RU2304837C2 - Способ контроля технического состояния электрической машины - Google Patents
Способ контроля технического состояния электрической машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2304837C2 RU2304837C2 RU2005122334/09A RU2005122334A RU2304837C2 RU 2304837 C2 RU2304837 C2 RU 2304837C2 RU 2005122334/09 A RU2005122334/09 A RU 2005122334/09A RU 2005122334 A RU2005122334 A RU 2005122334A RU 2304837 C2 RU2304837 C2 RU 2304837C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defects
- frequencies
- natural
- parameters
- stator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Abstract
Использование: для диагностики электрических машин, преимущественно турбо- и гидрогенераторов электростанций. Технический результат заключается в повышении достоверности диагностирования виброударных дефектов статора на работающем генераторе. Согласно способу на работающей электрической машине измеряют параметры собственных колебаний конструктивных элементов на частотах, не обладающих свойством кратности по отношению к частотам основных вынуждающих сил, и по их наличию судят о появлении дефектов и их виде. Для повышения достоверности диагностирования и распознавания дефектов измерения проводят в различных режимах нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, к способам диагностики электрических машин, преимущественно турбо- и гидрогенераторов электростанций.
Дефекты ослабления креплений конструктивных частей являются частой причиной аварийных остановов генераторов электростанций. На начальных этапах развития эти дефекты приводят к появлению виброударных процессов в статоре. Затем происходит разрушение элементов конструкции с потерей работоспособности генератора. Например, ослабление креплений обмотки статора в пазах приводит к увеличению вибрации и ударам стержней о дно паза. Разрушаются элементарные медные проводники стержня и его изоляция. Генератор отключается от сети противоаварийными защитами. Эти обстоятельства делают актуальной проблему ранней диагностики виброударных дефектов статора на работающей электрической машине.
Известен способ контроля креплений обмотки электрической машины по Патенту РФ №1836783, где на работающей электрической машине измеряют тепловые параметры обмотки с помощью термодатчиков, прижатых к изоляции обмотки ее креплением, и дополнительно измеряют и изменяют температуру охлаждающей среды. Недостаток способа в том, что не обеспечивается контроль за состоянием крепления обмотки на генераторах с другими системами теплового контроля, например на генераторах с водяным охлаждением и термодатчиками, установленными на сливе охлаждающей воды из обмотки.
Наиболее близок к заявляемому способ обнаружения дефектов, описанный в статье: Григорьев А.В., Осотов В.Н., Ямпольский Д.А. О вибрационном контроле технического состояния статоров турбогенераторов ТГВ-300. Электрические станции, 1998, №8. С.27-35. В этом способе на машине, работающей под нагрузкой, измеряют уровень вибрации ее конструктивных элементов и определяют среднеквадратическое значение гармоник вибраций, кратных частоте возмущающей силы 100 Гц, в диапазоне частот 200÷1000 Гц.
Недостаток этого способа в том, что не обеспечивается обнаружение ослабления креплений обмотки статора и распознавание дефектов крепления обмотки и дефектов крепления сердечника статора.
Цель изобретения - повышение достоверности диагностирования виброударных дефектов статора на работающем генераторе и обеспечение раннего их выявления.
Для достижения поставленной цели на работающей электрической машине измеряют параметры собственных (иначе - резонансных) колебаний элементов конструкции и по наличию собственных колебаний судят о появлении виброударных дефектов. Для повышения достоверности диагностирования и распознавания дефектов измерения проводят в различных режимах нагрузки.
Сущность происходящих процессов, например, для дефекта ослабления креплений обмотки статора в пазах сводится к следующему.
На стержень в пазу статора действует пульсирующая с двойной частотой тока, номинально 100 Гц, сила, которая прижимает стержень ко дну паза. Как следует из книги "Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением" под общей редакцией Линдорфа Л.С. и Мамиконянца Л.Г., М.: "Энергия", 1972, максимальное удельное значение этой силы, например, для генератора ТВВ-320-2 составляет около 10 кгс на сантиметр длины стержня. При ослаблении крепления стержней в пазах между стержнем и дном паза образуется зазор. В этом случае под действием вынуждающей силы стержень периодически ударяет по дну паза, возбуждая колебания сердечника на собственной резонансной частоте. Эти колебания передаются на корпус генератора и могут быть там обнаружены.
Для предотвращения разрушительных резонансных колебаний генераторы проектируются так, чтобы частота собственных колебаний не совпадала с частотами гармоник основных вынуждающих сил, которые составляют номинально 100 Гц от силы магнитного притяжения между ротором и статором, а также 50 Гц от вращения массы ротора. Частота собственных колебаний сердечника статора (см. книгу Титов В.В., Хуторецкий Г.М., Загородная Г.А и др. Турбогенераторы. Расчет и конструкция / Под ред. Н.П.Иванова, Р.А.Лютера. - Л.: Энергия, 1967. - 895 с.) зависит от жесткости сердечника, которая определяется высотой спинки сердечника и модулем упругости Е. Расчетное значение собственной частоты всех крупных генераторов находится в пределах 144÷167 Гц при минимальном значении Е=1 кгс/см2 (см. книгу). Как следует из книги Брановский М.А., Лисицын И.С., Сивков А.П. Исследование и устранение вибрации турбоагрегатов. - М.: Энергия, 1969. - 232 с., при работе генератора под нагрузкой модуль упругости может достигать величины 1,4 кгс/см2. В этом случае расчетное значение собственной частоты всех крупных генераторов будет лежать в пределах 166÷195 Гц.
При отсутствии ударов стержня по дну паза корпус генератора под действием вынуждающих сил совершает гармонические колебания на частотах, кратных 50 Гц и 100 Гц. В случае появления ударов стержня о дно паза возбуждаются колебания сердечника на собственной частоте, например для генератора ТВВ-320-2 расчетное значение собственной частоты колебаний сердечника лежит в диапазоне от 164 Гц до 195 Гц. Эти колебания легко обнаруживаются, например, с помощью вибродатчиков на корпусе генератора в форме гармоники колебаний, не обладающей свойством кратности к частотам вынужденных колебаний, номинально 50 Гц и 100 Гц.
При разгрузке генератора по активной мощности от номинальной до технического минимума энергоблока (50% номинальной мощности) индукция магнитного поля в воздушном зазоре машины практически не меняется, но ток статора уменьшается вдвое. Сила, действующая на стержень, пропорциональная квадрату тока статора, уменьшается в четыре раза. Собственные колебания, вызванные ударами стержня в пазу, на разгруженной машине практически исчезают. Если собственные колебания возбуждаются ударным взаимодействием элементов конструкции сердечника под действием силы магнитного притяжения между ротором и статором, то амплитуда собственных колебаний остается практически неизменной. Следовательно, влияние изменения нагрузки на параметры собственных колебаний указывает на вид виброударного дефекта.
Способ осуществляется следующим образом. Например, на турбогенераторе ТВВ-320-2, имеющем следующие технические характеристики: номинальная активная мощность - 300 МВт, номинальное напряжение - 20 кВ, номинальный ток статора - 10,2 кА, номинальная частота тока статора и вращения ротора - 50 Гц.
На генераторе, работающем в сети по диспетчерскому графику в режиме нагрузки, близком к номинальному, измеряют частоты и амплитуды гармонических колебаний в диапазоне до 200 Гц. Для измерений вибрации применяют вибродатчики типа АР-40 с магнитным крепежом, установленные на корпус генератора. Вибродатчики подключены к виброанализатору MIC-200 производства НПП "Мера".
Результаты измерений в графической форме представлены на фиг.1, где а - амплитуда виброускорения корпуса генератора в м/сек2; f - частота в Гц.
Как видно из результатов измерений, совместно с гармониками колебаний на частотах основных вынуждающих сил 50 Гц и 100 Гц имеется гармоника на частоте 178 Гц, не обладающая свойством кратности по отношению к частотам 50 Гц и 100 Гц, но соответствующая частоте собственных колебаний сердечника генератора данного типа. На основании обнаружения гармоники собственных колебаний сердечника делают заключение о появлении виброударного дефекта.
Для уточнения диагноза разгружают генератор до технического минимума энергоблока (50% от номинальной мощности) и повторяют измерения вибрации, результаты которых представлены на фиг.2.
Как видно из результатов измерений, амплитуда гармоники колебаний на собственной частоте сердечника не превышает уровня шума, то есть практически равна нулю. Следовательно, на генераторе имеет место дефект ослабления креплений обмотки статора в пазах сердечника.
Claims (2)
1. Способ контроля технического состояния электрической машины, в котором на машине, работающей под нагрузкой, измеряют параметры гармонических колебаний ее конструктивных элементов, отличающийся тем, что измеряют параметры собственных колебаний конструктивных элементов и по наличию собственных колебаний на частотах, не обладающих свойством кратности по отношению к частотам основных вынуждающих сил, судят о появлении дефектов и их виде.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменяют нагрузку электрической машины.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122334/09A RU2304837C2 (ru) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Способ контроля технического состояния электрической машины |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005122334/09A RU2304837C2 (ru) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Способ контроля технического состояния электрической машины |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2304837C2 true RU2304837C2 (ru) | 2007-08-20 |
Family
ID=38512053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005122334/09A RU2304837C2 (ru) | 2005-07-15 | 2005-07-15 | Способ контроля технического состояния электрической машины |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2304837C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654306C1 (ru) * | 2017-05-18 | 2018-05-17 | Анатолий Анатольевич Решетов | Способ контроля технического состояния машины |
-
2005
- 2005-07-15 RU RU2005122334/09A patent/RU2304837C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654306C1 (ru) * | 2017-05-18 | 2018-05-17 | Анатолий Анатольевич Решетов | Способ контроля технического состояния машины |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Watson et al. | Condition monitoring of the power output of wind turbine generators using wavelets | |
| Faiz et al. | Eccentricity fault detection–From induction machines to DFIG—A review | |
| Kral et al. | Detection of mechanical imbalances of induction machines without spectral analysis of time-domain signals | |
| CN103148928B (zh) | 基于机电量关联分析的发电机定子端部绕组劣化诊断方法 | |
| Schramm et al. | Damping torsional interharmonic effects of large drives | |
| Sadeghi et al. | Online fault diagnosis of large electrical machines using vibration signal-a review | |
| CN104655977A (zh) | 基于转矩比较原理的发电机励磁绕组短路故障诊断方法 | |
| Pindoriya et al. | Numerical and experimental analysis of torsional vibration and acoustic noise of PMSM coupled with DC generator | |
| Irfan et al. | Development of an intelligent condition monitoring system for AC induction motors using PLC | |
| Goktas et al. | Separation of induction motor rotor faults and low frequency load oscillations through the radial leakage flux | |
| CN101222133A (zh) | 汽轮发电机组轴系扭振保护装置 | |
| RU2304837C2 (ru) | Способ контроля технического состояния электрической машины | |
| Salah et al. | Monitoring and damping unbalanced magnetic pull due to eccentricity fault in induction machines: A review | |
| Kumar et al. | Sensitivity of rotor slot harmonics due to inter-turn fault in induction motors through vibration analysis | |
| Solanki et al. | Determination of faults in 3–Ø induction motor by motor current signature analysis | |
| Faiz et al. | Review of eccentricity fault detection techniques in IMs focusing on DFIG | |
| Payne et al. | Development of condition monitoring techniques for a transverse flux motor | |
| Sihler et al. | Torsional Mode Damping For Electrically Driven Gas Compression Trains In Extended Variable Speed Operation. | |
| Karami et al. | Analysis of rotor asymmetry fault in three-phase line start permanent magnet synchronous motor | |
| Sarma et al. | Condition monitoring of rotating electrical machines | |
| Zaggout et al. | Wind turbine condition monitoring using generator control loop signals | |
| Bissonnette | End-winding vibration monitoring and interpretation | |
| Miletic et al. | Frequency converter influence on induction motor rotor faults detection using motor current signature analysis-experimental research | |
| Drif et al. | On-line fault diagnostics in operating three-phase induction motors by the active and reactive power media | |
| Kim | Rotor fault detection system for inverter driven induction motors using currents signals and an encoder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170716 |