SU915175A1 - Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1 - Google Patents

Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1 Download PDF

Info

Publication number
SU915175A1
SU915175A1 SU792829302A SU2829302A SU915175A1 SU 915175 A1 SU915175 A1 SU 915175A1 SU 792829302 A SU792829302 A SU 792829302A SU 2829302 A SU2829302 A SU 2829302A SU 915175 A1 SU915175 A1 SU 915175A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
winding
parameters
rotor
cooling
hydraulic
Prior art date
Application number
SU792829302A
Other languages
English (en)
Inventor
Viktor V Kuzmin
Vadim B Kaplunov
Boris I Lyutyj
Original Assignee
Viktor V Kuzmin
Vadim B Kaplunov
Lyutyj Boris
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viktor V Kuzmin, Vadim B Kaplunov, Lyutyj Boris filed Critical Viktor V Kuzmin
Priority to SU792829302A priority Critical patent/SU915175A1/ru
Priority to US06/201,905 priority patent/US4370800A/en
Priority to DE3040799A priority patent/DE3040799C2/de
Priority to CH8113/80A priority patent/CH650621A5/de
Priority to FR8023413A priority patent/FR2469033A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of SU915175A1 publication Critical patent/SU915175A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165—Balancing the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/24—Protection against failure of cooling arrangements, e.g. due to loss of cooling medium or due to interruption of the circulation of cooling medium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Description

Изобретение относится к электромашиностроению, а более конкретно к производству и эксплуатации мощных турбогенераторов с жидкостным охлаждением обмотки ротора.
В современном отечественном и зарубежном турбогенераторостроении установлены весьма жесткие требования по уровню допустимой вибрации вала ротора и подшипников. В связи с этим ведущие электромашиностроительные заводы в СССР оснащены высокоточным и дорогостоящим оборудованием для динамической балансировки, например станками типа "Шенк" ФРГ. Однако во многих случаях усилия по снижению уровня вибрации в процессе динамической балансировки роторов в дальнейшем сводятся на нет, так как при подаче тока возбуждения в процессе, испытаний или эксплуатации на станции обнаруживается заметное ухудшение вибрационного состояния ротора.
В отдельных случаях оно является след2
ствием виткового замыкания и после устранения последнего перестает проявляться. Однако во многих случаях это ухудшение вызвано причинами, не связанными с замыканием либо другим повреждением обмотки ροτςρβ, а является следствием несимметричного распределения теплового поля в поперечном сечении в активной зоне ротора. В таких случаях тепловая разбалансировка ротора при его нагреве происходит вследствие появления температурных прогибов. Это явление особенно характерно для наиболее нагруженных роторов самых мощных турбогенераторов с водяным охлаждением обмотки. Особенностями системы охлаждения обмоток этих роторов являются большое число параллельных каналов гидравлического тракта и последовательное охлаждение ряда эффективных проводников, расположенных в разных пазах. Подробное исследование явлений тепловой разбалансировки ротоз 915175
4
ров с жидкостным охлаждением обмоток, проведенное на ряде машцн, показало, что симметричное расположение на бочке ротора проводников с внутренними охлаждающими каналами и симметричная 5 система их подключения к гидравлическому тракту являются необходимыми, но не достаточными условиями получения равномерного распределений температуры в обмотке ротора с жидкостным ю охлаждением. Это обусловлено неодинаковыми гидравлическими сопротивлениями каналов из-за влияния технологических припусков, например, на размеры внутреннего канала в про- ,5 водниках, соединительных втулках, водоподводах и пр., а также влияния ряда случайных факторов, связанных со степенью турбулизации потока на разных участках гидравлического трак- 2о та. С повышением удельных токовых нагрузок (с ростом мощности машины) несимметрия гидоавлического тракта будет приводить все к большей тепловой несимметрии, а значит, и к тепло- 25 вому небалансу. Поэтому практически на всех роторах турбогенераторов с жидкостным охлаждением должен проверяться и устраняться тепловой небаланс. 30
Известен метод компенсации теплового небаланса путем установки балансировочных грузов[1].'
Недостатком этого метода является то, что вибрация может быть сни- 35 жена до необходимого уровня только для определенного режима работы, например, для режима номинальной нагрузки. При переходе машины в режим с пониженной нагрузкой или холостого хода, а также при изменении параметров системы охлаждения, например, при снижении расхода охлаждающего агента наблюдается резкий рост вибрации, что недопустимо при эксплуата- 45 ции турбоагрегата, так как он ведет к сокращению срока службы машины.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ устранения теплово- 50 го небаланса, включающий операции по изменению гидравлических сопротивлений участков тракта охлаждения обмотки [11Снижение вибрации при этом дости- . 55 гается созданием искусственной темпё4- . ратурной несимметрии , обратной , уже имеющейся в роторе, например частичным перекрытием вентиляционных каналов в таком месте, чтобы вызвать равный и встречный прогиб прогиб ротона..
При определении формы и степени теплового небаланса в качестве критерия используют данные вибрации опор при установившихся режимах холостого хода и нагрузки.
Данный способ принципиально мог бы быть применен для устранения теплового небаланса в роторах с жидкостным охлаждением обмотки, однако, как показали проведённые исследования, он обладает рядом существенных недостатков. Он не позволяет выявить . и устранить источник теплового небаланса; температурное поле ротора в поперечном сечении искажается еще в большей степени. Компенсация теплового небаланса таким методом может быть обеспечена только для определенного режима гидравлической системы, например, при номинальном расходе ‘охлаждающей жидкости, что не обеспечит надежность машины в эксплуатации,' даже кратковременные изменения расхода жидкости через ротор будут приводить к опасному возрастанию вибрации. Кроме того, этот способ крайне неудобен в технологическом отношении: изменение гидравлических сопротивлений участков тракта охлаждения обмотки производится методом проб, причем каждый раз требуется вводить машину в работу, чтобы проверить достигнутый уровень вибрации. Это вызывает необходимость многократно повторять весьма трудоемкие операции сборки и разборки машины.
Цель изобретения - повышение надежности машины путем улучшения стабильности вибрационных характеристик ротора в различных эксплуатационных режимах при одновременном повышении технологичности процесса устранения теплового небаланса.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу устранения теплового небаланса ротора электрической машины, включающему операции по изменению гидравлических сопротивлений участков тракта охлаждения обмотки, контролируют параметры режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, например нагрев жидкости в этих ветвях,
5 9151
устанавливают в эти участки дроссели, и повторяя упомянутую операцию контроля; регулируют гидравлические сопротивления дросселей до тех пор, пока не будут выравнены контроли- 5 руемые параметры охлаждения диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмот ки.
Выравнивают между собой парамет- ю ры всех пар диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки.
При этом регулировку гидравлических сопротивлений дросселей произ- ,5 водят по данным контроля параметров режима охлаждения упомянутых участков обмотки при неподвижном роторе, а контроль параметров режима охлаждения участков обмотки, обра- 20 зующих параллельные ветви гидравлического тракта, производят при работе общей системы охлаждения обмотки .ротора с параметрами, близкими к номинальным. 25
Кроме того, для контроля параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, про- 3θ 'изводят ввод метки, например дозы
раствора с повышенной электропроводностью в общий поток охлаждающей жидкости на подаче в обмотку, регистрируют изменения во времени состояния 35 изоляции обмотки, например изменение величины сопротивления ее изоляции относительно корпуса или тока утечки на корпус, по изменениям регистрируемого параметра определяют моменты 40 времени, в которые метка проходит через каналы в изоляционных элементах, установленных на подаче и сливе жидкости из упомянутых участков обмотки, по величинам интервалов между метками на входе и выходе судят о параметрах' режима охлаждения.
При этом одновременно с регистрацией изменения во времени состояния изоляции, обмотки производят регистрацию изменения параметров жидкости на выходе из участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, с помощью известных датчиков, например электролитических индикаторов, устанавливаемых после упомянутых изоляционных элементов на сливе жидкости из обмотки ротора .
75 6
После окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей могут быть произведены контроль и регистрация параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, как при неподвижном состоянии ротора, так и при номинальной частоте вращения.
При этом контроль и регистрацию параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, повторяют периодически в эксплуатации на работающей под нагрузкой машине и сравнивают параметры режима с полученными ранее исходными данными после окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей .
На Лиг. Г дано распределение температуры на сливе из диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тэакта обмотки двухполюсного ротора: а) до выравнивания параметров охлаждения; б) после выравнивания параметров охлаждения диаметрально противоположных параллельных ветвей; в) после выравнивания параметров охлаждения всех пар диаметрально противоположных ветвей; (х - полюс № 1 (номера ветвей 1-9); ’ ~ полюс К* 2 (номера ветвей 1-9*)\ на фиг.2 дана принципиальная схема контроля параметров режима охлаждения участков обмотки; на Лиг» 3“ диаграмма изменения во времени тока утечки обмотки ротора на корпус (условно рассматривается обмоТка, имеющая два параллельных участка гидравлического тракта); а) до регулировки гидравлических сопротивлений дросселей; б) после регулировки гидравлических сопротивлений дросселей^ на Лиг. 4 - диаграмма изменения во времени тока утечки обмотки ротора на корпус и тока в цепи электролитических датчиков (условно рассматривается обмотка, имеющая два параллельных участка гидравлического тракта № 1 и ΙΓ 2); на Лиг. 5 ~ принципиальная электрическая схема контроля параметров режима охлаждения участков обмотки при работе машины под нагрузкой; на фиг.6 диаграмма изменения во времени тока утечки обмотки ротора на корпус и тока в цепи электролитических датчиков, полученная при испытании тур915175
8
богенератора мощностью 500000 (кВт на стенде до выравнивания параметров охлаждения участков обмотки; на фиг. 7 “ диаграмма, аналогичная представленной, на фиг. 6, но после установки дросселей и регулировки их гидравлических сопротивлений; на фиг. 8 зависимость изменения вибрации опор ротора турбогенератора мощностью 500000 кВт от величины тока возбужде-ί ния в режиме установившегося трехфазного короткого замыкания --- вертикальная составляющая, — ·— поперечная составляющая).
Операции по изменению гидравличес-ι ких сопротивлений участков тракта охлаждения обмотки производят на основании объективных данных по тепловому состоянию обмотки ротора: контролируют параметры режима охлаждения 2 участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта.
8 качестве характерного параметра может контролироваться, например, нагрев жидкости в параллельных вет- 2 вях. Контроль параметров режима охлаждения производят при работающей системе охлаждения ротора, так как величина расхода жидкости через каждый канал влияет на величину рас- 3 хода жидкости через остальные параллельные каналы. По полученным данным устанавливают в гидравлический тракт дроссели и регулируют их гидравлические сопротивления до тех пор, пока не будут выравнены параметры охлаждёния диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки. Как видно,
'в основу устранения теплового небаланса положен принцип выравнивания температурного поля в роторе, причем эта операция производится с учетом взаимного влияния характеристик разных параллельных ветвей гидрав- * лического тракта методом последовательных приближений при работающей системе охлаждения ротора. В общем случае выравнивают параметры охлаждения каждой из двух диаметрально противоположных параллельных ветвей 5 гидравлического тракта обмотки, например, как показано на фиг. 1а,
16. При этом уровень нагрева одной пары ветвей гидравлического тракта обмотки отличается от уровня дру- 5 гой пары, что вызывает тепловой поток от катушки к катушке. Теоретически пои неодинаковых,условиях
теплопередачи (воздушные прослойки между гильзой и проводниками обмотки) возможна некоторая остаточная тепловая несбалансированность. Поэ5 тому при особенно высоких требованиях к'стабильности вибрационных характеристик ротора выравнивают между собой параметры охлаждения всех пар диаметрально противопо-.
О ложных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки, как показано на фиг. 1в.
Преимущества описываемого способа заключаются в том, что,во-первых,,
5 получают конкретные объективные данные по причинам теплового небаланса: неодинаковый нагрев параллельных ветвей гидравлического тракта’ обмотки (Лиг.1 а) : 1 и 1*4 9 и θ7;
о "во-вторых, появляется возможность количественно оценить степень выравнивания параметров охлаждения параллельных ветвей в процессе регулировки дросселей (фиг.1 б и 1 в);
5 в-третьих, в принципиально новом подходе к процессу устранения тепнового небаланса: его не компенсируют, а по существу устраняют первопричину, что обеспечивает стабильность
0 вибрационных характеристик ротора во всех эксплуатационных режимах независимо от параметров нагрузки или режима охлаждения (изменения общего расхода охлаждающей жидкости).
На характеристики охпаждения частей обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, весьма существенное влияние оказывает эффект вращения ротора. 8месте с тем, проведенные на ряде роторов турбогенераторов с жидкостным охлаждением обмотки экспериментальные исследования показали, что в большинстве случаев регулировка гидравлических сопротивлений дросселей
5 может быть произведена по данным
контроля параметров режима охлаждения упомянутых участков обмотки при неподвижном роторе. Это обеспечивает высокую технологичность способа,
0 так как не требуется при регулировке гидравлических сопротивлений дросселей каждый раз разбирать и собирать машину и запускать ее для Проверки вибрации. Однако, сог5 ласно предлагаемому способу, не
исключается возможность контроля
параметров режима охлаждения участков обмотки в тех случаях, когда
915175
10
это необходимо, например, для получения результирующей диаграммы параметров режима охлаждения участков обмотки после' окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дрос- 5 селей. Эта диаграмма содержит исходные данные для диагностики теплового небаланса, которую целесообразно периодически проводить в процессе эксплуатации машины. 10
На характеристики охлаждения частей обмотки, образующих параллельные, ветви гидравлического тракта, также заметно влияет величина общего расхода охлаждающей жидкости через обмотку ротора. Поэтому контроль параметров режима охлаждения участков обмотки предпочтительно производить при работе общей системы 20
охлаждения обмотки ротора с параметрами, близкими к номинальным.
При разработке предложенного способа для его практической реализации особое внимание было уделено 25 повышению технологичности контроля параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта. Принципиально можно было бы, напри- 30 мер,установить термопары в каналы на сливе жидкости из проводников или на поверхности самих проводников и сравнивать параметры охлаждения участков обмотки по данным из- 35 мерения температуры. Однако установка термодатчиков в ротор, связанная с разборкой машины, является операцией весьма трудоемкой и нежелательной для производства и эксплу- 40 атации. Кроме того, в отдельных случаях может потребоваться проконтролировать параметры охлаждения при вращающемся роторе, а для обеспечения измерений температуры в этом слу- 45 чае потребовалось бы очень сложное закрепление термопроводки от действия центробежных сил, прокладка' трассы термопроводки в центральном отверстии вала ротора, установка 5θ
на торец вала вращающегося токосъемника и пр. Это вызвало бы значительное увеличение трудоемкости при изготовлении ротора и усложнение, его конструкции. Для одинаковых диаметрацьно противоположных частей обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, равенство параметров охлаждения соответствует
условию равенства температур охлаждающей жидкости на выходе из каналов в этих ветвях = Υ2. Поскольку отводимые в каждом канале потери в этом случае одинаковы = Р2 , то должны быть одинаковы расходы
и скорости жидкости в канале ν4 - У^_. Последнее выражение для проводников одинаковой длины эквивалентно условию одинакового времени %-¾ прохождения пути в канале некоторым пробным объемом охлаждающей жидкости. Для наиболее распространенной конструкции ротора с проводниками одинакового сечения при разной длине параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки выполнение условия одинакового времени = ,.ГС^ прохождения пути Ц, . ,.ЕИ в каналах некоторым пробным объемом охлаждающей жидкости практически обеспечивает равенство температуры жидкости на сливе из всех параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки, а значит и равномерность распределения температуры соответствующих участков обмотки в поперечном сечении активной зоны ротора. Для проводников разного поперечного сечения , например, для трапецеидального паза, равномерность распределения' температуры оценивается более сложно, хотя и при этом условие равенства нагрева воды на выходе из диаметрально противоположных ветвей остается эквивалентным условию равенства временных интервалов.
Для повышения технологичности контроля параметров охлаждения участков обмотки применяется усовершенствованный применительно'К конструкции электрической машины с жидкостным охлаждением обмотки известный меточный метод [2].
Причем в качестве критерия равномерности распределения температуры в поперечном сечении обмотки в активной зоне контролируется выполнение указанного выше условия
Дальнейшее пояснение дано применительно к принципиальной схеме, представленной на фиг. 2. Производят ввод метки, например, дозы раствора с повышенной электропроводностью в общий поток 10 охлаждающей жидкости на подаче в обмотку 11, регистрируют изменение во влемени состояния изоляции
11 915175 12
обмотки, например, изменение величины сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса или тока утечки на корпус по изменениям регистрируемого параметра определяют моменты 5 времени, в которые метка проходит через каналы в изоляционных элементах 12 и 13, установленных на подаче и сливе жидкости из участков обмотки, образующих Параллельные ветви гидрав- Ю лического тракта, по величине интервалов между метками на подаче жидкости и сливе судят о параметрах между метками на подаче жидкости режима охлаждения, в частности о выполнении .15 условия выравнивания параметров охлаждения диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки. Для двух одинаковых симметрично расположенных участков 20 обмотки независимо от ее конструктивного исполнения это условие эквивалентно условию одинаковых интервалов между метками на подаче и сливе.
При выравнивании между собой парамет- 25 ров охлаждения всех пар диаметрально противоположных -параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки с постоянным поперечным сечением проводников достаточно, чтобы величи- 30 ны интервалов между метками на подаче жидкости и сливе были равны между собой. В случае применения для обмотки проводников с разным поперечным сечением эти зависимости име- 35 ют более сложный характер, однако и в этом случае равенство 'Т^· дает достаточный, критерий для устранения теплового небаланса.
40
Принципиальной отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что для контроля парамет ров охлаждения обмотки проверяют состояние ее изоляции, измеряют, например; ток утечки на корпус. Это выполняют известными методами, например, как показано на фиг.2: на обмотку 11 подают потенциал от постороннего источника 14 относительно корпуса и регистрируют изменение тока утечки с помощью гальванометра осциллографа 15· Для ограничения величины тока служит резистор 16. При прохождении дозы раствора электролита через каналы во входных (по потоку воды) изоляционных элементах 12 воз растает ток утечки, как показано на фиг. 3 а и 3 б. Затем электролит
попадает в каналы в проводниках обмотки и движется в них, а в каналы в изоляционных элементах 12 поступает жидкость с нормальным электросопротивлением и ток утечки снижается до первоначального уровня.
При прохождении электролита через каналы в выходных изоляционных элементах 13 также возрастает ток утечки на корпус. Затем через каналы,проходит жидкость с нормальным электросопротивлением и ток утечки вновь снижается до прежнего уровня. Таким образом, интервал времени между двумя пиками тока утечки на диаграмме соответствует времени прохождения охлаждающей жидкости через канал - (каналы) в обмотке или в относительных единицах величине расхода.
На фиг. За и Зб показана диаграмма изменения тока утечки для двух участков обмотки с разным гидравлическим сопротивлением каналов до регулировки и после регулировки гидравлических сопротивлений дросселей: На фиг. За получены два интервала времени и между метками, характеризующими режим охлаждения участков обмотки соответственно с меньшим V ) и большим (¾) гидравлическим сопротивлением. После регулировки дросселей гидравлические сопротивления выравниваются соответственно на Фиг.Зб интервал увеличивается и стает равным интервалу Тг .
Поскольку гидравлический тракт обмотки ротора состоит из большого числа параллельных каналов, описанная диаграмма изменения тока утечки во времени может иметь довольно сложный характер, поэтому для идентификации меток одновременно с регистрацией изменения во времени состояния изоляции обмотки производят регистрацию изменения параметров жидкости на выходе из участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, с помощью известных датчиков, например, электролитических индикаторов, устанавливаемых после вышеупомянутых изоляционных элементов на сливе жидкости из обмотки ротора. Принцип действия электрических индикаторов основан на получении метки (всплеска тока.в цепи датчика! при
13 91
протекании порции жидкости с повышенной электропроводностью в зоне
расположения двух электродов.
В результате, например, для простейшей обмотки, состоящей из двух участков, получаем диаграмму, представленную на фиг. 4. Из полученных данных видно, что на участке К* 1 обмотки необходимо установить дроссель и регулировать его так, чтобы увеличить интервал до величины при этом параметры режима
охлаждения двух частков обмотки выравниваются.
При длительной эксплуатации генератора не исключена возможность изменения гидравлических сопротивлений каналов параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки, например, вследствие частичной закупорки каналов, вызванной отложениями солей, накипи и др. Оно может сопровождаться ухудшением вибрационного состояния турбоагрегата, т.е. появлением теплового небаланса. Поэтому для получе- 'и ния исходных данных для диагностики после окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей производят контроль и регистрацию параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, как при неподвижном состоянии ротора, так и при номинальной частоте вращения.
Это позволяет повторять периодически в эксплуатации контроль и регистрацию параметров режима охлаждения участков обмотки и сравнивать параметры режима с полученными ранее исходными данными после окончатель- 40 ной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей. При длительной непрерывной эксплуатации машины с жидкостным охлаждением обмотки, например турбогенератора, контроль <5
параметров охлаждения периодически производят Иа вращающейся машине. При этом измерения и регистрация могут быть произведены либо в режиме холостого хода без возбуждения по схе- 50 ме фиг. 2, либо под нагрузкой без отключения машины, используя, например, измерительную схему, представленную на фиг. 5. При прохождении жидкости с повышенной электропроводностью через каналы в изоляционных элементах на подаче 12, а через некоторое время на сливе 13 из обмотки 11, на которую подано напряжение
5175 14
от возбудителя 17, гальванометр осциллографа 15 зарегистрирует всплески тока утечки (метки). Для ограничения тока, протекающего че5 рез гальванометр, служит резистор 16 Сравнивая диаграммы, снятые в разное время, между собой, а также с исходной, можно сделать диагностическую оценку, т.е. предсказать ю необходимые сроки вывода машины из эксплуатации для устранения теплового небаланса или ремонта обмотки.
Проводят стендовые испытания турбогенератора мощностью 500000 кВт 15 с жидкостным охлаждением обмотки ротора (ротор А). Обнаруживают тепловой небаланс, т.е. резкое увеличение вибрации выше допустимых пределов при возрастании тока ротора 20 в режиме короткого замыкания. Проверяют версию попадания постронних предметов в гидравлический тракт обмотки и закупорки отдельных паоаллельных ветвей. Для проверки на неподвижном роторе вскрывают обмотку и по заводской инструкции поочередно через каждый канал из контрольного бачка проливают некоторую дозу воды. Оказывается, что все каналы в обмотке имеют нормальную проходимость. Применяют известный метод компенсации теплового небаланса путем частичного перекрытия охлаждающего канала на одном из полюсов.
При вращении ротора по изменению вибрационных характеристик при определенных значениях тока возбуждения производят многократную проверку влияния величины гидравлического сопротивления дросселя, установленного в канал. Кроме результирующих значений вибрации никаких данных по месту установки дросселя и величине его гидравлического сопротивления нет т.е подбор этих параметров производится методом проб.
Испытания выявили серьезные недостатки , присущие известному методу: большую трудоемкость, невозможность получения стабильности вибрационных характеристик в разных режимах , в частности при изменении общего расхода воды через ротор, и подтвердили необходимость принципиального усовершенствования метода.
На следующем роторе (ротор Б) применяют предлагаемый способ выявления и устранения теплового небаланса.
15
915175
16
Контроль параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта производится при работающей системе охлаждения ротора с параметрами, близкими к номинальным. В общий поток охлаждающей воды (.дистиллята) на подаче в обмотку вводится метка: доза раствора электролита СаС12 с повышенной электропроводностью и регистрируется (фиг.6, зависимость 18) величина тока утечки обмотки ротора на корпус согласно схеме, представленной на Лиг. 26.
По изменению регистрируемого параметра определяют моменты времени, в которые метка проходит через каналы в изоляционных элементах, установленных на подаче и сливе жидкости из параллельных ветвей гидравлического тракта, по величинам интервалов между метками определяют параметры режима.охлаждения. Одновременно с регистрацией тока утечки обмотки для идентификации меток производится регистрация (фиг,6, зависимость 19) изменения параметров жидкости на выходе из участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, с помощью электролитических индикаторов, установленных после изоляционных втулок на сливе воды из обмотки ротора. В гидравлический тракт ротора устанавливают дроссели. Затем, повторяя описанную операцию контроля, выполняют регулировку их гидравлических сопротивлений до тех пор, пока не выравнивают параметры охлаждения диаметрально противоположных параллельных ветвей, ί а также параметры охлаждения всех пар диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки. Причем регулировка гидравлических сопротивлений дроссе- < лей производится по данным контроля параметров режима охлаждения участков обмотки при неподвижном роторе.
Диаграмма контроля параметров режима охлаждения обмотки после окончательной регулировки дросселей представлена на фиг.7- Проверка эффективности применения разработанного метода устранения теплового небаланса производится путем измерения вибрации опор при вращении ротора с номинальной частотой в режиме установившегося трехфазного короткого замыкания при изменении тока ротора от О до 3655 А (лк - 1 д.е.). Как видно из полученных характеристик (фиг. 8) уровень вибрации машины а режимах
5 с токовой нагрузкой ротора резко снижается, (кривые 18 - в исходном
состоянии, 19 - после балансировки), т.е. достигается достаточная стабильность вибрационных характеристик в
О широком диапазоне токовой нагрузки ротора. Кроме того, подтверждается стабильность характеристик ротора при изменении общего расхода охлаждающей воды.
5
• Технико-экономическая эффективность разработанного способа устранения теплового небаланса состоит прежде всего в том, что по сравнению с из0 вестными методами достигается высокая стабильность вибрационных характеристик ротора в разных режимах работы как при изменении токовой нагрузки, так и общего расхода охлаждающей
5 воды через ротор. Благодаря этому существенно повышается эксплуатационная надежность и долговечность турбогенераторов большой мощности и улучшается технологичность способа. Конта роль параметров охлаждения участков обмотки во многих случаях может быть выполнен без разборки машины и без установки в ротор каких-либо датчиков. Предложенный способ позволяет
5 'в процессе эксплуатации турбогенератора без отключения его от сети производить диагностику теплового небаланса и, в неблагоприятном случае его постепенного развития, про3 гнозировать необходимые сроки вывода в ремонт машины для устранения теплового небаланса. Следует отметить, что при применении предлагаемого способа обнаружен и экспе. риментально подтвержден дополнительный полезный эффект: выравнивание параметров режима охлаждения участков обмотки позволяет значительно снизить максимальную температуру жидкости на выходе из наиболее нагретой катушки ротора в эксплуатации ( максимальный перегрев жидкости снижается в 1,5_2 раза). Это достигается за счет того, что с уменьшением разброса величины скоростей
' жидкости в катушках в неподвижном
состоянии подавляется степень изменения скоростей, вызванного эффектом вращения.
915175
17
Предлагаемый способ устранения теплового небаланса внедряется при серийном изготовлении и эксплуатации турбогенераторов мощностью 500000 кВт типа ТГВ-500 с водяным охлаждением обмотки ротора.

Claims (8)

  1. Формула изобретения
    1. Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины, в частности турбогенератора, с жидкостным охлаждением обмотки, включающий операции по изменению гидравлических сопротивлений участков тракта охлаждения обмотки, о тли чающийся тем, что, с целью повышения надежности машины путем улучшения стабильности вибрационных характеристик ротора в оазличных эксплуатационных режимах при работающей системе охлаждения ротора, контролируют параметры режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, например нагрев жидкости в этих ветвях, устанавливают в эти участки дроссели, и повторяя упомянутую операцию контроля, регулируют гидравлические сопротивления дросселей до тех пор, пока не будут выравнены контролируемые параметры охлаждения диаметральна противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки.
  2. 2. Способ по п.1, отлича ющ и й'с я тем, что выравнивают между собой.контролируемые парамет.ры охлаждения всех пар диаметрально противоположных параллельных ветвей гидравлического тракта обмотки.
  3. 3. Способ попп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения технологичности, регулировку гидравлических сопротивлений дросселей производят по данным контроля параметров режима охлаждения упомянутых участков обмотки при неподвижном роторе.
  4. 4. Способ по пп. 1-3, о т л и чающийся тем,что контроль параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта,· производят при работе общей системы охлаждения обмотки ротора с параметрами, близкими к номинальным.
    18
  5. 5. Способ по !пп. 1-1», , обличающийся. тем, что, с целью повышения технологичности контроля параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, производят ввод метки, например дозы раствора с повышенной электропроводностью в общий поток охлаждающей жидкости на подаче в обмотку, регистрируют изменение во времени состояния изоляций обмотки, например изменение величины сопротивления ее изоляции относительно корпуса или тока утечки на корпус, по изменениям регистрируемого параметра определяют моменты времени, в которые метка проходит через каналы в изоляционных элементах, установленных на подаче и сливе жидкости из упомянутых участков обмотки, по величинам интервалов между метками на входе и выходе судят о параметрах режима охлаждения.
  6. 6. Способ по пп.5, отличаю щ и й с я тем,что, с целью идентификации меток, одновременно с регистрацией изменения во времени состояния изоляции обмотки производят регистрацию изменения параметров жидкости на выходе из участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, с помощью известных датчиков, например электролитических индикаторов, устанавливаемых после упомянутых изоляционных элементов на сливе жидкости из обмотки ротора.
  7. 7. Способ по п.5,отлича ющ и й с я тем, что, с целью получения исходных данных для диагностики, после окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей производят контроль и регистрацию параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического такта, как при. неподвижном состоянии ротора, так и При номинальной частоте, воащения.
  8. 8. Способ по пп.5"7, отличающийся тем,что, с целью диагностики, контроль и регистрацию параметров режима охлаждения участков обмотки, образующих параллельные ветви гидравлического тракта, повторяют периодически в эксплуатации на работающей под нагрузкой машине и сравнивают параметры режима с полученными ранее исходными данными после
    19 915175 20
    окончательной регулировки гидравлических сопротивлений дросселей.
SU792829302A 1979-11-01 1979-11-01 Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1 SU915175A1 (ru)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792829302A SU915175A1 (ru) 1979-11-01 1979-11-01 Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1
US06/201,905 US4370800A (en) 1979-11-01 1980-10-29 Method of balancing electrical machine rotor
DE3040799A DE3040799C2 (de) 1979-11-01 1980-10-30 Verfahren zum Auswuchten von Läufern elektrischer Maschinen
CH8113/80A CH650621A5 (de) 1979-11-01 1980-10-31 Verfahren zum auswuchten der laeufer von elektrischen maschinen.
FR8023413A FR2469033A1 (fr) 1979-11-01 1980-10-31 Procede d'equilibrage du rotor des machines electriques

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792829302A SU915175A1 (ru) 1979-11-01 1979-11-01 Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU915175A1 true SU915175A1 (ru) 1982-03-23

Family

ID=20854770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792829302A SU915175A1 (ru) 1979-11-01 1979-11-01 Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4370800A (ru)
CH (1) CH650621A5 (ru)
DE (1) DE3040799C2 (ru)
FR (1) FR2469033A1 (ru)
SU (1) SU915175A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3427758A1 (de) * 1984-07-24 1986-01-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrische maschine mit ueberwachung des fluessigkeitskuehlkreislaufes
JPH0817555B2 (ja) * 1987-09-04 1996-02-21 株式会社日立製作所 回転子の熱的バランス調整方法
USD892773S1 (en) * 2018-12-27 2020-08-11 Michael Dale McGee Secure microphone lock clip

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3163789A (en) * 1962-11-02 1964-12-29 Allis Chalmers Mfg Co Thermally balanced rotor
DE1473190B1 (de) * 1963-10-09 1970-01-15 Schaller Dipl Ing Werner Geraet zur UEberwachung der Stroemung eines Mediums
SE324834B (ru) * 1969-09-30 1970-06-15 Asea Ab
JPS5855739B2 (ja) * 1977-08-29 1983-12-12 富士電機株式会社 超電導回転子の動的バランス取り方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2469033A1 (fr) 1981-05-08
DE3040799C2 (de) 1986-06-05
FR2469033B1 (ru) 1983-10-14
US4370800A (en) 1983-02-01
CH650621A5 (de) 1985-07-31
DE3040799A1 (de) 1981-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mohammed et al. Stator winding fault thermal signature monitoring and analysis by in situ FBG sensors
Thomson et al. On-line current monitoring and application of a finite element method to predict the level of static airgap eccentricity in three-phase induction motors
CN109738796B (zh) 核电半速汽轮发电机励磁绕组故障诊断装置及诊断方法
US7382138B1 (en) System and method for non-destructive testing of rotors
SU915175A1 (ru) Способ устранения теплового небаланса ротора электрической машины 1
CN109901008A (zh) 一种发电机转子绕组匝间短路测试方法
Lawson Motor bearing fluting
CN106771820B (zh) 同步发电机定子铁心与穿心螺杆短路故障的监测方法
KR100740630B1 (ko) 유도 전동기 회전자 이상 검출방법 및 검출장치
Cao et al. Evaluation of additional loss in induction motors consequent on repair and rewinding
Patel et al. End-winding vibrations in large synchronous generators
Hermann et al. Detecting and locating interturn short circuits on turbine-generator rotors
CN111025420A (zh) 发电机定子线棒的堵塞试验装置及方法
Feng et al. Reduced losses in die-cast machines with insulated rotors
CN220716233U (zh) 一种高转速-高温作用下离心机原位加热的校温装置
Klasnić et al. Improved hydrogenerator field winding thermal monitoring
Shaikh et al. Detection Of Severe Ground Insulation Deterioration Before Failure in VFD-Fed Motors Using Off-line Common-Mode Voltage
SU1647784A1 (ru) Способ обнаружени и устранени теплового дисбаланса ротора электрической машины
CN113765255A (zh) 一种电机转子磁钢直接冷却系统及磁钢测温方法
Bradley et al. Evaluation of stray load loss in induction motors, a comparison of input-output and calorimetric methods
Lambrecht Problems of flow and heating in turbo-generators with water-cooled rotor winding
Abolins et al. Test results of the world's largest four-pole generators with water-cooled stator and rotor windings
McDermid A utility's evaluation of a stator bar insulation system operating at increased electric stress
Furber et al. Forced convection heat transfer in an annulus
Coates et al. The operation of large turbo-alternators to reduce rotor winding deformation