в условиях ТЭС;

-теоретические и экспериментальные исследования факторов, влияющих на вибрационное и напряженное состояние системы подвески сердечника статора (кинематическое и электромагнитное возмущающие воздействия, конструктивные особенности и техническое состояние узла подвески сердечника);

-разработку мероприятий по совершенствованию технологии проведения контроля технического состояния системы крепления.

Исследованию проблем надежности и эффективности работы системы упругой подвески сердечников статоров турбогенераторов, посвящено много работ. Большой вклад в постановку и решение этих задач внесли В.М. Фридман, В.И. Иогансен, Г.А. Загородная, В.Э. Школьник, Р.Л. Геллер, A.M. Бураков, В.А. Шкапцов и другие отечественные ученые. В [1] - [15] отражены вопросы, касающиеся исследований и расчетов вибраций сердечников и корпусов статоров турбогенераторов, статических и знакопеременных механических нагрузок, действующих на элементы системы крепления, оценки ее несущих и виброизолирующих свойств. За рубежом исследованием данных вопросов занимались A.I. Penniman, H.D. Taylor [72], P. Richardson, R. Hawley [73] и другие.

В то же время, во всех указанных работах авторы, исследуя вибрационное состояние статоров, полагают, что источником вибраций является один сердечник. Его колебания имеют электромагнитную природу и вызваны действием вращающегося магнитного поля, а колебания примыкающих к нему конструктивных элементов возбуждаются кинематически. Другие механизмы возбуждения вибраций стальных конструкций не рассматриваются.

Говоря о различных возмущающих факторах, необходимо упомянуть о таком известном явлении, как вихревые токи, протекающие по конструктивным элементам статора (стяжным призмам, нажимным плитам и т.д.). Эти токи индуцируются магнитным полем, вытесняемым из спинки сердечника при насыщении активной стали, и полями рассеяния лобовых частей обмотки статора. При этом система стяжных призм и нажимных плит уподобляется «беличьей клетке» - короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного двигателя.

По данным исследований отечественных и зарубежных ученых [16-19] установлено, что эти токи достигают значительных величин - сотен и даже тысяч ампер. В зонах контакта призм с активной сталью и нажимными плитами при наличии высокого контактного сопротивления эти токи вызывают сильный нагрев, подгары и оплавления. Поэтому до настоящего момента данное явление исследовалось с целью оценки дополнительных потерь, нагревов и повреждений которые они вызывают.

В то же время, исходя из общих положений теории электродинамики, очевидно, что на стяжные призмы, в которых протекают токи, будут действовать электромагнитные силы (ЭМС). Эти силы так же могут являться причиной повышенных вибраций, ослаблений и разрушений элементов системы крепления сердечника к корпусу.

Изучению электромагнитных процессов, в том числе и в конструктивных элементах электрических машин посвящено много работ: [17, 20, 21, 27, 32, 36, 41, 42, 51, 74-76]. Значительный вклад в исследование этих проблем внесли отечественные ученые JI.P. Нейман, А.В. Иванов-Смоленский, А.И. Вольдек, Я.Б. Данилевич, В. А. Цветков, И.М. Постников, В.В. Коган и другие. За рубежом решением вопросов по данной тематике занимались K.J. Bins, PJ. Law-renson, P. Hammond и другие ученые. При этом, однако, проблема анализа и расчета электромагнитных сил, действующих на конструктивные элементы крупных электрических машин и в частности на узлы подвески сердечника, в настоящее время остается не изученной. В связи с этим, в рамках решаемой задачи целесообразно исследовать их влияние на вибрационное и напряженное состояние стальных конструкций статоров.

Таким образом, главной целью данной работы является исследование электромагнитных и вибрационных процессов, протекающих в системе подвески статора турбогенератора, разработка методики количественного контроля технического состояния системы крепления.

Для достижения этого необходимо было решение нижеследующих задач:

1. Разработка математических моделей для анализа электромагнитных и вибрационных процессов в системе подвески активной стали, учитывающих режим работы турбогенератора, основные особенности конструкции сердечника, техническое состояние закрепления стяжных призм.

2. Выявление диагностических параметров, характеризующих эксплуатационное состояние подвески, а также области их применения.

3. Выработка критериев оценки степени опасности выявляемых дефектов подвески.

4. Разработка методики для проведения контроля состояния подвески сердечника на работающей машине и в период останова.

5. Экспериментальная проверка и адаптация разработанных методов контроля системы подвески сердечника к потребностям диагностического и ремонтного обслуживания турбогенераторов в условиях электрических станций.

Одной из наиболее важных частей данной работы является анализ влияния различного рода эксплуатационных и технических факторов (действующих на стяжные призмы электромагнитных сил, вибраций сердечника и качества связи призм со спинкой статора) на вибрационное и напряженное состояние узлов подвески активной стали, а так же выявление условий, при которых обеспечивается их длительная и безопасная по условиям возникновения усталостных повреждений работа системы подвески активной стали.

На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований, а так же отечественного и зарубежного опыта эксплуатации и данных о повреждаемости элементов подвески, были предложены методы контроля состояния данного конструктивного узла в условиях электрических станций и разработаны критерии количественной оценки степени опасности выявляемых дефектов. Исследования проводились на генераторах типа ТВВ-320-2, которые согласно [82] составляют наибольшую по объему группу машин (около 25%) среди турбогенераторов мощностью 200 МВт и выше, на которых дефекты подвески встречаются наиболее часто.

В состояние вопроса, которому посвящена данная работа, внесены следующие новые положения:

1. Разработана двухмерная математическая модель турбогенератора, позволяющая проводить исследование электромагнитных процессов, протекающих в системе подвески в установившихся симметричных режимах работы с учетом влияния конструктивных особенностей и технического состояния узла системы крепления.

2. Проведено исследование влияния параметров режима работы генератора, характера закрепления стяжной призмы в пазу спинки сердечника, а так же величины технологического зазора в зоне связи ласточкина хвоста призмы со спинкой на величину и направление действия электромагнитных сил.

3. Выполнено исследование частотных свойств узла подвески сердечника с учетом основных особенностей его конструкции и влияния степени ослабления связи стяжной призмы со спинкой сердечника, по результатам которого выявлены условия возникновения резонанса узла подвески на основной частоте магнитных вибраций сердечника (100 Гц).

4. Проведен анализ вынужденных колебаний и механических напряжений в узле подвески сердечника статора, с учетом степени развития ослабления сопряжения стяжной призмы со спинкой сердечника и механизма возбуждения колебаний — кинематического (от сердечника) и электромагнитного, вызванного действием ЭМС от протекающих по стяжным призмам токов, по результатам которого:

- найдено минимально допустимое значение отстройки узла подвески от резонанса, при которой обеспечивается расчетный запас по усталостной прочности и надежная длительная работа узла подвески;

- сформированы диагностические признаки и количественные критерии оценки состояния системы подвески на работающей машине и в ремонтный период.

5. Разработаны и опробованы в условиях электростанций способы контроля технического состояния системы подвески активной стали в период останова и на работающей машине.

На защиту выносятся следующие основные результаты проведенных исследований:

1. Научно-методические вопросы анализа электромагнитных и вибрационных процессов в системе подвески активной стали.

2. Оценка влияния параметров, объективно характеризующих степень ослабления узлов упругой подвески на ее эксплуатационные показатели: резонансные свойства и вибрационные характеристики статора.

3. Критерии оценки степени опасности выявляемых повреждений элементов подвески активной стали при решении задач диагностики ее состояния на остановленной и работающей машине и результаты контроля технического состояния подвески при проведении капитальных ремонтов и в период эксплуатации.

4. Рекомендации по использованию разработанных способов контроля при оценке технического состояния генераторов в ходе проведении ремонтного обслуживания и в период эксплуатации.

2. Результаты исследования частотных свойств узла подвески на примере турбогенераторов типа ТВВ-165-2, ТВВ-200-2 и ТВВ-320-2 показали, что:

- с увеличением единичной мощности турбогенератора значения собственных частот как у закрепленных и у освобожденных призм уменьшаются, что обусловлено увеличением податливости упругих элементов подвески с целью повышения эффективности виброизоляции корпуса статора и фундамента;

- величина первой собственной частоты существенным образом зависит от состояния закрепления стяжной призмы в пазу спинки сердечника. Так, в частности, расчеты, проведенные для турбогенератора типа ТВВ-320-2, показали, что у полностью зажатой и полностью высвобожденной стяжной призмы значения первой собственной частоты различаются более чем в 10 раз - 602 Гц и 56 Гц соответственно. Расчетные данные достаточно хорошо согласуются с результатами натурных исследований.

Тот факт, что в машине указанного типа значение первой собственной частоты полностью высвобожденной призмы лежит ниже основной частоты магнитных вибраций сердечника - 100 Гц, свидетельствуют о том, что существует промежуточная стадия ослабления стяжной призмы, в условиях которой возможно возникновение ее резонансных колебаний под действием вибраций сердечника и электромагнитных сил.

Анализ полученной зависимости показал, что резонанс узла подвески на 100 Гц наступает, когда длина освобожденной части стяжной призмы составляет 1,53 м, что составляет 26% от общей длины призмы. Т.е. опасность возникновения и развития усталостных трещин в элементах узла подвески появляется уже на ранней стадии ослабления связи стяжной призмы с активной сталью.

Полученные данные свидетельствуют об актуальности задачи выявления данного дефекта на ранней стадии развития, до того момента, когда накопленная в ослабленном узле подвески усталость превысит предел прочности материала.

3. По результатам теоретического анализа вынужденных колебаний частично ослабленного узла подвески в околорезонансной зоне, протекающих без соударений хвостовой части призмы со стенками трапециевидного паза было установлено следующее: а) При отсутствии ослабления наиболее нагруженной частью узла подвески является упругий элемент стяжной призмы. Механические напряжения концентрируются в зоне галтельного перехода к уголку крепления и у конца прорези. Амплитуды 100-герцовой составляющей механических напряжений составляют около 2 МПа. б) При постепенном развитии зоны высвобождения наиболее интенсивный рост напряжений отмечается в хвостовой части стяжной призмы (расположена под прорезью), в сечении, разделяющем закрепленную и освобожденную области. Расчеты, выполненные в условиях чисто кинематического возбуждения колебаний с амплитудой вибрации сердечника 31 мкм, позволили определить ориентировочный интервал значений собственных частот — от 98,5 до 101,5 Гц, в пределах которого амплитуда механических напряжений превышает допустимый уровень 58 МПа, при котором еще обеспечивается расчетный запас по усталостной прочности материала призмы {к3=4,14). Расчетная амплитуда колебаний освобожденного участка призмы в зоне перемычки между прорезями в данном случае достигает 0,7 мм. в) Как показали расчеты вынужденных безударных колебаний узла подвески при смешанном механизме возбуждения, первоначальные опасения об опасности электромагнитных сил в отношении усталостного разрушения ослабленного участка стяжной призмы не подтвердились. Это вызвано тем, что при отсутствии непосредственного контакта призмы и активной стали в зоне ласточкина хвоста величина электромагнитной силы резко уменьшается и при величине зазора более 100 мкм стремится к нулю.

По сути дела электромагнитные силы опасны лишь с точки зрения ускорения износа соприкасающихся поверхностей призмы и активной стали, т.к. они усиливают нагрузку на область контакта в зоне посадочного места призмы, что имеет место либо при отсутствии ослабления (постоянный контакт), либо в условиях виброударного режима колебаний (периодический контакт). В условиях безударных колебаний при наличии сильно разработанных зазоров в зоне ласточкина хвоста ЭМС практически не влияют на вибрацию ослабленной стяжной призмы и не могут стать причиной повреждения стяжной призмы.

Так, в до- и по.слерезонансной зоне при 1,5-процентной отстройке от 100 Гц амплитуды колебаний и механических напряжений в наиболее опасном сечении увеличиваются всего на 3-4% (без возникновения виброударного режима колебаний).

Таким образом, окончательно в качестве предельно допустимой степени ослабления узла подвески по условиям его устойчивости к усталостному разрушению принимается состояние, характеризуемое 1,5% отстройкой собственной частоты узла подвески от 100 Гц.

Накопленный опыт проведения диагностических обследований турбогенераторов различных типов, выполненный комплекс расчетных и экспериментальных исследований физических процессов, протекающих в системе подвески, а так же анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации и данных о повреждаемости стальных конструкций мощных турбогенераторов позволили наметить комплексный подход к проведению контроля системы подвески активной стали турбогенераторов в период останова и на работающей машине, а так же выработать ориентировочные критерии степени опасности выявляемых дефектов узлов подвески.

1. Первый способ контроля реализуется в период останова и основан на исследовании параметров свободных колебаний стяжных призм, возбуждаемых в радиальном направлении путем приложения ударного воздействия: коэффициентов затухания |3 и нижних собственных частот участков стяжных призм заключенных между несущими кольцевыми перегородками fc.

Коэффициент затухания служит показателем плотности сопряжения призмы со спинкой сердечника. Величина собственной частоты характеризует эксплуатационные свойства узла упругой подвески сердечника - степень его отстройки от частоты магнитных вибраций сердечника. Диагностическим признаком ослабления узла подвески является снижение значений коэффициентов затухания свободных колебаний, что в слуховом восприятии проявляется в возникновении продолжительного низкого гула и дребезга при ударном возбуждении стяжной призмы. Оба диагностических параметра являются взаимодополняемыми, для снижения вероятности ошибки при оценке состояния подвески сердечника.

На основе результатов теоретических и натурных исследований, а так же анализа опыта эксплуатации были сформированы количественные критерии для проведения оценки текущего состояния подвески генераторов исследуемого типа. Выбраны пороговое значения нижней собственной частоты и коэффициента затухания, характеризующие предельно допустимое состояние узла упругой подвески на остановленной машине: /=115Гци|3 = 30 с'1.

В том случае, если значение хотя бы одного из контролируемых параметров ниже минимального порогового уровня, то это свидетельствует о вероятности усталостных повреждений элементов узла подвески сердечника в работе и необходимости принятия мер по ликвидации ослабления узла подвески.

По сравнению с традиционной процедурой осмотра, предусмотренной РД 34.45-51.300-97, разработанный метод обладает следующими преимуществами:

- результаты контроля имеют объективный характер и не зависят от опыта и практической осведомленности оператора, проводящего обследование;

- существует возможность регистрации и хранения фиксируемых данных, что позволяет сравнивать результаты измерений, полученных в разные периоды времени, и оценивать динамику изменения состояния подвески активной стали;

В отличие от альтернативного метода контроля, описанного в [52] разработанный подход позволяет оценивать качество сопряжения стяжных призм со спинкой сердечника по длине статора, что имеет большое значение при определении объема ремонтных работ.

2. Второй способ контроля предназначен для использования на работающем генераторе. Натурные исследования, проведенные в ходе опыта кольцевого намагничивания сердечника статора, показали, что диагностическим признаком ослабления узла подвески на работающей машине является возникновение кратных 100 Гц высокочастотных гармоник сигнала виброускорения, измеряемого на корпусе генератора, причем наибольшая часть полезной информации заключена в полосе частот от 100 до 1000 Гц.

О состоянии подвески судят по величине относительного уровня среднеквадратического значения (СКЗ) виброускорения корпуса - чем его значение больше, тем выше вероятность того, что в системе подвеске сердечника развиваются дефекты. Данный параметр характеризует степень заполнения спектрального пространства вибросигнала корпуса высшими гармониками в полосе частот от 100 до 1000 Гц. Он является безразмерным, что снижает зависимость уровня высокочастотной вибрации от уровня магнитных вибраций сердечника, величина которых определяется режимом работы генератора.

Экспериментальным путем была выявлена взаимосвязь между показателем плотности закрепления стяжных призм (коэффициентом затухания Р) и средним значением относительного уровня СКЗ виброускорения корпуса wip. Чем больше коэффициент затухания, тем относительный уровень СКЗ вибросигнала ниже. Так, в частности было экспериментально установлено что у генераторов с неудовлетворительном состоянием узлов упругой подвески ifc.min < 115 Гц и J3min < 30 с"1) значение параметра wcp превышает 4 отн. ед. Для генераторов с хорошим состоянием подвески (верхние стяжные призмы приварены к активной стали и fc.min = 266 Гц и рт\п = 62,8 с"1) wcp находится в районе 2 отн. ед.

Основным преимуществом разработанного в настоящей работе метода диагностики подвески активной стали на работающем генераторе от альтернативных методов, описанных в [52] и [53], является то, что используемый диагностический параметр отражает не абсолютный, а относительный уровень высокочастотных колебаний статора. Данный параметр не зависит от изменения амплитуды вибраций возбудителя (сердечника), которые в свою очередь во многом определяются режимом работы генератора, что снижает вероятность ошибочной интерпретации результатов измерений.

Разработанный комплекс диагностических мероприятий направлен на решение следующих практических задач:

- количественной оценки текущего состояния системы подвески сердечника, выдачи рекомендаций по оптимизации ремонтного обслуживания и дальнейшей эксплуатации;

- выявление и отслеживание динамики развития выявляемых дефектов в процессе эксплуатации;

- разработки рекомендаций по срокам проведения и объему ремонтных мероприятий, а при необходимости - по режимам работы и условиям эксплуатации генератора;

- оценки эффективности проводимых ремонтных мероприятий. и может быть использован в качестве дополнения при проведении периодических обследований узлов подвески активной стали статоров турбогенераторов для уточнения степени опасности выявляемых дефектов и оптимизации объемов ремонтного обслуживания в условиях электрических станций.

Принимая во внимание старение парка основного генерирующего оборудования, а так же тенденцию к переходу на ремонтное обслуживание по техническому состоянию, использование разработанного комплекса диагностических мероприятий для выявления дефектов и оценки состояния такого важного конструктивного узла, как система подвески активной стали приобретает особую актуальность. В связи с этим целесообразно рассмотреть вопрос о внесении соответствующих изменений в руководящие документы.

Заключение.

В диссертации излагается решение поставленной задачи по совершенствованию методов контроля технического состояния и выявлению дефектов системы подвески активной стали в условиях электрических станций. Для решения поставленной в диссертации задачи выполнено следующее: выполнен анализ эксплуатационных данных о повреждаемости системы подвески сердечников статоров турбогенераторов и рассмотрены существующие на данный момент методы диагностирования состояния данного конструктивного узла; проведен цикл расчетно-экспериментальных исследований по изучению электромагнитных и вибрационных процессов, протекающих в узлах упругой подвески активной стали статора с учетом конструктивных особенностей, технического состояния и режимов работы турбогенератора; экспериментально-теоретическим путем определены диагностические параметры, позволяющие оценивать техническое состояние системы подвески сердечника статора в режиме работы под нагрузкой и в процессе выполнения ремонтного обслуживания; разработаны критерии оценки технического состояния упругой подвески сердечника статора, позволяющие своевременно выявлять дефекты и планировать мероприятия по их устранению;

Одной из наиболее важных частей данной работы является анализ влияния различного рода эксплуатационных и технических факторов (действующих на. стяжные призмы электромагнитных сил, вибраций сердечника и качества связи призм со спинкой статора) на вибрационное и напряженное состояние узлов подвески активной стали, а так же выявление условий, при которых обеспечивается их длительная и безопасная, с точки зрения устойчивости к усталостным повреждениям, работа системы подвески активной стали.

По итогам проведенных исследований электромагнитных процессов, протекающих в системе подвески сердечника, были получены следующие результаты:

1. Уточнена и дополнена классификация электромагнитных сил (ЭМС), возникающих в работающем генераторе: помимо сил, действующих на активные элементы статора (сердечник и обмотку) существуют так же силы, действующие на конструктивные элементы системы подвески активной стали, непосредственно сопрягаемые со спинкой (стяжные призмы). Эти силы вызваны протеканием по системе стяжных призм вихревых токов, величина которых достигает сотен ампер.

Разработана методика аналитического расчета, которая позволяет с достаточно хорошей точностью оценить порядок величин электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы сердечника статора мощного турбогенератора в симметричных установившихся режимах работы. Дана оценка величины электромагнитных сил для турбогенераторов трех типов: ТВВ-165-2, ТВВ-320-2 и ТВВ-800-2. Эти силы достигают значительной величины (свыше 100 Н/м), что соизмеримо с амплитудой механических усилий, обусловленных магнитными вибрациями сердечника статора. Они увеличиваются приблизительно пропорционально единичной мощности турбогенератора и способствуют ускорению механического износа соприкасающихся поверхностей призмы и активной стали в зоне ласточкина хвоста.

2. Разработана математическая модель турбогенератора, позволяющая на основе численных расчетов оценить влияние конструктивных особенностей узла системы крепления, характера сопряжения призмы и активной стали, а так же величины технологического зазора в зоне связи ласточкина хвоста призмы со спинкой сердечника на величину и направление действия электромагнитных сил.

По результатам расчетов, выполненных на математической модели установлено: а) Электромагнитная сила вдоль стяжной призмы распределяется неравномерно - в сечении с прорезью ее величина приблизительно в 1,4 раза меньше, чем в сечении без прорези. В результате наличие прорези в теле стяжной призмы способствует уменьшению величины суммарной электромагнитной силы на 20-25 % по сравнению со случаем, если бы призма была сплошная. б) Для рассмотренных наиболее типичных вариантов размещения призмы в трапецеидальном пазу увеличение технологического зазора в области ласточкина хвоста по-разному влияет на величину ЭМС. В большинстве случаев это способствует ее возрастанию. В свою очередь при эксплуатации турбогенератора это может повлечь за собой усиление интенсивности износа соприкасающихся поверхностей ласточкина хвоста и стенок паза в активной стали.

3. Результаты аналитических и численных расчетов показали, что в нормальных режимах работы турбогенератора (в пределах диаграммы нагрузок) величина электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы, изменяется достаточно слабо. Максимальное изменение ЭМС имеет место при изменении реактивной мощности от предельного выдаваемого значения (+186 МВАр) до предельного потребляемого значения (-80 MB Ар) и составляет 13% от значения, полученного для номинального режима (по результатам численных расчетов).

4. Получены количественные характеристики, определяющие степень чувствительности величины исследуемых ЭМС к изменению активной Р и реактивной мощности Q, а так же напряжения статора Uc. Установлено, что в исследованных режимах работы турбогенератора величина этих сил практически не зависит от величины активной и реактивной мощности: при изменении Р и О на 1% от базового значения изменение электромагнитной силы составляет лишь сотые и десятые доли процента соответственно. Зависимость величины ЭМС от напряжения носит квадратичный характер (при изменении Uc на 1% от базового значения ЭМС возрастает приблизительно на 2%).

5. Теоретически исследовано соответствие между основными параметрами режима номинальной нагрузки и кольцевого намагничивания, рассчитаны масштабы подобия вихревых токов, протекающих по стяжным призмам. Проведены натурные исследования при испытании активной стали статора на потери и нагрев с индукцией 1,4 Тл, в ходе которых были получены значения вихревых токов, весьма близкие к ожидаемому. Полученные экспериментальные данные подтверждают результаты теоретических исследований электромагнитных процессов, имеющих место в при работе генератора.

По итогам проведенных исследований вибрационных процессов, протекающих в системе подвески сердечника, были получены следующие результаты:

1. Разработана расчетная модель участка стяжной призмы для теоретического исследования свободных и вынужденных колебаний узла упругой подвески сердечника, позволяющая учесть особенности конструкции, технического состояния (длины освобожденной части призмы) а так же режима возбуждения вынужденных колебаний (кинематический и электромагнитный).

1. Л .Я. Станиславский, Л.Г. Гаврилов, Э.С. Остерник.

2. Вибрационная надежность мощных турбогенераторов. Москва, «Энергия», 1975 г.

3. М.А. Брановский, И.С. Лисицын, А.П. Сивков.

4. Исследование и устранение вибрации турбоагрегатов. Москва, «Энергия», 1969 г.

5. В.И. Иогансен. Упругое крепление сердечника статора турбогенератора. Сборник «Электросила» №30, Ленинград, Энергия, 1974 г.

6. В.М. Фридман, Г.В. Шкода, В.Э.Школьник.

7. Колебания статора турбогенератора, связанные с вращающимся магнитным полем. Сборник «Электросила» №30, Ленинград, Энергия, 1974 г.

8. В.И. Иогансен, Г.В. Шкода.

9. Несущая способность упругой подвески статора турбогенератора. Сборник «Электросила» №30, Ленинград, Энергия, 1974 г.

10. Р.Л. Геллер, В.М. Надточий, А.А. Ронжин, A.M. Бураков, С.Л. Синаюк. Результаты тензо- и виброметрических испытаний конструктивных элементов статора турбогенератора ТВВ-200-2.

11. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.

12. Р.Л. Геллер. Оценка эффективности упругой подвески турбогенераторов серии ТВВ. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.

13. Р.Л. Геллер, A.M. Бураков.

14. Расчет статических нагрузок, действующих на упругую подвеску сердечникастатора турбогенераторов серии ТВВ.

15. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.

16. Р.Л. Геллер, A.M. Бураков.

17. Деформация упругих элементов подвески при сборке статоров турбогенераторов серии ТВВ. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.10. В.А. Шкапцов.

18. Виброударные явления в упругой подвеске сердечника статора турбогенераторов серии ТВВ.

19. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.11. А.А. Ронжин, Е.В. Рябов.

20. Экспериментальные исследования механических усилий в статорах турбогенераторов ТВВ-165-2 и ТГВ-200 при самосинхронизации. Сборник «Труды ВНИИЭ», №47, Москва, Энергия, 1975 г.12. Ю.М. Рузов.

21. Исследование напряженного состояния упругого элемента узла подвески сердечника статора турбогенератора ТВВ-200-2 на плоской модели поляризационно-оптическим методом. Сборник «Труды ВНИИЭ», №35, Москва, Энергия, 1969 г.13. Э. А. Мазин.

22. Вибрация статора насыщенного турбогенератора при различных режимах работы. Сборник «Электросила» №31, Ленинград, Энергия, 1976 г.

23. Б.Х. Перчанок, В.И. Руденко. Вибрация сердечника турбогенератора.

24. Сборник «Электросила» №31, Ленинград, Энергия, 1976 г.

25. Ф.М. Детинко, Г.А. Загородная, В.М. Фастовский. Прочность и колебания электрических машин. Ленинград, Энергия, 1969 г.

26. В.В. Коган, Л.М. Конторович, В.И. Косачевский, Л.А. Медведева. Расчет вихревых токов в ребрах подвески сердечника статора турбогенератора. Электротехника, 1983, №8.

27. Электромагнитные и тепловые процессы в концевых частях мощных турбогенераторов.

28. Под ред. И.М. Постникова и Л.Я. Станиславского. Киев, Наукова думка, 1971 г.18. Е.Г. Комар.

29. Вопросы эксплоатации турбогенераторов. Госэнергоиздат, Ленинград-Москва, 1950 г.19. Tavner P.J., Penman J.

30. Currents flowing in the stator-core frames of large electrical machines. IEE Proceedings, 1983, vol. 130, pt. C, N 6, p. 273-277.20. Л.Р. Нейман

31. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. Госэнергоиздат, Ленинград Москва, 1949 г.

32. А.В. Иванов-Смоленский. Электромагнитные поля и процессы в электрических машинах и их физическое моделирование. Москва, Энергия, 1969 г.

33. А. В. Иванов-Смоленский Электрические машины. Москва, Энергия, 1980 г.

34. Проектирование турбогенераторов.

35. Г.М. Хуторецкий, М.И. Токов, Е.В. Толвинская. Ленинград, Энергоатомиздат, 1987 г.

36. Проектирование электрических машин. Книга 2. Под ред. И.П. Копылова.

37. Москва, Энергоатомиздат, 1993 г.

38. Турбогенераторы. Расчет и конструкция. Под ред. Н.П. Иванова и Р. А. Лютера. Энергия, Ленинградское отделение, 1967 г.

39. С.И. Хазан Турбогенераторы. Повреждения и ремонт. Москва, Энергия, 1971 г.

40. Я.Б. Данилевич, В.В. Домбровский, Е.Я. Казовский. Параметры электрических машин переменного тока. Москва, Наука, 1965 г.

41. Численные методы анализа электрических машин. Под. ред. Я.Б. Данилевича.1. Ленинград, Наука, 1988 г.

42. В.И. Извеков, Н.А. Серихин, А.И. Абрамов. Проектирование турбогенераторов.

43. Москва, издательство МЭИ, 2005 г.

44. Я. Б. Данилевич, Э.Г. Кашарский. Добавочные потери в электрических машинах. Госэнергоиздат, Москва-Ленинград, 1963 г.

45. И.А. Глебов, Я.Б. Данилевич.

46. Научные основы проектирования турбогенераторов. Ленинград, Наука, 1986 г.32. А.В.Иванов-Смоленский.

47. Электромагнитные силы и преобразование энергии в электрических машинах.

48. Москва, Высшая школа, 1989 г.33. А.В.Иванов-Смоленский.

49. Магнитное поле в ферромагнитном теле, примыкающем к ярму сердечника электрической машины. Электротехника, №10, 1966 г.34. Ю.В. Абрамкин.

50. Теория и расчет пондеромоторных и электродвижущих сил и преобразования энергии в электромагнитном поле. Учебное пособие. Москва, Издательство МЭИ, 1997 г.35. В.В. Домбровский.

51. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах. Энергоатомиздат, Ленинград, 1983 г.36. К. Бинс, П. Лауренсон.

52. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. Москва, Энергия, 1970 г.

53. A.M. Бураков, Р.Л. Геллер, П.Е. Зорин, А.А. Ронжин, Е.В. Рябов, В.А. Шкапцов.

54. Исследование механических характеристик турбогенераторов серии ТВВ в эксплуатации. Сборник «Электросила» №32, Ленинград, Энергия, 1979 г.

55. В.М. Надточий, Е.В. Рябов, Ю.М. Элькинд.

56. Некоторые результаты исследований статоров двух турбогенераторов серии ТВВ. Сборник «Труды ВНИИЭ», №35, Москва, Энергия, 1969 г.39. Е.Г. Комар.

57. Вопросы проектирования турбогенераторов. Госэнергоиздат, Ленинград-Москва, 1955 г.40. РД 34.45-51.300-97

58. Объем и нормы испытаний электрооборудования. Москва, издательство НЦ ЭНАС, 2003 г.

59. A.M. Бураков, Р.Л. Геллер, В.В. Подольский, С.Л. Синаюк, В. А. Цветков.

60. Оценка электромагнитных сил, действующих на листы крайних пакетов статора мощного генератора. Электричество, №8, 1981 г.

61. А.И. Вольдек, Я.Б. Данилевич, В.И. Косачевский, В.И. Яковлев. Электромагнитные процессы в торцевых частях электрических машин. Энергоатомиздат, Ленинград, 1983 г.43. РД 34.45.501-88

62. Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях. Союзтехэнерго, Москва, 1989 г.44. Р. Л. Геллер.

63. О распределении механических нагрузок, действующих на узлы крепления упругой подвески сердечника статора турбогенераторов серии ТВВ. Сборник «Труды ВНИИЭ», №35, Москва, Энергия, 1969 г.

64. Й. Ламмеранер, М. Штафль. Вихревые токи.

65. Энергия, Москва Ленинград, 1967 г.46. Ю.Н. Самородов.

66. Дефекты генераторов. Москва, ЗАО «Энергетические технологии», 2005 г.47. В. А. Цветков.

67. Диагностика мощных турбогенераторов. Москва, издательство НЦ ЭНАС, 1995 г.48. С.П. Тимошенко.

68. Теория колебаний в инженерном деле.

69. Москва-Ленинград; государственное научно-техническоеиздательство, 1932г.

70. Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением. Под общ. Ред. Л.С. Линдорфа и Л.Г. Мамиконянца.1. Москва, Энергия, 1972 г.50. В.И. Иогансен.

71. К расчету упругой подвески сердечника турбогенератора. Сборник «Турбо- и гидрогенераторы. Методы исследования и расчета». Ленинград, Наука, 1974 г.

72. А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах. Под ред. А.В. Иванова-Смоленского.

73. Москва, Энергоатомиздат, 1986 г.

74. А.В. Григорьев, В.Н. Осотов В.Н., Д.А. Ямпольский.

75. О вибрационном контроле технического состояния статоров турбогенераторов ТГВ-300. Электрические станции, №8, 1998 г.

76. А.Л. Назолин, В.И Поляков.

77. Виброакустическая диагностика статора турбогенератора. Основные принципы. Сборник докладов технического семинара «Совершенствование организации эксплуатации и повышение надежности турбогенераторов (Москва, 4-6 октября 2005 г.)»

78. Москва, Центр производственно-технической информации энергопредприятий и технического обучения ОРГРЭС, 2005 г.

79. В.А. Пикульский, Е.В. Рябов, В.А. Цветков, А.А. Чистиков. Тепломеханические исследования статора турбогенератора ТГВ-300. Электрические станции, №10, 1983 г.

80. А.В. Григорьев, В.Н. Осотов.

81. А.В. Григорьев, В.Н. Осотов В.Н., Д.Ю. Семенов, Д.А. Ямпольский. Разработка и реализация методов вибродиагностики статоров турбогенераторов в ОАО «Свердловэнерго».

82. Конференция молодых специалистов электроэнергетики 2000. Сборник докладов. Москва, издательство НЦ ЭНАС, 2000 г.

83. Пикульский В.А., Бутов А.В.

84. Ультразвуковой метод оценки состояния плотности прессовки активной стали статора турбогенератора. Электрические станции, № 3, 1993.

85. А.В.Бутов, Л.Г.Мамиконянц, В.А.Пикульский, Ф.А.Поляков, М.И. Шандыбин, П.А. Шейко. Повреждаемость и контроль зубцовых зон запеченных крайних пакетов стали сердечников статоров турбогенераторов. Электрические станции, 2001, № 5.

86. В. N. Ojha, S. R. Yadav, D. К. Sood.

87. MW generator noise and vibration problem. CIGRE\ 2002, №11-304.

88. В.И. Иогансен, Н.Д. Пинчук, В.И. Шаров.

89. А.В. Бутов, В.А. Пикульский, Ф.А. Поляков, М.И. Шандыбин Электромагнитный метод выявления замыканий листов активной стали статора турбогенератора. Электрические станции, 1998, № 11.

90. А.В. Бутов, В.А. Пикульский, Ф.А. Поляков, М.И. Шандыбин Влияние местоположения замыкания листов на диагностические параметры при электромагнитных испытаниях активной стали турбогенераторов. Электричество, 2000, № 6.63. Я.Г. Пановко.

91. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем.

92. Москва, Государственное издательство физико-математической литературы, 1960 г.64. Н.М. Беляев.

93. Сопротивление материалов. Москва, Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954 г.65. Вибрации в технике.

94. Справочник в 6 т., т.1 «Колебания линейных систем».1. Под ред. В.В. Болотина.

95. Москва, Машиностроение, 1978 г.66. В.Л. Бидерман.

96. Прикладная теория механических колебаний. Москва, Высшая школа, 1972 г.

97. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. Справочник по физике. Москва, Наука, 1981 г.

98. А.В. Дарков, Г.С. Шапиро. Сопротивление материалов. Москва, Высшая школа, 1975 г.69. Я.Г. Пановко.

99. Введение в теорию механических колебаний. Москва, Наука, 1991 г.70. Д.В. Кузнецов.

100. Вибрационный контроль технического состояния сердечников статоров турбогенераторов.

101. Москва, Издательство НЦ ЭНАС, 2003 г.

102. Д.В. Кузнецов, В.В. Маслов, В.А. Пикульский, В.И. Поляков, Ф.А. Поляков, А.Н. Худяков, М.И. Шандыбин.

103. Дефекты турбогенераторов и методы их диагностики на начальной стадии появления.

104. Электрические станции, №8, 2004 г.

105. A.I. Penniman, H.D. Taylor.

106. Suppression of magnetic vibration and Noise of Two-Pole Turbine Generators. AIEE Transactions, 1941, v.60, p.283-288.

107. P. Richardson, R. Hawley. Generator stator vibrations.

108. EE Winter Power Meeting, 1970, paper N70 CP 186-PWR. 7 p.74. P. Hammond.

109. The calculation of the magnetic field of rotating machines. Proc. IEE, pt. Ill, apr. 1962. paper N 514S.75. P. L. Stoll, P. Hammond.

110. Calculation of the magnetic field of rotating machines. Part 4. Approximate determination of the field and the losses associated with eddy currents in conducting surfaces. Proc. IEE, 1965, №11.76. P. L. Stoll, P. Hammond.

111. Calculation of the magnetic field of rotating machines. Part 5. Field in the end of region of turbogenerators and eddy-current loss in the end plates of stator cores. Proc. IEE, 1966, №11.77. В. А. Пикульский.

112. Влияние термомеханических деформаций в статоре турбогенератора на изменение плотности прессовки в зубцовой зоне крайних пакетов. Электротехника, №5, 1991 г.

113. Б.П. Фомин, Б.Г. Циханович, Г.М. Виро.

114. Технология крупного машиностроения. Часть 1. Турбогенераторы. Москва-Ленинград, Энергия, 1966 г.

115. Б.П. Фомин, Б.Г. Циханович, Г.М. Виро.

116. Технология крупного машиностроения. Том 1. Турбогенераторы. Москва-Ленинград, Энергия, 1981 г.

117. A.M. Бураков, Р.Л. Геллер, С.Л. Синаюк, В. А. Цветков. Электромагнитные силы в торцевой зоне при распушении крайних пакетов статора генератора.

118. Электротехника, №12, 1982 г.81. Д.В. Кузнецов.

119. Исследование электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы сердечника статора турбогенератора. Электричество, №10, 2006 г.

120. Ф.Л. Коган, В.А. Пикульский, Ю.Г. Шакарян.

121. Электромеханическое преобразование энергии. Москва, Энергия, 1968 г.84. Б. Хэг.1. Электромагнитные расчеты.

122. Москва Ленинград, государственное энергетическое издательство, 1934 г.

123. И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математиике.

124. Государственное издательство физико-математической литературы, 196286. Н.Н. Никитин.

125. Курс теоретической механики. Москва, Высшая школа, 1990 г.87. А.Л. Назолин.

126. Математическое моделирование влияния неидеальных связей в упругой подвеске машины на передачу вибрации.

127. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, сер. «Естественные науки», 2004 г., №3.

128. Г.Г. Счастливый, Г.М. Федоренко, В.И. Выговский. Турбогенераторы при переменных графиках нагрузки. Киев, Наукова думка, 1985 г.89. Я.Г. Пановко.

129. Основы прикладной теории упругих колебаний. Москва, МАШГИЗ, 1957 г.

130. Ю.В. Колесников, Е.В. Морозов. Механика контактного разрушения. Москва, Издательство ЛКИ, 2007 г.91. Э.И. Гуревич.

131. Тепловые испытания турбогенераторов большой мощности. Ленинград, Энергия, 1969 г.