Метод контроля сердечника статора мощного турбогенератора

Статья посвящена разработке автоматического метода и устройства для контроля прессовки сердечника статора мощного турбогенератора при сборке на заводе-изготовителе. Сердечник собирается и прессуется в вертикальном положении отдельными частями, на каждом этапе необходимо отслеживать места с ослабленной монолитностью. Неравномерность плотности спрессованности ведет к относительному смещению листов активной стали и потерям в железе, а также появлению и развитию дефектов (разрыхлению зубцов крайних пакетов, выкрашиванию фрагментов листов активной стали, местному замыканию листов и нагреву пакетов), что в итоге может стать причиной тяжелых аварий и выхода турбогенератора из строя. Существующие методы, в том числе автоматические, не позволяют выполнить качественный контроль. Предложенный авторами метод обнаружения мест с ослабленной монолитностью основан на автоматическом измерении удельного давления прессовки при деформации специальных контрольных проб. Разработано реализующее его устройство, представляющее собой кольцо, устанавливаемое на торцевую поверхность сердечника. В кольце равномерно размещены ячейки с контрольными пробами. Наибольшее уменьшение толщины пробы, вызванное наибольшим удельным давлением, соответствует наименьшему дефекту, и наоборот. В качестве преобразователя давления предлагается использовать плоскую металлическую мембрану и емкостный датчик с цифровым выходом. Рассчитаны и экспериментально проверены характеристики преобразователя. Обработка результатов измерения удельного давления осуществляется с помощью специального электронного блока. Разработанное устройство позволяет улучшить производительность труда при контроле сердечника, с большей достоверностью диагностировать дефекты и устранять их и в конечном счете повысить надежность турбогенератора и его долговечность.

1. Tavner, P. J. Core Faults in Large Generators / P. J. Tavner, A. F. Anderson // IEE Proceedings – Electric Power Applications. 2005. Vol. 152, Iss. 6. P. 1427–1439. https://doi.org/10.1049/ip-epa:20050102.

2. Kuznetsov, D. V. Investigation of Features of Localization of Defects of Stator Core Elastic Suspension Systems in High-Power Turbogenerators / D. V. Kuznetsov // Russian Electrical Engineering. 2015. Vol. 86, Iss. 10. P. 612–619. https://doi.org/10.3103/S1068371215100119.

3. Повреждаемость и контроль зубцовых зон запеченных крайних пакетов стали сердечников статоров турбогенераторов / А. В. Бутов [и др.] // Электрические станции. 2001. № 5. С. 41–48.

4. Кенсицкий, О. Г. Математическая модель совместного расчета электромагнитного поля и нагревов торцевой зоны мощного турбогенератора / О. Г. Кенсицкий, Д. И. Хвалин, К. А. Кобзарь // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 1. С. 37–46. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-1-37-46.

5. Хвалин, Д. И. Моделирование электромагнитного поля мощной электрической машины / Д. И. Хвалин, О. Г. Кенсицкий, К. А. Кобзарь // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 2. С. 130–142. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-2-130-142.

6. Zaitsev, Ie. O. Capacitive Distance Sensor with Coplanar Electrodes for Large Turbogenerator Core Clamping System / Ie. O. Zaitsev, A. S. Levytskyi, B. A. Kromplyas // IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), Apr. 16–18, 2019, Kiev. P. 644–647. https://doi.org/10.1109/ELNANO.2019.8783916.

7. Левицкий, А. С. Измерение хода тарельчатых пружин в силовых аккумуляторах сердечника статора турбогенератора с помощью емкостного сенсора / А. С. Левицкий, Е. А. Зайцев, К. А. Кобзарь // Приборы и методы измерений. 2018. Т. 9, № 2. С. 121–129. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-2-121-129.

8. Zaitsev, Ie. O. Hybrid Capacitive Sensor for Hydro- and Turbo Generator Monitoring System / Ie. O. Zaitsev, A. S. Levytskyi, B. A. Kromplyas // Proceedings of the International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES-17), Nov. 15–17, 2017, Kremenchuk. P. 288–291. https://doi.org/10.1109/MEES.2017.8248913.

9. Юхимчук, В. Д. Технология производства электрических машин / В. Д. Юхимчук. Харьков: Тимченко, 2006. 543 с.

10. Patil, A. Modeling a Virtual Prototype of Stator Core Lamination Assembly Device / A. Patil, S. Biswas // International Journal of Electrical, Electronics and Data Communication. 2013. Vol. 1, Iss. 10. P. 32–35.

11. Geddam, P. Developing a Virtual Prototype for Stacking Laminations in Stator Core of Turbogenerator Using Robot Simulation Software / P. Geddam, B. K. Barik // Journal of Material Science and Mechanical Engineering. 2015. Vol. 2, Iss. 5. P. 456–460.

12. Справочник по ремонту турбогенераторов / С. Е. Пузаков [и др.]; под общ. ред. Х. А. Бекова, В. В. Барило. М.: ИПКгосслужбы, ВИПКэнерго, 2006. 724 с.

13. Алексеев, Б. А. Определение состояния (диагностика) крупных турбогенераторов / Б. А. Алексеев. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2001. 152 с.

14. Stator Core Compressibility Test [Electronic resource]. Mode of access: https://www.slideshare.net/donaldsatrianistephen/stator-core-compr-test. Date of access: 28.05.2020.

15. Исследование вибромеханических характеристик пакета электротехнической стали и возможностей их использования для контроля прессовки сердечника статора турбогенератора / А. В. Григорьев [и др.] // Электротехника. 2003. № 8. С. 36–41.

16. Применение параметра поглощения энергии колебаний для контроля прессовки сердечников статоров турбогенераторов / А. В. Григорьев [и др.] // Электротехника. 2004. № 11. С. 16–19.

17. Способ диагностики состояния сердечника статора электрической машины: пат. 2223587 РФ, МПК HO2 K15/00, HO2 K15/02 / В. С. Шаронин, А. В. Полторадня. Опубл. 10.02.2004.

18. Створення нових типів та модернізація діючих турбогенераторів для теплових електричних станцій / Ю. В. Зозулін [та ін.]. Харків: ПФ «Колегіум», 2011. 228 с.

19. Контроль осердя статора потужного турбогенератора під час складання і пресування / В. Ф. Пінськой [та ін.] // Гідроенергетика України. 2020. № 1–2. С. 55–58.

20. Пристрій для контролю осердя статора потужного турбогенератора: заявка на патент України № а 2020 02912, МКИ H02 K 15/00 / А. С. Левицький [та ін.]. Опубл. 14.05.2020.

21. Андреева, Л. Е. Упругие элементы приборов / Л. Е. Андреева. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1981. 392 с.