Развитие методов исследования процессов в узлах крепления сердечников статоров к корпусам турбогенераторов и совершенствование их диагностики в условиях эксплуатации

• Автор: Кузнецов, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.02, 05.09.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 221 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Актуальность проблемы, цели и задачи

диссертации

1. Анализ эксплуатационных данных о повреждаемости

стальных конструкций статоров мощных турбогенераторов

1.1. Ослабление давления прессования и разрушение зубцов крайних

пакетов активной стали.

1.2. Замыкание листов активной стали

1.3. Коррозионное разрушение активной стали.

1.4. Основные типы систем подвески активной стали к корпусу

ста гора и их повреждения

1.5. Электрическая эрозия стальных конструкций
1.6. Выводы.
2. Анализ публикаций об электромагнитных и механических
процессах в системе подвески сердечника статора работающего ту рбогенератора и методах выявления ее повреждений.
2.1. Электромагнитные процессы
2.2. Механические процессы
2.3. Существующие методы выявления повреждений системы
подвески.
2.4. Конкретизация задач диссертации
3. Исследование электромагнитных сил, действующих на
стяжные призмы сердечника статора турбогенератора
3.1. Постановка задачи
3.2. Оценка магнитных потоков, ЭДС и токов в стяжных призмах
сердечника статора.
3.3. Предварительная оценка ЭМС, действующих на стяжные призмы
сердечника статора.
3.4. Векторная диаграмма турбогенератора в установившемся режиме
работы.
3.5. Методология исследования магнитных полей и ЭМС
численными методами
3.5.1. Описание математической модели и методологии расчета с ес
помощью магнитных полей
3.5.2. Методология определения электромагнитных сил и моментов,
действующих на активные и конструктивные элементы турбогенератора
3.5.3 Влияние конструктивнотехнологических особенностей
выполнения закрепления призмы в пазу сердечника на ЭМС
3.5.4. Влияние параметров режима работы на величину ЭМС,
действующих на призмы.
3.6. Экспериментальное исследование электромагнитных процессов в
системе крепления сердечника статора турбогенератора путем физического моделирования на реальной машине.
3.6.1. Соотношение между параметрами режима номинальной нагрузки
и кольцевого намагничивания.
3.6.2. Методика и средства измерений.
3.6.3. Результаты экспериментального исследования электромагнитных процессов при кольцевом намагничивании
3.7. Выводы
4. Исследование вибрационных процессов в системе креплении
сердечника статора турбогенератора
4.1. Постановка задачи.
4.2. Частотные свойства узла подвески сердечника при различных
условиях закрепления стяжной призмы.
4.3. Вынужденные колебания узла подвески сердечника вблизи
резонанса.
4.3.1. Расчет амплитуды и начальной фазы колебаний сердечника
статора.
4.3.2. Расчет вынужденных колебаний и оценка напряженного
состояния ослабленного узла подвески
4.4. Выводы
5. Разработка методики выявлении повреждений системы
подвески сердечника статора турбогенератора в условиях электрических станции.
5.1. Постановка задачи.
5.2. Контроль состояния подвески на остановленном
генераторе
5.3. Контроль состояния подвески на работающем генераторе
5.3.1. Определение диагностических признаков ослабления стяжных
призм на работающем генераторе
5.3.2. Определение возможности надежного выявления дефектов
подвески на работающем турбогенераторе
5.3.3. формирование диагностических параметров и критериев оценки
состояния упругой подвески на работающем генераторе.
5.4. Выводы
6. Заключение
7. Список литературы.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Приложение 5.
Введение


Заклиновка осуществляется таким образом, что призмы с радиальной и тангенциальной фиксацией чередуются по окружности статора. В ТГВ0 закрепление сердечника в корпусе статора жесткое, а сам корпус упруго крепится на фундаменте с помощью четырех групп тангенциальных пружин, установленных вертикально две группы пружин по бокам статора со стороны контактных колец и две группы со стороны турбины. Рнс. Заклиновка стяжных призм п пазах активной стали ТГВ0. Повреждения узлов подвески активной стали возникают при длительном воздействии повышенных вибрационных нагрузок. Как правило, основной причиной этого являются недостатки конструкции низкая изгибная жесткость спинки сердечника, недостаточная прочность элементов системы подвески активной стали, резонансные колебания сердечника и сопрягаемых с ним конструктивных элементов, недостаточная плотность сопряжения посадочных поверхностей стяжных призм и активной стали статора. Серьезные повреждения элементов крепления активной стали статора вследствие повышенной вибрации сердечника происходили на ряде турбогенераторов серии ТГВ мощностью МВт Рефтинской, Ставропольской, Череповецкой, Заинской ГРЭС . Усталостные разрушения сварных соединений и упругих элементов стяжных призм были зафиксированы на первых выпусках турбогенераторов типа ТВВ , изготовленных в период с по гг. Беловской, ТомьУсинской и Щекинской ГРЭС. Выявленные повреждения имели усталостный характер и, следовательно, не были связаны со статическими нагрузками от веса сердечника и электромагнитного момента. Как показали исследования, это явилось следствием того, что собственные частоты упругих элементов, измеренные на остановленной машине, оказались близки к частоте магнитных вибраций сердечника и составили 2 Гц, а так же недостаточной прочности упругих элементов. Здесь необходимо отметить, что до конца х годов система упругой подвески турбогенераторов как правило выполнялась из Ст. З , а в последствии для изготовления стяжных призм стала использоваться сталь типа СНМД с улучшенными прочностными характеристиками . Начальной стадией развития этого дефекта является ослабление прилегания стяжных призм, на которые набирается сердечник, к поверхности его спинки. Как правило, это происходит за счет осадки сердечника под действием собственного веса после его установки в горизонтальное положение, механического износа сопрягаемых поверхностей стяжных призм и поверхности спинки сердечника. ТВВ мощностью 0 МВт. На турбогенераторах типа ТГВ0 снижение плотности сопряжения стяжных призм со спинкой происходит так же вследствие ослабления встречных радиальных и тангенциальных клиньев, устанавливаемых между призмой и стенками паза в активной стали. Характерными признаками указанного дефекта являются низкочастотный продолжительный гул при ударном возбуждении ослабленной призмы и появление на поверхности спинки и теле стяжной призмы продуктов механического износа в виде краснобурой магнитной пыли рис. Рис. Продукты контактного износа на спинке сердечника статора ТВВ ст. Ирнклннской ГРЭС а н ст. ТЭЦ ОАО Мосэнерго б. Рис. Ослабленные распорные клинья на спинкс ТГВ0 ст. Новочеркасской ГРЭС, покрытые продуктами механического износа. В процессе эксплуатации генератора с течением времени зона ослабления за счет механического износа постепенно увеличивается и в результате стяжная призма может высвободиться целиком. Развитие данного дефекта при неблагоприятном стечении таких эксплуатационных факторов, как повышенные вибрации сердечника статора, недостаточная отстройка собственных частот сердечника и элементов системы его крепления от частот возмущающих воздействий и 0 Гц, а также работа генератора с ослабленным сопряжением сердечника и элементов его крепления в режимах с пониженной активной нагрузкой от номинального значения, приводит к нарушению целостности сварных соединений элементов системы крепления активной стали в корпусе статора, а в отдельных случаях к отворачиванию гаек и обрыву шеек стяжных призм, что представляет опасность и для обмотки статора рис.