Диссертация (1024744), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Определение дефектов,связанных со старением материалов, износом поверхностей, проводится приостановленномТА,ноопасныесечениявалопроводаТА требуютпостоянного контроля. Анализ существующих систем показывает, что поуровню детализации, внедрения, технических возможностей и точности онимогут быть разделены на несколько основных групп.Во-первых, выделяется в отдельное направление параметрическая ирежимная диагностика, на базе которой строятся автоматизированныесистемысопровождениятехническогосостояниятурбоагрегатовивспомогательного оборудования.В работе [63] предложена ресурсосберегающая технология повышениянадёжности, живучести и продления срока службы турбогенераторов, воснове которой непрерывный контроль интенсивности износа активныхчастей генератора с помощью технических средств виброакустическогомониторинга.Восноверазработкилежитвозможностьизменения34параметров режима работы, не влияющих на выработку активной мощности,путём подбора оптимальных значения реактивной мощности и температурыохлаждающих сред на основе результатов виброакустического мониторинга.С технической точки зрения в основе лежит измерение и математическоемоделирование виброакустических колебаний статора [64].Применяемыевнастоящеевремяизмерительныесистемыидиагностические комплексы основаны преимущественно на контролевибрационного состояния, виброакустических измерениях [65-70].Применяемая на функционирующих турбоагрегатах и вспомогательномоборудованииконтрольно-диагностическаяаппаратуранедостаточноэффективна, так как не обладает необходимым метрологическим уровнем и необеспечиваетрешениеуказанныхвышезадач,аматематическоемоделирование не выявляет взаимосвязь между результатами измерений иконструктивными элементами объекта [29,31, 71].Средства и методы, применяющиеся при метрологическом обеспечениипроизводства и эксплуатации, обладают недостаточной точностью, то есть необеспечивают получение информации пригодной для принятия решений отекущем техническом состоянии турбоагрегатов и не гарантируют раннегопредупреждения об авариях.
По той же причине оказалось недостаточнойразрешающая способность средств измерений, не позволяющая различатьиндивидуальные особенности отдельных однотипных технических объектов,регистрироватьэволюциюизносаихконструктивныхэлементовидеградацию конструкционных материалов.Традиционныеметодыобнаруживаютобщийнедостатокприиспользовании в задачах диагностирования зарождающихся дефектовразличных узлов. Он связан с тем, что чувствительность результатовизмерений физических величин даже в группе одинаковых бездефектныхмеханизмов, как правило, превышает изменения, характерные для появлениязарождающихся дефектов.35Вибродиагностические системы, ориентированные на непрерывныйконтроль диагностических параметров конкретной машины, адаптируются крежимам работы и условиям эксплуатации на начальном этапе, когда можноопределитьбездефектныеизделия.Всовременнойотечественнойэлектроэнергетике, когда парковый ресурс ТА исчерпывается и необходиманадёжная аварийная защита, вибродиагностические параметры кардинальноизменились и нормативы, установленные на начальном этапе эксплуатации,сейчас не работают [72].Выполненныйанализпоказал,чтопроблемыдиагностикитурбоагрегатов ТЭЦ и ГРЭС, относящихся к циклическим машинам имеханизмам, определяются следующими результатами [29, 73]:1 Оценка вибросостояния крупногабаритных машин (в том числетурбоагрегатов), определение источников вибрации и максимальное еёустранение остаётся принципиально важной, но нерешённой задачей.2 Амплитудные методы получения информации не обеспечили вполной мере решение задач диагностики технического состояния ТА иаварийной защиты.3 Применяемые средства измерений имеют низкий или среднийметрологический уровень, не обеспечивающий получение информации длярешения задач мониторинга, диагностики и аварийной защиты ТА.4 Применяемыепрограммныеикомплексыхарактеристиксопровождающих(илипредлагаемыенеобеспечиваютмедленноэксплуатациюизмерительныеполучениеколичественноиинеобходимыхаппаратноустойчивыхизменяющихся),оценкитекущеготехнического состояния, деградации ТА и получения прогноза.5 Необеспеченополучениеиндивидуальныхколичественныххарактеристик ТА, позволяющих определить его текущее техническоесостояние.6 Не решена проблема математического моделирования сложных технических объектов.
Применяемые технические средства измерительного36контроля не обеспечивают построение математических моделей, адекватныхтехническому состоянию ТА, то есть не обеспечивается связь нанеобходимом уровне точности измерения между параметрами техническихобъектов и свойствами конструкционных материалов.Таким образом, на традиционных принципах не удалось создать эффективные компактные встроенные контрольно-диагностические системы ТА.Между тем, точность измерений в фундаментальных научных (и приэтом не только в лабораторных условиях) исследованиях опережает на многопорядков уровень точности, достигнутый в машиностроении.В то же время следует отметить целый ряд работ, результаты которыхпозволяют перейти к точечной диагностике и оценке параметров крутильныхколебаний турбоагрегатов электрических станций. [74 - 78]В основу фазохронометрического метода положен принцип измерениявременных интервалов между характерными этапами фазы рабочего цикла.Вариации параметров рабочего цикла формируются механическими иэлектромеханическими связями в механизме, а время как параметр входит вматематическое описание объектов и процессов, что говорит об егоуниверсальности.Цикличностькинематическихпараметровдвиженияэлементовмеханизма, их минимальный разброс при выполнении рабочего цикла идостигнутый метрологический уровень позволяют выявить устойчивые вовремени диагностические признаки и их индивидуальные количественныехарактеристики.Поэтомупоявиласьвозможностьсравненияработыустройства на различных стадиях эксплуатации, индивидуальной оценки текущеготехническогосостояния,деградациииостаточногоресурсаустройства.
Прецизионная точность измерения интервалов времени всочетании с математическим моделированием позволяет определять различные параметры объекта и использовать их для оценки функционирования,диагностики и аварийной защиты изделия.37Работы, выполненные в электроэнергетике, начиная с 1994 года понастоящее время (ТЭЦ-26, ТЭЦ-23 г. Москва МОСЭНЕРГО и ГРЭС-1 г.Сургут), показали, что экспериментальные исследования, в сочетании спрограммами обработки экспериментальных данных и математическими моделями в фазохронометрическом представлении позволяют решать широкийкруг задач в процессе эксплуатации ТА и других циклических механизмов:- автоматизированное выявление характеристик для ТА одного типа,сопровождающие их весь период эксплуатации;-автоматизированноевыявлениеиндивидуальныххарактеристиккаждого ТА и определение их эволюции в процессе эксплуатации ипостроение трендов и прогнозов на их основе.- исследование динамических, электромеханических, кинематических идругих процессов, формирующих работу ТА,- реализация систематического измерительного контроля электродинамических процессов в системе ротор-статор,- выполнение анализа работы ТА в переходных режимах, в том числе,при включении генератора во внешнюю сеть и его выключении;- регистрация внезапных быстропротекающих процессов в штатномрежиме работы ТА, вызванных экстремальными процессами во внешнейсети.
Данные воздействия значительно влияют на остаточный ресурсвалопровода и способствуют образованию трещин;- регистрация быстропротекающих процессов, не фиксируемыхштатным измерительным оборудованием (длительность менее 300 оборотов);- анализ и диагностика с применением вычислительного экспериментана базе многофакторной модели функционирования турбоагрегата;- оценка накопления усталости металла валопровода;- оценка воздействий внешней сети на работу и ресурс ТА;- реализация методики раннего обнаружения трещинообразования вопасных сечениях валопровода;38-дистанционноеобнаружениеискрениящёточногоаппаратагенератора;- измерение угла скручивания валопровода ТА в рабочем режиме;- оценка изменения конструкции и выбор рационального варианта,- измерение параметров крутильных колебаний валопроводов,- измерение параметров движения различных элементов механизмов вопорном времени (оценка синхронизма, скручивание вала),- разработка методов раннего диагностирования трещин в валах функционирующего ТАи другие.1.2.2.Задачиметрологическогосопровожденияциклическихобъектов машиностроения в области гидроэнергетикиВ области гидроэнергетики в части диагностических систем икомплексов сложилась следующая ситуация.
Наиболее распространеннымиявляются системы измерений, построенные на виброакустических принципахВсовременныхнеобходимыметодыобеспечивающиеобнаруженияусловияхиэксплуатациигидроэнергетикиинформационно-измерительныеоперативнуюзарождающихсяобъектоврегистрациюдефектовпроцессовсистемы,деградациифункционирующихиобъектов,обеспечивающих диагностику и аварийную защиту. [79,80]Остаётся нерешённой проблема информационного обмена междуэтапами жизненного цикла, особенно от этапа эксплуатации, где информацияминимизирована в целях снижения затрат, с разработкой и производством.Не обеспечена эффективная диагностика малооборотых и тихоходных механизмов, изделий точной механики, имеющих низкий уровень вибрации,высокооборотных систем с распределенной массой.Концепциямониторингажизненногоциклаосновногогидроэнергетического оборудования требует внедрения на всех этапахжизненного цикла гидроагрегатов.
Внедрение подобных подходов требует39непрерывной передачи информации в аналитический центр (например ОАО«РусГидро»).Измерительно-вычислительноесопровождениефазохронометрическоеИнформационно-метрологическоесопровождениенеобходимо для достоверных расчетных оценок технического состояния иостаточногоресурсаэлементовосновногогидроэнергетическогооборудования на всех этапах жизненного цикла объектов.
[81,82]В России (не считая малых) 88 гидроэлектростанций, на которыхустановлено 470 гидроагрегатов общей мощностью ≈ 47 млн. кВт. Тричетверти этих гидроагрегатов отработали более 30 лет и выработали свойморальный и физический ресурс. Они становятся объектами наиболеевероятных техногенных аварий. Пример тому катастрофа на СаяноШушенской ГЭС. Гидроагрегаты, установленные на ГЭС, России вводилисьв промышленную эксплуатацию интенсивно в 50-70 годы прошлогостолетия. Так же интенсивно они выходят и будут дальше выходить из строя.Можно отметить следующую тенденцию потери надёжности приэксплуатации гидроагрегатов ввиду старения и износа узлов (деталей)оборудования, это:- кавитационные разрушения закладных частей турбин в проточнойчасти;- повреждения электрических обмоток статоров главных генератора иполюсных катушек полюсных роторов вследствие слабой сопротивляемостиизоляционных материалов высокому напряжению и току;- конструктивные недоработки в парах трения-скольжения подпятника,направляющего аппарата ввиду применяемых материалов, которые могли вте времена предложить наша наука и промышленность;- неточность изготовления заводами – изготовителями валовой линиигидроагрегата, которая влекла за собой вибрацию, знакопеременные нагрузкина опорные узлы (детали) направляющих подшипников и, как следствие,разрушение последних, исправлять валовую линию пытались применениемпрокладок во фланцевом соединении валов, ступицы и диска подпятника;40- отсутствие инструментов для контроля геометрических размеров,установочных зазоров, отметок крупногабаритных деталей и другое;Отдельно следует отметить при возникновении дефектовоборудованииГЭСфакторыусталостногоизносаузловна(деталей)оборудования:-повреждениякамеррабочихколессвыломомоблицовок(фрагментов) и разрушением за облицовочного пространства;- повреждения рабочих колёс с отломом пера лопасти или разрушениемдеталей механизма поворота лопастей поворотно-лопастной турбины врезультате износа пар трения – скольжения;- односторонний износ рабочей поверхности вала турбины в районетурбинного подшипника и растрескивание, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
