13 Различная величина зазоров между валом и сегментами
генераторного подшипника.
14 Одностороннее магнитное тяжение между статором и ротором
генератора.
15 Неперпендикулярность плоскости пяты к оси вала агрегата.
16 Повышенная волнистость зеркальной поверхности диска
подпятника.
17 Увеличенные зазоры между втулкой и сегментами генераторного
подшипника.
18 Электрический небаланс ротора генератора.
19 Ослабление крепления верхней крестовины генератора.
20 Механический небаланс ротора генератора.
21 Работа агрегата в плохом гидравлическом режиме.
В алгоритме поиска неисправностей генератора на рисунке А1 приняты
следующие обозначения:
А - предупредительная верхняя уставка параметра;
В - предупредительная верхняя уставка параметра;
Hmpp - уровень масла в ванне подпятника;
Hmgp - уровень масла в ванне генераторного подшипника;
Tmpp - температура масла в ванне подпятника;
Тsrpp - средняя температура сегментов подпятника;
Тsrgp - средняя температура сегментов генераторного подшипника;
DTspp -разброс температуры сегментов подпятника;
DTs_mpp - разница температуры сегмента (-ов) подпятника и масла в
ванне до величины, не более чем 30 С;
DTsgp - разброс температуры сегментов генераторного подшипника;
Spp - биение зеркальной поверхности диска подпятника;
Spp_1 - оборотная составляющая биения зеркальной поверхности диска
подпятника;
45
Sgp - биение вала генератора;
Vibrgp_1 - горизонтальная вибрация верхней крестовины (корпуса
генераторного подшипника) с оборотной частотой;
Vibrpp - вертикальная вибрация нижней крестовины;
х.х. б.в. - режим холостого хода без возбуждения.
В верхней начальной части алгоритма на рисунке 1 рассматриваются
неисправности подпятника и генераторного подшипника, а затем – дефекты
более общего характера.
Проследим последовательность действия алгоритма. Понижение
уровня масла в ваннах подпятника (Hmpp) и генераторного подшипника
(Hmgp) свидетельствует о его утечке, испарении или разовом выбросе
(неисправности 1 и 2), а повышение уровня – о попадании воды в масло из-за
повреждения трубок маслоохладителей или из-за избыточного количества
масла в ваннах (неисправности 3 и 4).
Повышение средней температуры сегментов подпятника и
генераторного подшипника может быть вызвано ухудшением охлаждения
масла. В этом случае ему предшествует повышение температуры масла в
ванне (неисправности 5 и 6). Если вовремя устранена причина ухудшения
охлаждения масла (например, из-за уменьшения расхода охлаждающей воды
вследствие засорения фильтров, трубок или вследствие ошибочного
прикрытия вентиля), то заметного повышения температуры сегментов может
и не произойти.
Повышение средней температуры сегментов подпятника (Тsrpp) может
произойти из-за повреждения рабочей поверхности сегментов. При этом
температура масла заметно не изменится. В этом случае следует проверить
величину разброса температуры сегментов подпятника (DTspp). Если разброс
температуры сегментов не увеличился, значит, произошло ухудшение
состояния зеркальной поверхности диска подпятника или (и) рабочей
поверхности всех сегментов (неисправность 7). Если же разброс температуры
46
сегментов увеличился, - произошло заметное повреждение рабочей
поверхности одного или нескольких сегментов (обычно 2-х или 3-х). Это
неисправность 9.
Повышение средней температуры сегментов генераторного
подшипника без повышения температуры масла свидетельствует об
ухудшении состояния рабочей поверхности втулки или (и) рабочей
поверхности сегментов (неисправность 8).
Далее по алгоритму рассматривается разброс температуры сегментов
подпятника. Его повышение может быть вызвано тремя различными
неисправностями:
начавшимся повреждением рабочей поверхности отдельных
сегментов (упоминавшаяся выше неисправность 9); в этом случае
температура повреждённых сегментов будет значительно выше средней
температуры остальных сегментов и достигнет предельного
диагностического значения;
увеличением неравномерности нагрузки на сегменты подпятника
(неисправность 10), что может произойти из-за различного обмятия опорных
элементов: сферических головок опорных болтов, резьбы болтов, гнезд
тарельчатых опор;
разрушением одной или части тарельчатых опор и их выходом из
работы (неисправность 11); при этом температура сегментов с
повреждёнными тарельчатыми опорами снижается до значений, близких к
температуре масла в ванне (DTs_mpp ≤30 С).
Повышение разброса температуры сегментов генераторного
подшипника (DTsgp) может быть вызвано одной из следующих причин:
отставанием баббита от стального основания на части сегментов
(если сегменты облицованы баббитом, а не фторопластом);
различной величиной зазоров между сегментами и втулкой;
односторонним магнитным тяжением между ротором и статором генератора.
47
Для выяснения, какой из этих дефектов вызвал разброс температуры
сегментов генераторного подшипника, в соответствии с алгоритмом
необходимо провести измерения в режиме холостого хода без возбуждения.
Если разброс температур при переводе агрегата в режим холостого хода без
возбуждения заметно уменьшится, то причина в одностороннем магнитном
тяжении ротора к статору (неисправность 14). Если разброс температуры
сегментов сохранился, то причина в отставании баббита или в различии
зазоров (а значит и нагрузки) разных сегментов (неисправности 12 и 13).
Далее, в соответствии с алгоритмом анализируется биение зеркальной
поверхности диска подпятника. Повышенная величина биения зеркальной
поверхности диска подпятника (Spp) свидетельствует о появлении таких
неисправностей, как повышение волнистости зеркальной поверхности диска
подпятника, или об увеличении неперпендикулярности плоскости пяты к оси
вала агрегата. Для выявления того, какой из дефектов появился,
производится определение оборотной составляющей биения зеркальной
поверхности диска (Spp_1).
При преобладающей оборотной составляющей биения (Spp_1)
неисправность заключается в повышенной неперпендикулярности плоскости
пяты к оси вала агрегата (неисправность 15), при других составляющих – в
повышенной волнистости зеркальной поверхности диска подпятника
(неисправность 16).
Повышение биения вала генератора является признаком увеличения
зазоров между сегментами и втулкой в результате постепенного
равномерного обмятия опорных элементов или износа баббитовых
поверхностей сегментов (неисправность 17).
Нижняя часть алгоритма на рисунке А2 позволяет определить такие
неисправности генератора, как механический и электрический небаланс
ротора и ослабление крепления крестовины генератора. Признаком этих
неисправностей является повышение горизонтальной вибрации верхней
48
крестовины с оборотной частотой. Для выяснения, какая из неисправностей
имеется, измерения вибрации производятся в режиме холостого хода без
возбуждения, т.е. без электрических возмущающих сил. Если при этом
повышенной горизонтальной вибрации нижней крестовины не стало, то это
значит, что имеется электрический небаланс ротора генератора
(неисправность 18). Если и в режиме холостого хода без возбуждения
вибрация остается повышенной, то это свидетельствует о наличии
механического небаланса ротора и генератора (неисправность 20) или об
ослаблении крепления верхней крестовины (неисправность 19).
Повышение вертикальной вибрации нижней (грузонесущей)
крестовины-опоры подпятника (Vibrpp) свидетельствует о работе агрегата в
плохом гидравлическом режиме, вызывающем повышенные вертикальные
колебания ротора и агрегата в целом (неисправность 21). В дальнейшем, по
мере накопления опыта использования системы диагностирования,
вертикальная вибрация нижней крестовины (по размаху и по частотному
спектру) может служить для определения других неисправностей
гидроагрегата.
2.2.2 Алгоритм поиска неисправностей гидротурбины
В приложении Б, на рисунках Б1 и Б2 представлен алгоритм поиска
неисправностей турбины. В соответствии с этим алгоритмом определяются
следующие дефекты:
22 Засорение смазочных канавок или запирающего пояска турбинного
подшипника (ухудшение прохождения воды через подшипник).
23 Уменьшение расхода воды на смазку турбинного подшипника
(засорение фильтров и др.).
24 Повреждение уплотнения над турбинным подшипником
(уплотнения напорной камеры турбинного подшипника).
25 Износ запирающего пояска турбинного подшипника.
49
26 Ошибочная подача повышенного расхода воды на смазку
турбинного подшипника.
27 Износ или повреждение уплотнительных манжет верхних цапф
лопаток направляющего аппарата.
28 Появление трещины или отверстия на крышке турбины.
29 Снижение производительности средств откачки воды с крышки
турбины.
30 Повреждение уплотнений лопаток направляющего аппарата.
31 Увеличение зазоров в турбинном подшипнике.
32 Ухудшение состояния проточной части турбины.
33 Неравномерный подвод воды к рабочему колесу турбины из
спиральной камеры.
34 Гидравлический небаланс рабочего колеса турбины или
рассогласование поворота одной из лопастей рабочего колеса по отношению
к другим лопастям.
35 Механический небаланс рабочего колеса турбины.
В данном алгоритме также приняты следующие обозначения:
Qtp- расход воды на смазку турбинного подшипника;
Ptp - давление в камере турбинного подшипника;
Hvkt - уровень воды на крышке турбины;
tstop1 - длительность останова агрегата;
Vibrkt - вертикальная вибрация крышки турбины;
Vibrkt_5 - лопастная составляющая вертикальной вибрации крышки
турбины;
Vibrtp - горизонтальная вибрация корпуса турбинного подшипника;
В верхней части алгоритма на рисунке 2 рассматриваются
неисправности направляющего подшипника (резинового кольцевого на
водяной смазке). Алгоритм работает по принципу перебора вариантов
соотношения расхода воды на смазку подшипника и величины давления в
50
напорной камере турбинного подшипника. При снижении расхода и
повышении давления в камере определяется неисправность 22 – засорение
смазочных канавок или зазора между запирающим пояском и валом турбины.
При снижении расхода и снижении давления – неисправность 23 – засорение
фильтров подачи воды на смазку или другая причина уменьшения расхода
воды. При снижении расхода и неизменной величине давления –
одновременное появление двух вышеупомянутых неисправностей.
Повышение расхода воды на смазку турбинного подшипника
свидетельствует о трех возможных неисправностях турбинного подшипника:
повреждении уплотнения напорной камеры (уплотнения вала), износе или
прорыве запирающего пояска вкладышей турбинного подшипника или
ошибочной подаче повышенного расхода воды на смазку. Чтобы определить,
какая из этих неисправностей имеется, в соответствии с алгоритмом
проверяется давление в камере турбинного подшипника и уровень воды на
крышке турбины. При понижении давления и отсутствии повышения уровня
воды на крышке турбины – появилась неисправность 25 – износ
запирающего пояска. При понижении давления и повышении уровня воды на
крышке турбины - неисправность 24 – повреждение уплотнения вала. Если
при повышении расхода воды давление в напорной камере турбинного
подшипника также повышается, произошло ошибочное увеличение подачи
воды на смазку турбинного подшипника - неисправность 26.
Возможен (хотя и маловероятен) случай повышения расхода и
неизменная величина давления.
В этом случае имеет место одновременно: ошибочное увеличение
расхода воды на смазку и повышенный износ запирающего пояска, т.е.
одновременное действие двух неисправностей – 25 и 26.
Повышение уровня воды на крышке турбины может произойти
независимо от состояния уплотнения вала из-за появления одной из
следующих неисправностей:
51
износ или повреждение уплотнительных манжет верхних цапф
лопаток направляющего аппарата;
появление трещин или отверстий на крышке турбины;
снижение производительности средств откачки воды с крышки
турбины.
На рисунке Б1 эти неисправности обозначены соответственно цифрами
27,28,29.
Далее в соответствии с алгоритмом проверяется состояние уплотнений
лопаток направляющего аппарата. Ухудшение уплотнений лопаток
направляющего аппарата (неисправность 30) приводит к увеличению
протечек воды через закрытый направляющий аппарат. Об ухудшении
состояния уплотнений свидетельствует увеличение длительности останова,
т.е. увеличение времени от момента закрытия направляющего аппарата до
включения торможения в процессе останова агрегата.
Еще одна неисправность – 31 (увеличение зазоров в турбинном
подшипнике) определяется по увеличению биения вала турбины.
Нижняя часть алгоритма позволяет определить неисправности
проточной части турбины и рабочего колеса. Определение производится по
изменению параметров вибрации.
Увеличение вертикальной вибрации крышки турбины сверх
нормального значения (как правило, с высокой частотой) свидетельствует об
ухудшении состояния проточной части - неисправность 32. Это возможное
повреждение облицовки камеры рабочего колеса или сопрягающего пояса.
Определение частоты вибрации, характеризующей неисправность, и
допустимое значение размаха этой вибрации уточняется измерениями
вибрации в процессе эксплуатации - после ремонта, т.е. при хорошем
состоянии проточной части, и после длительного периода эксплуатации
перед ремонтом, т.е. при плохом состоянии проточной части.
52
Повышение высокочастотной вибрации крышки турбины в
вертикальном направлении может быть вызвано также переходом в плохой
гидравлический режим, что определяется также по увеличению вертикальной
вибрации нижней (грузонесущей) крестовины генератора (опоры
подпятника).
Далее по алгоритму уточняется изменение лопастной составляющей
вертикальной вибрации – 5-ой гармоники (частота 5,0 Гц). Увеличение
размаха лопастной составляющей вибрации свидетельствует о появлении
неравномерности подвода воды к рабочему колесу турбины - неисправность
33. Эта неравномерность возможна из-за местного засорения спиральной
камеры или из-за рассогласования открытия одной или нескольких рядом
расположенных лопаток направляющего аппарата.
Далее по алгоритму рассматривается горизонтальная вибрация корпуса
турбинного подшипника (Vibrtp). Ее увеличение может быть следствием ряда
неисправностей гидравлического или механического происхождения. В
данном варианте алгоритма система выдаёт диагноз о наличии
гидравлического или механического небаланса рабочего колеса турбины. Для
того чтобы определить, какая из неисправностей вызывает повышение
вибрации, необходимо провести специальные измерения в режиме
синхронного компенсатора или в режиме останова.
2.3 Выбор методов измерения параметров процессов
Подсистема вибродиагностики обеспечивает сбор параметров
вибрации (виброперемещения опорных конструкций гидроагрегата).
Подсистема включает в себя:
датчик вибрации: датчик ИВП-05-0,8/200 (5 шт.);
датчик биения вала: датчик ВК316ОС (5 шт.);
53
датчик биения зеркальной поверхности диска подпятника: датчик
ВК316ОС (1 шт.)
датчик оборотов: датчик ВК-317 (1 шт.);
Канал измерения формы ротора (1 шт.);
Клеммник сбора АЩУ(1 шт.);
Кабели в комплекте (1 шт.).
Расположение датчиков приведено в рисунках 8 и 9.
Рисунок 8 – Расположение точек измерения на генераторе
54