RU2249899C1 - Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel - Google Patents
Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249899C1 RU2249899C1 RU2003124469/11A RU2003124469A RU2249899C1 RU 2249899 C1 RU2249899 C1 RU 2249899C1 RU 2003124469/11 A RU2003124469/11 A RU 2003124469/11A RU 2003124469 A RU2003124469 A RU 2003124469A RU 2249899 C1 RU2249899 C1 RU 2249899C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- retaining
- rotor
- ring
- retaining ring
- interference
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии электромашиностроения, в частности к контролю величин натягов горячей посадки бандажных колец роторов крупных электрических машин, например, турбогенераторов.The invention relates to the technology of electrical engineering, in particular to control the values of the interference fit of the hot fit of the retaining rings of the rotors of large electrical machines, for example, turbogenerators.
Известен способ измерения натягов в бандажном узле [1], при котором требуется полная разборка бандажного узла, измерение диаметров сопрягаемых деталей и сравнение полученных результатов с заводскими размерами. Способ, весьма трудоемкий, и не всегда осуществим по условиям эксплуатации турбогенератора и экономическим возможностям.A known method of measuring interference in the retaining unit [1], which requires complete disassembly of the retaining unit, measuring the diameters of the mating parts and comparing the results with factory sizes. The method is very laborious, and is not always feasible according to the operating conditions of the turbogenerator and economic opportunities.
Наиболее близким аналогом - прототипом изобретения является патент [2], выполнение работ по которому обеспечивает возможность диагностики состояния посадочных натягов в бандажном узле ротора электрической машины без его разборки. Способ диагностики состояния посадочных натягов включает оценку изменения натягов в местах посадки бандажного кольца на бочку ротора и на центрирующее кольцо, а изменение натягов определяется путем сравнительных измерений диаметра бандажного кольца в месте его посадки до пуска турбогенератора в эксплуатацию и после его останова.The closest analogue is the prototype of the invention is a patent [2], the implementation of which provides the opportunity to diagnose the state of the interference fit in the retaining unit of the rotor of an electric machine without disassembling it. A method for diagnosing the condition of landing interference fit includes assessing the change in interference at the seats of the retaining ring on the barrel of the rotor and the centering ring, and the change in interference is determined by comparative measurements of the diameter of the retaining ring at the place of its landing before the turbogenerator is put into operation and after it is stopped.
Однако указанный способ диагностики не способен уловить ослабление посадочного натяга в процессе эксплуатации электрической машины, например, в анормальных режимах ее работы, если этот натяг восстанавливается после останова. Кроме того, указанным способом невозможно оценить достаточность нормативной, например, установленного заводом-изготовителем величины посадочного натяга бандажного кольца на бочку ротора.However, this diagnostic method is not able to detect the weakening of the landing interference during operation of the electric machine, for example, in the abnormal modes of its operation, if this interference is restored after stopping. In addition, in this way it is impossible to assess the adequacy of the normative, for example, the magnitude of the seating interference fit of the retaining ring on the rotor barrel, established by the manufacturer.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение является диагностика состояния посадочного натяга в бандажном узле без его разборки, включая фиксацию недопустимого изменения посадочного натяга бандажного кольца в процессе эксплуатации электрической машины, а также недостаточную его величину, что особенно важно для бандажных узлов консольного исполнения (фиг.1).The technical result to which this invention is directed is to diagnose the state of the interference fit in the retainer assembly without disassembling it, including fixing an unacceptable change in the interference fit of the retaining ring during operation of the electric machine, as well as its insufficient value, which is especially important for brace assemblies of cantilever design ( figure 1).
На фиг.1 и 2 изображена конструкция бандажного узла такого исполнения с бандажным кольцом (1), посаженным горячей посадкой консольно на торцовую часть (2) бочки ротора (3). Общеизвестно, что наиболее нагруженным в механическом отношении узлом турбогенератора является бандажный узел, удерживающий лобовые части обмотки (4), закрепленные на вращающейся бочке ротора в радиальном направлении от действия центробежных сил за счет бандажного кольца и в осевом направлении от действия сил, возникающих в результате теплового расширения обмотке ротора, с помощью упорного кольца (5).Figures 1 and 2 show the construction of a retaining assembly of such a design with a retaining ring (1), cantilevered, cantilevered on the end part (2) of the rotor barrel (3). It is well known that the most mechanically loaded node of the turbogenerator is the retainer assembly that holds the frontal parts of the winding (4), mounted on the rotating barrel of the rotor in the radial direction from the action of centrifugal forces due to the retaining ring and in the axial direction from the action of forces arising from thermal expanding the rotor winding using a snap ring (5).
Сопряжение деталей бандажного узла осуществляется горячей посадкой с натягом, величина которого определяется механическим расчетом. Применение горячей посадки обусловлено необходимостью плотного соединения деталей бандажного узла, прежде всего, на рабочей частоте вращения.The coupling parts of the retaining unit is carried out by hot landing with an interference fit, the value of which is determined by mechanical calculation. The use of a hot landing is due to the need for a tight connection of the parts of the retaining assembly, primarily at the operating speed.
Нарушение плотности соединения деталей бандажного узла при вращении ротора может привести к повреждению мест соединения в узле, а также к смещению обмоток и, как следствие к ухудшению вибрационного состояния машины.Violation of the connection density of the parts of the retaining assembly during rotation of the rotor can lead to damage to the joints at the assembly, as well as to displacement of the windings and, as a result, to a deterioration in the vibrational state of the machine.
Последнее наиболее существенно для бандажных узлов консольного исполнения, когда тыльная часть бандажного кольца (6) жестко не центрируется (центрирующим кольцом) относительно концевой части (7) бочки ротора.The latter is most essential for cantilever brace assemblies, when the back of the brace ring (6) is not rigidly centered (with a centering ring) relative to the end part (7) of the rotor barrel.
В консольной конструкции бандажного узла горячая посадка носика бандажного кольца предназначена для закрепления бандажного кольца в радиальном и осевом направлении, которое может быть успешно реализовано только при жесткой посадке бандажного кольца на торцевую часть бочки ротора с гарантированным натягом, не позволяющим превратить эту посадку в скользящую при любом, в том числе и анормальном режиме работы турбогенератора.In the cantilever design of the retainer assembly, the hot fit of the retainer of the retainer ring is intended to secure the retainer ring in the radial and axial direction, which can only be successfully implemented by firmly fitting the retaining ring onto the end part of the rotor barrel with a guaranteed interference fit that does not allow turning this fit into a sliding fit for any , including the abnormal mode of operation of the turbogenerator.
Для каждого ротора при определенном состоянии уравновешенности бандажного узла существует скорость вращения, при которой посадочный натяг ослабляется на столько, что бандаж находится в состоянии неустойчивого равновесия. При дальнейшем увеличении оборотов величина перекашиваемого момента превысит стабилизирующий момент от действия посадочного натяга и бандаж начнет перекашиваться относительно начального соосного положения.For each rotor, with a certain equilibrium state of the retaining assembly, there is a rotation speed at which the seating interference is weakened so much that the retainer is in a state of unstable equilibrium. With a further increase in speed, the value of the distorted moment will exceed the stabilizing moment from the action of the landing interference and the bandage will begin to warp relative to the initial coaxial position.
Наступившее новое устойчивое положение бандажа, обеспечиваемое равенством перекашивающих бандаж и удерживающих его моментов и сопровождающееся изменением уровня вибрации подшипников, может быть нарушено или повышением скорости вращения ротора или уменьшением обжимающего усилия, развиваемого носиком бандажа вследствие изменения температурного режима бандажного узла. В конечном итоге бандаж оказывается зафиксированным в перекошенном состоянии и сохраняет это положение при остановке машины и при последующих пусках. Этот процесс наиболее часто происходит при ослаблении посадки бандажного кольца на бочку ротора в результате износа или остаточной деформации сопрягаемых посадочных поверхностей или недостаточности первоначально натяга. Именно этот проявляющийся дефект посадки бандажного кольца консольного исполнения на бочку ротора можно обнаружить путем сравнительных измерений эксцентриситета бандажного кольца в начальный период эксплуатации электрической машины и при последующих плановых остановах.The new stable position of the bandage, provided by the equality of the skew band and its holding moments and accompanied by a change in the vibration level of the bearings, can be violated either by an increase in the rotor speed or by a decrease in the compressive force developed by the bandage nose due to a change in the temperature condition of the bandage assembly. In the end, the bandage is locked in a skewed state and maintains this position when the machine stops and during subsequent starts. This process most often occurs when the retaining ring of the retaining ring is weakened on the rotor barrel as a result of wear or permanent deformation of the mating seating surfaces or insufficient initial tightness. It is this manifest defect that the cantilever retaining ring fits on the rotor barrel that can be detected by comparative measurements of the eccentricity of the retaining ring in the initial period of operation of the electric machine and during subsequent scheduled shutdowns.
Предлагаемый способ диагностики состояния посадочного натяга бандажных колец на бочку ротора без разборки бандажного узла реализуется путем сравнительных измерений линейных размеров в бандажном узле до пуска электрической машины в эксплуатацию, в процессе эксплуатации и в последующий плановый останов с определением изменения эксцентриситета положения бандажного кольца в поперечном сечении его сопряжения с упорным кольцом путем сравнительных измерений разности радиальных зазоров между внутренней расточкой упорного кольца (или наружной цилиндрической поверхностью бандажного кольца) и наружной цилиндрической поверхностью концевой части бочки ротора, а ослабление посадочного натяга находят по изменению эксцентриситета , определяемого из выражения:.The proposed method for diagnosing the state of the interference fit of the retaining rings on the barrel of the rotor without disassembling the retaining assembly is implemented by comparative measurements of the linear dimensions in the retaining assembly before putting the electric machine into operation, during operation and subsequent scheduled stop with the change in the eccentricity of the position of the retaining ring in its cross section mating with a thrust ring by comparative measurements of the difference in radial clearances between the inner bore of the thrust ring (or uzhnoy cylindrical surface of retaining ring) and the outer cylindrical surface of the end portion of the drum rotor, and attenuation of interference fit is found by changing the eccentricity defined from the expression :.
где εкон и εнач - эксцентриситеты, измеренные соответственно в период планового останова турбогенератора (индекс "кон"), по сравнению с раннее выполненными замерами (индекс "нач"), мм;where ε kon and ε nach are eccentricities, respectively measured during the planned shutdown of the turbogenerator (index “kon”), compared with earlier measurements (index “nach”), mm;
δ1 и δ11 - соответственно среднее значение величин зазоров между внутренней расточкой упорного кольца (наружной цилиндрической поверхностью бандажного кольца) и валом ротора, замеренных в диаметрально противоположных местах при повороте вала ротора на 180 градусов.δ 1 and δ 11 are the average values of the gaps between the inner bore of the thrust ring (outer cylindrical surface of the retaining ring) and the rotor shaft, measured in diametrically opposite places when the rotor shaft is rotated 180 degrees.
Предлагаемый способ диагностики состояния посадочного натяга бандажного кольца на бочку ротора может быть предварен, сопровождаться и завершаться вибрационной диагностикой колебания вала ротора (опорных подшипников) по показателям, характеризующим состояние посадки.The proposed method for diagnosing the state of the seating interference of the retaining ring on the rotor barrel can be preceded, followed by vibration diagnostics of the oscillation of the rotor shaft (thrust bearings) by indicators characterizing the state of landing.
Значительные неуравновешенные силы, связанные с появлением эксцентриситета бандажного узла относительно продольной оси вала ротора даже при временном ослаблении посадочного натяга, чаще всего проявляются при наибольшей нагрузке турбогенератора, либо в анормальном режиме его работы, но зафиксировать этот всплеск вибросмещения вала ротора (опорных подшипников) и идентифицировать его, как показатель проявившегося дефекта бандажных узлов затруднительно. Это связано с многочисленными проявлениями нестабильности вибрационного состояния ротора под воздействием изменяющихся условий его охлаждения, нагрева, витковых замыканий, а также загрязнения проходных сечений системы охлаждения обмотки.Significant unbalanced forces associated with the appearance of the eccentricity of the retaining assembly relative to the longitudinal axis of the rotor shaft even with a temporary weakening of the interference fit are most often manifested when the turbogenerator is under the greatest load, or in the abnormal mode of its operation, but to fix this surge of vibration displacement of the rotor shaft (pillow bearings) and identify it, as an indicator of the manifested defect of the retaining nodes is difficult. This is due to the numerous manifestations of the instability of the vibrational state of the rotor under the influence of changing conditions of its cooling, heating, winding circuits, as well as contamination of the passage sections of the winding cooling system.
С наибольшей степенью вероятности идентификацию и диагностирование появившегося эксцентриситета бандажного узла можно провести по сравнительному анализу векторов вибросмещения вала ротора (опорных подшипников) в процессе запуска турбогенератора и его хотя бы кратковременной устойчивой работы при номинальной скорости вращения без возбуждения ротора, чтобы исключить какое-либо влияние тепловой, электромагнитной неуравновешенности и др. причин.With the greatest degree of probability, the identification and diagnosis of the appeared eccentricity of the retaining assembly can be carried out by a comparative analysis of the vibration displacement vectors of the rotor shaft (thrust bearings) during the start-up of the turbogenerator and its at least short-term stable operation at the nominal rotation speed without excitation of the rotor in order to exclude any influence of thermal , electromagnetic imbalance and other reasons.
Так, если в результате ослабления посадочного натяга с момента пуска до последующего останова турбогенератора появился заметный эксцентриситет только на одном бандажном кольце относительно продольной оси вала ротора или одинаково ориентированный на бандажных кольцах с обеих сторон ротора, следует ожидать резкого роста вектора вибросмещения вала (опорных подшипников) на первой критической скорости вращения ротора. Этот вектор вибросмещения многократно увеличится в случае, когда по условиям прочности мест установки балансировочных грузов на упорном кольце или вентиляторе регламентируется и практикуется перенос балансировочных грузов, уравновешивающих небаланс, на срединную массивную часть бочки ротора.So, if, as a result of a weakening of the seating interference from the moment of start-up to the subsequent shutdown of the turbogenerator, a noticeable eccentricity appears on only one retaining ring relative to the longitudinal axis of the rotor shaft or is equally oriented on the retaining rings on both sides of the rotor, one should expect a sharp increase in the vibration vector of the shaft (pillow bearings) at the first critical rotor speed. This vibration displacement vector will increase many times when, according to the strength conditions of the installation places of balancing weights on the thrust ring or fan, the balancing weights balancing the unbalance are regulated and practiced transferring to the middle massive part of the rotor barrel.
Если же в результате ослабления посадочного натяга бандажных колец на бочку ротора в процессе эксплуатации турбогенератора произойдет изменение их эксцентриситета относительно продольной оси вала ротора, с ориентацией смещения каждого из бандажных узлов в направлении, близком к диаметрально противоположному, то следует ожидать при номинальной скорости вращения ротора без возбуждения возрастания кососимметричного вектора смещения вала (опорных подшипников).If, as a result of the weakening of the seating tension of the retaining rings on the rotor barrel during the operation of the turbogenerator, their eccentricity changes relative to the longitudinal axis of the rotor shaft, with the orientation of the displacement of each of the retaining nodes in a direction close to diametrically opposite, then it should be expected at the nominal rotor speed without excitation of an increase in the skew-symmetric displacement vector of the shaft (thrust bearings).
С учетом этого использование предлагаемого способа измерения эксцентриситета бандажных узлов диагностике посадочных натягов бандажного кольца на бочку ротора рекомендуется координировать результаты диагностики с приведенными выше показателями изменения векторов вибросмещения вала ротора (опорных подшипников), а при проведении работ по уравновешиванию роторов установку уравновешивающих грузов производить только после устранения эксцентриситета бандажного кольца, возникшего в результате ослабления посадочного натяга.With this in mind, the use of the proposed method for measuring the eccentricity of the retaining nodes for the diagnosis of the seating interference of the retaining ring on the rotor barrel is recommended to coordinate the diagnostic results with the above indicators of changes in the vibration displacement vectors of the rotor shaft (thrust bearings), and when balancing the rotors, balancing weights should be installed only after eliminating the eccentricity of the retaining ring that arose as a result of a weakening of the interference fit.
Совмещать указанные работы достаточно удобно, так как установка пробных грузов при балансировке вала ротора турбогенератора в собственных подшипниках и диагностические измерения по предлагаемому способу оценки изменения посадочных натягов или их недостаточности проводятся практически в одной зоне вблизи упорного кольца бандажного узла.Combining these works is quite convenient, since the installation of test weights when balancing the shaft of the rotor of the turbogenerator in its own bearings and diagnostic measurements by the proposed method for assessing changes in seating interference or their insufficiency are carried out in almost the same area near the thrust ring of the retainer assembly.
Источники информацииSources of information
1. Справочнике по ремонту турбогенераторов./Под ред. П.И.Устинова/М.: Энергия. 1978, с.258.1. Guide to repair of turbogenerators. / Ed. P.I.Ustinova / M.: Energy. 1978, p. 258.
2. Аврух В.Ю. и Ростик Г.В. Патент на изобретение России №2145144 "Способ диагностики состояния посадочных натягов бандажных колец на составные части ротора электрической машины (варианты)" 09.02.1999.2. Avrukh V.Yu. and Rostik G.V. Patent for the invention of Russia No. 2145144 "A method for diagnosing the condition of the seating interference of retaining rings on the components of the rotor of an electric machine (options)" 02/09/1999.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003124469/11A RU2249899C1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003124469/11A RU2249899C1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003124469A RU2003124469A (en) | 2005-02-10 |
RU2249899C1 true RU2249899C1 (en) | 2005-04-10 |
Family
ID=35208458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003124469/11A RU2249899C1 (en) | 2003-08-08 | 2003-08-08 | Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249899C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622493C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-06-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of operational controlling technical condition and predicting resource of electric motor bearings |
-
2003
- 2003-08-08 RU RU2003124469/11A patent/RU2249899C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622493C1 (en) * | 2016-08-29 | 2017-06-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Method of operational controlling technical condition and predicting resource of electric motor bearings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003124469A (en) | 2005-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Beatty | Differentiating rotor response due to radial rubbing | |
Finley et al. | An analytical approach to solving motor vibration problems | |
CN104655977B (en) | Generator excitation Winding Short Fault Diagnosis method based on torque comparison principle | |
Bentlhy et al. | Detection of rotor cracks | |
US9964467B2 (en) | Methods and systems for estimating residual useful life of a rolling element bearing | |
Finley et al. | Motor vibration problems: How to diagnose and correct vibration errors | |
JP2013253599A (en) | Method and system for determining creep capability of turbine components prior to operation | |
US8784056B2 (en) | System and turbine including creep indicating member | |
RU2249899C1 (en) | Method for diagnosing interference fit of end-winding retaining rings on electrical machine rotor barrel | |
Finley et al. | Diagnosing motor vibration problems | |
Hamer | Acceptance testing of electric motors and generators | |
Racic et al. | Development of a new balancing approach for significantly eccentric or bowed rotors | |
RU2289185C1 (en) | Method for diagnosing interference fit on electrical machine rotor barrel | |
Mistry et al. | Induction motor vibrations | |
Finley et al. | Motor vibration problems—Understanding and identifying | |
Mistry et al. | Induction motor vibrations in view of the API 541 | |
Racic et al. | Practical balancing of flexible rotors for power generation | |
RU2253176C1 (en) | Method for inspecting end-winding retaining rings for interference fit on electrical machine rotor barrel | |
Moon et al. | A study on vibration reduction by heat deformation of casting frame motor | |
RU2282928C1 (en) | Method for diagnostics of status of mounting tightness of contact rings on rotor shaft of electric machine (variants) | |
White | Measurement techniques for estimating critical speed of drivelines | |
Racic et al. | Practical approach for solving vibrations of large turbine and generator rotors-Reconciling the discord between theory and practice | |
Lifshits et al. | More comprehensive vibration limits for rotating machinery | |
Park | Diagnosis of excessive vibration signals of two-pole generator rotors in balancing | |
Pennacchi et al. | Spiral vibrations in power units: modeling and experimental evidences |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20071017 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090809 |