RU2223587C2

RU2223587C2 - Method for diagnosing condition of electrical machine stator core

Info

Publication number: RU2223587C2
Application number: RU2000129949/09A
Authority: RU
Inventors: В.С. Шаронин; А.В. Полторадн; А.В. Полторадня
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Электросила"
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: electrical engineering; laminated stator cores of electrical machines such as turbogenerators. SUBSTANCE: proposed method involves following procedures. Prior to starting the work rotor is brought out and all foreign objects are removed from stator bore and back of iron stacks. Residual compressive pressure is determined by generating ultrasonic vibrations. Ultrasonic vibrations are produced from sensors disposed in cooling ducts between iron stacks in broadband range and are received by sensors disposed on buttend part of iron stack in narrow-band range. Time taken by ultrasonic vibrations to cover fixed distance that depends on position of sensors is measured. Stator core is inspected for condition by residual pressure of iron core compression which is determined as function of rate of ultrasonic vibrations passage through iron stack. EFFECT: facilitated procedure; enhanced reliability of inspection results. 1 cl

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля и диагностики состояния шихтованного сердечника статора электрической машины, в частности турбогенератора. The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to monitor and diagnose the state of the lined core of the stator of an electric machine, in particular a turbogenerator.

Известен способ диагностики состояния прессовки сердечника статора электрической машины путем контроля давления прессования (авторское свидетельство СССР 1424100, Н 02 К 15/00, 15/02), при котором после определения величины давления прессования ее сравнивают с нормативной или ранее замеренной величиной. A known method for diagnosing the state of pressing of the stator core of an electric machine by controlling the pressure of pressing (USSR author's certificate 1424100, N 02 K 15/00, 15/02), in which, after determining the value of the pressing pressure, it is compared with a standard or previously measured value.

Недостатком данного способа является недостаточная точность определения жесткости закрепления лобовых частей и давления прессования сердечника статора вследствие того, что нельзя учесть изменения длины пакета активной стали при тепловых деформациях статора. The disadvantage of this method is the lack of accuracy in determining the rigidity of fixing the frontal parts and the pressing pressure of the stator core due to the fact that it is impossible to take into account changes in the length of the active steel stack during thermal deformations of the stator.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является ультразвуковой способ оценки состояния сердечника статора турбогенератора (см. Пикульский В.А., Бутов А.В. Ультразвуковой метод оценки состояния плотности активной стали турбогенератора. - Электрические станции, 1993, 3, с. 40-45), заключающийся в определении остаточного давления прессовки пакетов активной стали методом излучения ультразвуковых колебаний и включающий проведение измерений, обработку полученных результатов и принятие решения о состоянии сердечника статора по остаточному давлению прессовки, которое определяют в зависимости от скорости прохождения ультразвуковых колебаний в пакете активной стали. Диагностику производят в процессе ремонтного обслуживания с выведенным ротором. В основе способа лежит зависимость скорости распространения ультразвуковых колебаний поперек шихтованных пакетов от усилия поджатия, которая определяется конструктивными параметрами активной стали (толщина пакета, соотношение площадей зубца и вентиляционных распорок, наличие шлицов в зубцах крайних пакетов), сплошностью пакетов (степень заполнения воздушных полостей между листами активной стали, образованных микронеровностями лакированных поверхностей сегментов), замасливанием, рабочей температурой и сроком службы. На основании ультразвукового обследования делают вывод о текущем состоянии активной стали статора, ремонтопригодности и склонности к повреждениям. Как средства контроля используется ультразвуковая аппаратура, обеспечивающая излучение, прием и регистрацию прохождения ультразвуковых колебаний. В силу оптимизации энергетических соотношений в ультразвуковых приборах используются при излучении и при приеме одинаковые узкополосные частотные диапазоны. Closest to the proposed invention in technical essence is an ultrasonic method for assessing the state of the stator core of a turbogenerator (see Pikulsky V.A., Butov A.V. Ultrasonic method for assessing the density state of active steel of a turbogenerator. - Electrical stations, 1993, 3, p. 40 -45), which consists in determining the residual pressure of pressing active steel packets by the method of radiation of ultrasonic vibrations and includes taking measurements, processing the results and deciding on the state of the core Stator for pressing the residual pressure, which is determined depending on the velocity of ultrasonic vibrations in the steel of the active package. Diagnostics is carried out during the repair process with the rotor removed. The method is based on the dependence of the propagation velocity of ultrasonic vibrations across the burnt packages on the preload force, which is determined by the structural parameters of the active steel (package thickness, the ratio of tooth areas and ventilation struts, the presence of slots in the teeth of the extreme packages), the continuity of the packages (the degree of filling of the air cavities between the sheets active steel formed by microroughnesses of the varnished surfaces of segments), oiling, working temperature and service life. Based on the ultrasound examination, a conclusion is drawn about the current state of the active stator steel, maintainability and tendency to damage. As a means of control, ultrasonic equipment is used that provides radiation, reception and registration of the passage of ultrasonic vibrations. Due to the optimization of energy ratios in ultrasonic devices, the same narrow-band frequency ranges are used for radiation and reception.

К недостаткам способа следует отнести невозможность размещения штатных датчиков ультразвуковых колебаний, излучающих в узкополосном частотном диапазоне, в вентиляционных каналах сердечника статора между пакетами активной стали из-за несоответствия размеров датчиков и размеров вентиляционных каналов. Это не позволяет достоверно проводить контроль состояния сердечника статора штатными ультразвуковыми приборами в указанном частотном диапазоне. The disadvantages of the method include the impossibility of placing standard ultrasonic vibration sensors emitting in the narrowband frequency range in the ventilation ducts of the stator core between active steel packets due to the mismatch between the sizes of the sensors and the dimensions of the ventilation ducts. This does not allow reliable monitoring of the state of the stator core by standard ultrasonic devices in the specified frequency range.

Задачей заявляемого изобретения является осуществление достоверного контроля состояния сердечника статора электрической машины методом излучения ультразвуковых колебаний с использованием штатных ультразвуковых приборов. The objective of the invention is the implementation of reliable monitoring of the state of the stator core of an electric machine by the method of radiation of ultrasonic vibrations using standard ultrasonic devices.

Поставленная задача достигается тем, что в способе диагностики состояния сердечника статора электрической машины, согласно которому определяют остаточное давление прессовки пакетов активной стали методом излучения ультразвуковых колебаний, проводят измерения, причем при осуществлении излучения ультразвуковых колебаний от датчиков, расположенных в вентиляционных каналах между пакетами активной стали, используют широкополосный диапазон, а при приеме ультразвуковых колебаний, осуществляемом датчиками, расположенными на торцевой части пакета активной стали, используют узкополосный диапазон, производят измерение времени прохождения ультразвуковых колебаний на фиксированное расстояние, которое зависит от расположения датчиков; рассчитывают скорость прохождения ультразвуковых колебаний в пакете активной стали, исходя из фиксированного расстояния и времени прохождения ультразвуковых колебаний; в зависимости от скорости прохождения ультразвуковых колебаний определяют остаточное давление прессовки, по значению которого принимают решение о состоянии пакетов активной стали и о состоянии сердечника статора в целом. This object is achieved by the fact that in the method for diagnosing the state of the stator core of an electric machine, according to which the residual pressure of pressing the active steel packets is determined by ultrasonic vibrations, measurements are made, moreover, when ultrasonic vibrations are emitted from sensors located in the ventilation channels between the active steel packets, use the broadband range, and when receiving ultrasonic vibrations, carried out by sensors located on the end face the active steel stack, use a narrow-band range, measure the transit time of ultrasonic vibrations over a fixed distance, which depends on the location of the sensors; calculate the speed of passage of ultrasonic vibrations in the package of active steel, based on a fixed distance and transit time of ultrasonic vibrations; depending on the speed of passage of ultrasonic vibrations, the residual pressing pressure is determined, by the value of which a decision is made on the state of active steel packets and on the state of the stator core as a whole.

Осуществление излучения ультразвуковых колебаний в широкополосном частотном диапазоне позволило использовать штатные датчики малых размеров и разместить их в вентиляционных каналах между пакетами активной стали. А размещение указанных датчиков в вентиляционных каналах значительно повышает достоверность контроля состояния сердечника статора. The implementation of the radiation of ultrasonic vibrations in the broadband frequency range made it possible to use standard small-sized sensors and place them in the ventilation ducts between the packages of active steel. And the placement of these sensors in the ventilation ducts significantly increases the reliability of monitoring the state of the stator core.

Новым в заявляемом изобретении является то, что при излучении ультразвуковых колебаний от датчиков, размещенных в вентиляционных каналах между пакетами активной стали, используют широкополосный диапазон, а при приеме ультразвуковых колебаний датчиками, размещенными на торцевой части пакета активной стали, используют узкополосный диапазон и измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний на фиксированное расстояние, которое зависит от расположения датчиков. New in the claimed invention is that when emitting ultrasonic vibrations from sensors placed in the ventilation ducts between active steel packets, a wideband range is used, and when receiving ultrasonic vibrations by sensors placed on the end part of the active steel packet, a narrowband range is used and the transit time is measured ultrasonic vibrations at a fixed distance, which depends on the location of the sensors.

Использование датчиков, излучающих ультразвуковые колебания в широкополосном частотном диапазоне, а принимающих в узкополосном частотном диапазоне, не выявлено из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "изобретательский уровень". The use of sensors emitting ultrasonic vibrations in the broadband frequency range, and receiving in the narrowband frequency range, is not identified from the existing level of technology, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition "inventive step".

Способ диагностики состояния сердечника статора электрической машины, в частности турбогенератора, осуществляют следующим образом. A method for diagnosing the state of the stator core of an electric machine, in particular a turbogenerator, is as follows.

Все работы производят при выведенном роторе, расточку и спинку пакетов активной стали освобождают от посторонних предметов. All work is carried out with the rotor withdrawn, the bore and back of the active steel packages are freed from foreign objects.

Определяют остаточное давление прессовки с помощью ультразвуковых колебаний поперек листов в пакете активной стали на фиксированных расстояниях в зависимости от расположения датчиков. Датчики для осуществления излучения ультразвуковых колебаний размещают в вентиляционных каналах между пакетами активной стали, а датчики для приема ультразвуковых колебаний - на торцевой части пакета активной стали. Измерения проводят, используя широкополосный частотный диапазон при излучении от размещенных в вентиляционных каналах датчиков и узкополосный частотный диапазон - при приеме, осуществляемом датчиками, размещенными на торцевой части пакета активной стали. Размеры штатных датчиков, излучающих в широкополосном частотном диапазоне, позволяют разместить их в вентиляционных каналах между пакетами активной стали, поскольку их размеры меньше размеров вентиляционных каналов. Включают датчик излучения и замеряют время, за которое импульс проходит фиксированное расстояние до датчика, установленного на торцевой поверхности. Рассчитывают скорость прохождения ультразвуковых колебаний в пакете активной стали. Определяют остаточное давление прессовки в зависимости от скорости прохождения ультразвуковых колебаний. На основании величины остаточного давления принимают решение о состоянии пакетов активной стали и, следовательно, о состоянии сердечника статора. The residual pressing pressure is determined using ultrasonic vibrations across the sheets in the active steel stack at fixed distances depending on the location of the sensors. Sensors for emitting ultrasonic vibrations are placed in the ventilation channels between the active steel packets, and sensors for receiving ultrasonic vibrations are placed on the end part of the active steel packet. The measurements are carried out using a broadband frequency range when emitted from sensors placed in the ventilation ducts and a narrowband frequency range when received by sensors placed on the end of the active steel stack. The dimensions of the standard sensors emitting in the broadband frequency range allow them to be placed in the ventilation ducts between the packages of active steel, since their size is smaller than the size of the ventilation ducts. Turn on the radiation sensor and measure the time during which the pulse travels a fixed distance to the sensor mounted on the end surface. The speed of passage of ultrasonic vibrations in the package of active steel is calculated. Determine the residual pressure of the pressing depending on the speed of passage of ultrasonic vibrations. Based on the value of the residual pressure, a decision is made on the state of the active steel packets and, therefore, on the state of the stator core.

Предложенный способ осуществим в промышленных условиях, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности "промышленная применимость". The proposed method is feasible under industrial conditions, which allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability condition "industrial applicability".

Claims

A method for diagnosing the state of the stator core of an electric machine, according to which the residual pressure of pressing active steel packets is determined by the method of ultrasonic vibrations, measurements are made, processing of the results obtained and a decision is made on the state of the stator core by the residual pressure of the press, which is determined depending on the speed of passage of ultrasonic vibrations in active steel package, characterized in that when emitting ultrasonic vibrations from sensors, times placed in the ventilation ducts between the packages of active steel, use the broadband range, and when receiving ultrasonic vibrations by sensors placed on the end of the package of active steel, use the narrowband range, and measure the transit time of ultrasonic vibrations over a fixed distance, which depends on the location of the sensors.