Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів
Обґрунтовано переваги ємнісних сенсорів при застосуванні їх для контролю та діагностики потужних гідрогенераторів. Показано, що сенсори даного типу є перспективними пристроями, які широко застосовуються провідними світовими компаніями (зокрема VibrosytM, Канада). Наведено матеріали про розробки таки...
Збережено в:
| Дата: | 2010 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2010
|
| Назва видання: | Гідроенергетика України |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38752 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів / А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2010. — № 4. — С. 10-13. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-38752 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-387522012-11-22T12:11:01Z Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів Левицький, А.С. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Обґрунтовано переваги ємнісних сенсорів при застосуванні їх для контролю та діагностики потужних гідрогенераторів. Показано, що сенсори даного типу є перспективними пристроями, які широко застосовуються провідними світовими компаніями (зокрема VibrosytM, Канада). Наведено матеріали про розробки таких сенсорів в Інституті електродинаміки Національної академії наук України. 2010 Article Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів / А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2010. — № 4. — С. 10-13. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 1812-9277 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38752 621.313.322 uk Гідроенергетика України Інститут електродинаміки НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| spellingShingle |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Левицький, А.С. Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів Гідроенергетика України |
| description |
Обґрунтовано переваги ємнісних сенсорів при застосуванні їх для контролю та діагностики потужних гідрогенераторів. Показано, що сенсори даного типу є перспективними пристроями, які широко застосовуються провідними світовими компаніями (зокрема VibrosytM, Канада). Наведено матеріали про розробки таких сенсорів в Інституті електродинаміки Національної академії наук України. |
| format |
Article |
| author |
Левицький, А.С. |
| author_facet |
Левицький, А.С. |
| author_sort |
Левицький, А.С. |
| title |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| title_short |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| title_full |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| title_fullStr |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| title_full_unstemmed |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| title_sort |
підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| publishDate |
2010 |
| topic_facet |
Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/38752 |
| citation_txt |
Підвищення ефективності контролю та діагностики потужних гідрогенераторів за рахунок застосування ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів / А.С. Левицький // Гідроенергетика України. — 2010. — № 4. — С. 10-13. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. |
| series |
Гідроенергетика України |
| work_keys_str_mv |
AT levicʹkijas pídviŝennâefektivnostíkontrolûtadíagnostikipotužnihgídrogeneratorívzarahunokzastosuvannâêmnísnihvimírûvačívparametrívmehaníčnihdefektív |
| first_indexed |
2025-07-03T20:37:38Z |
| last_indexed |
2025-07-03T20:37:38Z |
| _version_ |
1836659569091149824 |
| fulltext |
Н А У К А — Н А У К О В О 3 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 4/2010, ISSN 1812�92771010
ЛИТЕРАТУРА
1. Васьковский Ю.Н., Гайденко Ю.А., Цывинский С.С. Оп#
ределение интегральных характеристик электрических ма#
шин методами теории электромагнитного поля // Електро#
техніка і електромеханіка. — 2006. — № 1. — С. 28—32.
2. Троицкий В.А., Ролик И.И., Яковлев А.И. Магнитодиэ#
лектрики в силовой электротехнике//Техника. — К.: — 1983.
— 207 с.
3. Поташник С.І., Васьковський Ю.М., Федоренко Г.М.
Підвищення надійності, рівня безпеки та ефективності
функціонування демпферних систем потужних гідрогенера#
торів//Гідроенергетика України. — 2009. — № 4. — С. 28#34.
4. Milojkovic Z., Ban D., Petrinic M., Studir J., Polak J.
Application of magnetic wedges for stator slots of hydrogenera#
tors // 2010 CIGRE SESSION, SCA1, A1#101, Croatia
5. Васьковский Ю.Н., Гайденко Ю.А. Применение поле#
вого анализа для усовершенствования конструкции тяговых
асинхронных двигателей // Електромашинобудування та
електрообладнання. — 2006. — Вип.67. — С. 88—94.
© Чумак В.В., Федоренко Г.М., Гайденко Ю.А., 2010
�
СС
воєчасне виявлення дефектів у процесі
роботи гідрогенератора дозволяє знач#
но підвищити надійність його роботи,
знизити час простоїв і зменшити витрати, пов'я#
зані з ремонтом. За високої ефективності контро#
лю стає можливим перехід від планових ремонтів
до ремонтів згідно фактичного стану генератора,
що все частіше застосовується за кордоном.
Потрібно враховувати, що задача вибору опти#
мального комплексу параметрів для контролю
стану машини під час роботи досить складна. З
одного боку, необхідно виявити якомога більшу
кількість імовірних дефектів, а з іншого боку —
вибрати найбільш ефективні методи контролю з
багатьох, що застосовуються, керуючись еко#
номічно доцільними витратами.
Мета даної роботи — привернути увагу заці#
кавлених організацій і підприємств до ємнісного
методу вимірювання параметрів механічних де#
фектів у великих електричних машинах, який є
одним із найбільш перспективних на сьогодніш#
ній день.
Як відомо, особливе місце серед більшості
дефектів генераторів (машин) займає контроль
вібрації основних вузлів. Вимірювання вібрації і
похідних від неї величин входить в усі сучасні си#
стеми контролю стану і програми обстеження.
Однак контроль лише вібраційних параметрів
дозволяє виявити далеко не всі можливі дефекти
різних вузлів гідрогенератора [1, 2]. У роботі [1]
наводиться оцінка ефективності вимірювання па#
раметрів вібрації для виявлення механічних де#
фектів, відшукання їхнього місця та прогнозуван#
ня розвитку в часі (Табл. 1). Як видно з таблиці,
ефективність практично ніколи не буває рівною
100 % і коливається в межах (залежно від типу де#
фекту) від 20 до 80 %.
Тому для одержання вищої вірогідності у ви#
явленні механічних дефектів в сучасні універ#
сальні системи вібраційного контролю включа#
ють спеціальні сенсори, за допомогою яких одер#
жують додаткову інформацію про параметри де#
фектів.
Взагалі слід зазначити, що зазначені в Табл. 1
механічні дефекти не є єдиними, що можуть бути
виявленими вібраційним контролем. Крім де#
фектів конструкції за допомогою вимірювання
параметрів вібрації виявляються виткові зами#
кання в обмотці ротора, несиметричність в схемі
обмоток, зменшення спресованості осердя, ослаб#
лення кріплення обмоток у пазу і лобових части#
нах та інші.
Однією з перших універсальних систем вібра#
ційного контролю стану гідроагрегату з додатко#
вими сенсорами є система V1MOS (Vibration
Monitoring System), розроблена в 90#х роках ми#
нулого століття у шведському відділенні компанії
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ КОНТРОЛЮ
ТА ДІАГНОСТИКИ ПОТУЖНИХ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ
ЗА РАХУНОК ЗАСТОСУВАННЯ ЄМНІСНИХ ВИМІРЮВАЧІВ
ПАРАМЕТРІВ МЕХАНІЧНИХ ДЕФЕКТІВ
ЛЕВИЦЬКИЙ А.С., канд. техн. наук,
Ін#т електродинаміки НАН України, м. Київ
УДК 621.313.322
Обґрунтовано переваги ємнісних сенсорів при застосуванні їх для контролю та діагностики потужних гідро3
генераторів. Показано, що сенсори даного типу є перспективними пристроями, які широко застосовуються
провідними світовими компаніями (зокрема VibrosytM, Канада). Наведено матеріали про розробки таких сенсорів
в Інституті електродинаміки Національної академії наук України.
Гідроенергетика України, 4/2010, ISSN 1812�9277 1111
Н А У К А — Н А У К О В О 3 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
ABB (ASEA#Brown Boveri Ltd.)
для ГЕС Швеції. Система поряд з
сенсорами вібрацій містить без#
контактні сенсори переміщення
напрямних підшипників по осях
X і Y, сенсори переміщення
підп'ятників, а також сенсори
контролю повітряного зазору
між статором і ротором [1].
Для контролю генераторів
певного типу, що використову#
ються на ГЕС Itaipu (границя
Бразилії й Парагваю), швей#
царським відділенням того ж
концерну ABB розроблена систе#
ма MONDIG (Monitoring and
Diagnose). Використання систе#
ми дає можливість ефективно
визначати дефекти на ранній
стадії їх розвитку за допомогою
сенсорів, які контролюють ме#
ханічні величини в різних місцях
агрегата. Поряд з сенсорами
вимірювачів параметрів вібрації
це є сенсори переміщення вала,
сенсори переміщення корпуса
статора, сенсори переміщення
підшипників, сенсори кліренса
турбіни [1, 3].
У Російській Федерації
найбільш відомою є "Стационарная система виб#
роконтроля, мониторинга и диагностики гидроаг#
регатов "АЛМАЗ#7010#ГЭС", розроблена ООО
"ДИАМЕХ 2000" (м. Москва). Система містить
високочутливі сенсори абсолютного вібропе#
реміщення типу РА#059, струмовихрові сенсори
биття вала типу СИЭЛ 1662, ємнісні сенсори
повітряного зазору та магнітострикційні сенсори
ослаблення пресування осердя статора [4, 5].
Найбільш універсальним комплексом безпе#
рервного контролю на сьогоднішній день є систе#
ма моніторингу стану вузлів гідрогенератора
ZOOM (Zero Outage On#line Monitor), розробле#
на компанією VibroSystM Inc. (Канада) [6]. Ком#
панія VibroSyst є світовим лідером у сфері розро#
бок і виробництва унікальних технологій (вклю#
чаючи широкий вибір спеціальних сенсорів) для
діагностики і моніторингу великих обертових
електричних машин. Діагностичне устаткування
компанії використовується на багатьох ГЕС де#
сятків країн світу.
Параметри механічних дефектів в ZOOM ви#
мірюються з використанням:
# системи вібраційного контролю Vibra#
WatchTM (Vibration Monitoring System) [7];
# системи контролю повітряного зазору
AGMSR (Air Gap Monitoring System) [8];
# системи вимірювання параметрів вібрації
статора FOASBV (End#winding Vibration Monito#
ring System and Stator Vibration Monitoting
System) [9];
# приладу для вимірювання кліренсу турбіни
BTCTM (Turbine Blade Clearance) [10].
Особливістю вимірювання параметрів ме#
ханічних дефектів в ZOOM є те, що первинні пе#
ретворювачі (сенсори), які використовуються під
час вимірювання, розроблені спеціально для за#
стосування у великогабаритному потужному
обертовому устаткуванні (гідрогенераторах, тур#
богенераторах та електродвигунах). Як правило,
це сенсори, розроблені з використанням оптично#
го, ємнісного і струмовихрового методів вимірю#
вання.
Слід зазначити, що особлива увага в компанії
VibroSystM приділяється впровадженню ємніс#
них технологій вимірювання, що беруть початок з
1986 р., коли була розроблена і впроваджена пер#
ша система вимірювання повітряного зазору
AGMS з ємнісним сенсором. Надалі модельний
ряд ємнісних сенсорів зазору компанії VibroSystM
Дефекти
Можливість
виявлення
дефекту
за допомогою
вимірювання
вібрацій, %
Можливість
визначення
місця
дефекту, %
Можливість
прогнозуання
часу розвитку
дефекту, %
Розбалансування 100 75 75
Неспіввісність вала 90 90 65
Нестабільність осі 100 75 75
Дефекти напрямних підшипників 75 75 50
Нерівномірність повітряного зазору 80 80 50
Дефекти ущільнень 80 30 25
Незакріплені частини ротора 70 50 50
Ушкодження редуктора 80 80 30
Кавітація в турбіні 50 100 20
Несиметрія турбіни 80 80 30
Відхилення форми ротора 80 80 60
Структурні резонанси 60 30 20
Ослаблення опірних болтів 70 60 30
Порушення у водопідведенні 30 20 20
Тріщини в роторі 50 50 20
Забруднення лопаток турбіни 30 25 25
Дефекти опорних підшипників 70 60 40
Крутильні резонанси 65 45 40
Гідравлічні пульсації 70 50 30
Таблица 1. Експертна оцінка можливості виявлення різних дефектів
гідроагрегата за допомогою вимірювання параметрів вібрації
Н А У К А — Н А У К О В О 3 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
Гідроенергетика України, 4/2010, ISSN 1812�92771212
був розширений, і зараз серійно випускаються
сенсори типів VM 3.2, VM 3.1, VM5.0, VM 6.0 [8].
Перші три відрізняються діапазоном вимірюван#
ня, а останній тип — VM6.0 — має зменшені габа#
рити.
В 1991 р. компанією VibroSystM була розроб#
лена і впроваджена система вимірювання вібрації
стрижня статора в пазу, в якій використано
ємнісний сенсор типу SBV#3.14 [9].
В останні роки в компанії було проведено ком#
плекс досліджень зі створення ємнісного сенсора
радіального биття вала гідрогенератора, у резуль#
таті чого були розроблені сенсори типу PCS#102,
PCS#202#R, PCS#200E, PCS#302, PCS#304, конст#
рукція яких і метод перетворення вимірювально#
го сигналу дає можливість їхнього використання
під час роботи генератора.
Всі ємнісні сенсори, які розробила та застосо#
вує компанія VibroSystM, захищені патентами.
Увага, яка приділяється ємнісним сенсорам в
компанії VibroSystM, пояснюється тим,
що такі сенсори мають ряд істотних пе#
реваг у порівнянні з іншими типами сен#
сорів. Ці сенсори не сприйнятливі до
впливу потужних електромагнітних
полів, а діапазон їхніх робочих темпера#
тур визначається лише стійкістю ма#
теріалів, що застосовуються. Сенсори
легко піддаються розрахунку та відтво#
ренню (в тому числі у масовому і
серійному виробництві), нескладні у ви#
готовленні і налагодженні. Крім цього,
сенсори прості за конструкцією, виго#
товляються з недорогих матеріалів.
Різноманіття конструктивних особливо#
стей, форм і розмірів ємнісних сенсорів
дозволяє пристосувати їх до викорис#
тання в різних місцях електричної ма#
шини.
Ємнісні вимірювачі мають принци#
пово лінійну залежність "вхід—вихід".
Вторинні перетворювачі для сенсорів
можуть бути в достатньому ступені
уніфіковані і розроблені на базі сучас#
них інтегральних мікросхем.
Роботи зі створення ємнісних
вимірювачів параметрів механічних де#
фектів великих електричних машин ве#
дуться і в Україні. Одне із провідних
місць у цьому напрямку займає Інститут
електродинаміки Національної академії
наук України. У відділі електричних і
магнітних вимірювань Інституту в ре#
зультаті багаторічних досліджень були
досягнуті значні успіхи в галузі точного
вимірювання комплексних величин, у
тому числі малих і надмалих ємностей на тлі
значних паразитних ємностей. Були також прове#
дені глибокі дослідження впливу на точність
вимірювання основних похибок, які викликані
неточністю виготовлення та складання сенсорів.
Все це дало можливість створити сучасні, конку#
рентоспроможні ємнісні вимірювачі параметрів
механічних дефектів в потужних електричних ма#
шинах.
Науково#дослідні роботи в галузі вищеназва#
них вимірювачів виконувались в Інституті в рам#
ках виконання державних програм і договорів з
підприємствами в напрямку створення:
# ємнісного вимірювача повітряного зазору
між ротором і статором;
# ємнісних сенсорів для контролю стану спре#
сованості осердя статора;
# ємнісних сенсорів стану стиків складеного
статора;
Рис. 1. Схема розміщення на вертикальному гідрогенераторі ємнісних сенсорів
для вимірювання параметрів механічних дефектів: 1 — сенсори повітряного
зазору між ротором і статором; 2 — сенсори контролю стану стиків складеного
статора; 3 — двопараметрові сенсори вимірювання зусилля пресування, які
встановлюються всередині осердя; 4 — сенсори радіального биття вала; 5 —
сенсори вимірювання зусилля пресування, які встановлюються під стяжні
гайки осердя.
Гідроенергетика України, 4/2010, ISSN 1812�9277 1313
Н А У К А — Н А У К О В О 3 Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І
# ємнісного вимірювача радіального биття вала;
Результати досліджень були опубліковані в
багатьох роботах, основними з яких є [11 — 15].
Декілька вимірювачів захищені патентами Ук#
раїни. Використовуючи результати досліджень,
можна створювати як універсальні вимірювачі,
так і прилади, призначені для машин конкретного
типу. Прикладами впровадження можуть служи#
ти експериментальні зразки ємнісного вимірюва#
ча повітряного зазору для капсульних гідрогене#
раторів типу СГК 538/160 — 70М Київської ГЕС
[11, 12], а також ємнісного вимірювача зусиль у
стяжних ребрах статора генератора типу ТВВ#
220#2АУ3 Кольської АЕС [13].
На Рис. 1 показана схема вертикального
гідрогенератора, де позначено місця встановлен#
ня деяких ємнісних сенсорів контролю пара#
метрів дефектів машини.
Крім використання в складі систем безпе#
рервного віброконтролю, запропоновані ємнісні
вимірювачі можна використати як окремі контро#
люючі пристрої, що містять первинні вимірю#
вальні перетворювачі і електронний блок оброб#
ки та індикації сигналів. Під час періодичного
контролю стану машини можна за допомогою од#
ного переносного електронного блока вимірюва#
ти параметри сенсорів одного типу, що встанов#
лені на ряді однакових машин.
ЛІТЕРАТУРА
1. Алексеев Б.А. Определение состояния (диагностика)
крупных гидрогенераторов. — М.: Изд#во НЦ ЭНАС, 2002. —
144 с.
2. А.Е. Александров, Е.В. Гущин, В.Б. Кулаковский и др. Об#
наружение дефектов гидрогенераторов /Под ред. Л.Г. Мами#
конянца и Ю.М. Элькинда. — М.: Энергоатомиздат, 1985. —
232 с.
3. ГЭС Itaipu на границе Бразилии и Парагвая.
h t t p : / / p h o e n i c x c o n t a c t . r u / s i g n a l # l e v e l #
matching/246_7819.htm.
4. Стационарная система виброконтроля, мониторинга
и диагностики гидроагрегатов "АЛМАЗ#7010#ГЭС".
http://www.diamech.ru/almaz_ges.html.
5. Трунин Е.С., Скворцов Е.Б. Эксплуатационный кон#
троль технического состояния агрегатов // Электрические
станции. — 2010. — № 6. — С. 38 — 45.
6. On3line Monitoring of Hydro Generating Units for
Optimized Operation and Maintenance.
http://www.vibrosystm.com/pdf/ZOOM_E.PDF.
7. VibraWatchTM — Vibration Monitoring System.
http://www.vibrosystm.com/en/vibra_e.html.
8. AGMSR — Air Gap Monitoring System.
http://www.vibrosystm.com/en/agmm_e.html.
9. Системы измерения вибрации обмотки статора.
http://www.vibrosystm.com/pdf/FOASBV_R.pdf.
10. Turbine clearance Measurement. Underwater Proximi#
ty Probe. http://www.vibrosystm.com/en/btc_e.html.
11. Патент на винахід №86524 Україна, МПК G01B
7/14, G01R 27/26. Спосіб вимірювання повітряного зазору між
статором і ротором в гідрогенераторі та пристрій для його ре#
алізації / Поташник С.І., Вощинський К.В., Грубой О.П., Ле#
вицький А.С., Неболюбов Є.Ю., Новік А.І., Федоренко Г.М.,
Шофул А.К.. — 2007 12431; заяв. 09.11.2007; опубл. 27.04.
2009, Бюл. №8.
12. Левицький А.С., Новік А.І., Неболюбов Є.Ю. Створен#
ня ємнісного вимірювача повітряного зазору між ротором та
статором в потужних гідрогенераторах // Праці ІЕД НАНУ.
— Збірник наук. праць. — Вип. № 26. — 2010. — С. 54—62.
13. Левицький А.С., Федоренко Г.М. Датчики для
вимірювання зусилля пресування осердя статорів гідро#і
турбогенераторів //Гідроенергетика України. — 2009. — № 4.
— С. 35 — 39.
14. Левицький А.С., Архіпова Л.В. Ємнісний датчик для
контролю стиків активної сталі статора гідрогенераторів //
Гідроенергетика України. — 2008. — № 4. — С. 8 —11.
15. Левицкий А.С., Новик А.И. Оценка погрешности изме#
рения емкостными датчиками биений валов электрических
машин // Техн. електродинаміка. — 2010. — № 4.— С. 66 — 70.
© Левицький А.С., 2010
�
|