Тема: «Диагностирование судовых синхронных генераторов»

Лекция

Тема: «Диагностирование судовых синхронных генераторов»

Вопрос 1 Параметры, характеризующие ТС СГ

В процессе эксплуатации судовых генераторов необходимо периодически оценивать их техническое состояние.

Основными параметрами, характеризующими техническое состояние (ТС) судового электрооборудования, в том числе и синхронных генераторов (СГ), являются следующие:

- сопротивление изоляции токоведущих частей относительно корпуса, характеризующее ТС изоляции;

- ток, характеризующий ТС токоведущих частей СГ;

- температура, токоведущих и изоляционных частей, корпусов, подшипников характеризующая соответствие реальных условий эксплуатации и тока нагрузки расчётным, а также состояние средств охлаждения.

Дополнительными параметрами, характеризующими ТС СГ, являются:

- напряжение, активная мощность и частота, характеризующих не только ТС СГ, но и средств регулирования этих параметров;

- сопротивление токоведущих частей обмоток СГ;

- вибрация, свидетельствующая о нарушении центровки, неуравновешенности вращающихся частей;

- высокочувствительные ударные импульсы, характеризующие ТС подшипниковых узлов и их смазки при работающих подшипниках качения;

- некоторые другие механические и электрические параметры (зазоры, потенциалы, нажатия и др) в СГ.

Перечисленные основные и дополнительные параметры измеряются при инструментальном контроле стационарными или переносными средствами измерения, а также специальными средствами технического диагностирования.

Эти измерения должны проводиться в соответствии с методиками измерений, изложенными в ГОСТ 183-74, 11828-86, и 14965-80.

Нормы или рекомендуемые значения инструментально контролируемых параметров ТС содержатся в Правилах Регистра, Руководстве по наблюдению за судами в эксплуатации, Правилах технической эксплуатации, технической документации и в другой нормативной и справочной литературе.

Тепловизоры фирмы NEC

Применяются для измерения и наблюдения распределения температуры на поверхности объектов в реальном времени в целях обнаружения дефектов и неисправностей ‘электрооборудования, эффективности работы теплообменников и охладителей, трубопроводов, определения границ загрязнений.

Индикатор дефектов трехфазных обмоток ИДО-05

ИДО-05 - это портативный прибор, предназначенный для контроля трехфазных обмоток электродвигателей. Внешний вид прибора представлен на рис.2.3

Рис.2.4 Внешний вид прибора

Прибор обеспечивает обнаружение:
- замыканий между отдельными витками фазы;
- замыканий между фазами;
- замыканий обмотки на корпус;
- обрыва обмотки;
- неправильности соединения схемы обмотки.
ИДО-05 легко и быстро выявляет дефекты - без демонтажа и разборки машины.
Принцип действия прибора основан на сравнении полных сопротивлений фаз обмотку при подаче на обмотку зондирующего высокочастотного сигнала.

Принцип работы индикатора:- при проверке обмотки на наличие междувитковых замыканий, обрыва проводников и на правильность соединения схемы сравниваются полные сопротивления двух фаз обмотки при подключении к ним генератора высокочастотного стабилизированного тока. При наличии дефектов полные сопротивления фаз обмотки и соответственно токи в них будут различными;
- при проверке состояния изоляции обмоток относительно корпуса машины и между обмотками подается на обмотку напряжение постоянного тока и контролируется ток утечки. Технические данные: - высокая чувствительность к дефектам до одного короткозамкнутого витка в фазе;
- стрелочная индикация;
- рабочее положение прибора - произвольное;
- самоконтроль работоспособности;
- малый вес (до 1,0 кг) и габариты (210х80х50);
- питание автономное от блока питания, состоящего из 6 аккумуляторов Д-0,26 Д

со встроенным зарядным устройством;
- малая потребляемая мощность - до 0,9 Вт.

Вопрос 6 Параметры вибрации

Вибрация электрических машин вызывается неуравновешенностью вращающихся частей, механическими неисправностями или причинами электромагнитного характера.

Показатели вибрации электрических машин (амплитуда, виброскорость, виброускорение) периодически измеряют переносными приборами. Контроль вибрации работающих генераторов при их ТИ выполняют на ощупь с последующим (при необходимости) измерением переносным прибором.

Вибрации могут быть уменьшены лишь различными конструктивными мероприятиями.

Во многих случаях можно легко определить, является ли вибрация следствием неуравновешенности, механической неисправности или электромагнитных явлений. Рассмотрим в качестве примера один из способов установления причины повышенной вибрации генератора.

. Генератор возбуждают до номинального напряжения при номинальной скорости вращения. Если при отключении двигателя от сети или при снятии возбуждения с генератора вибрации исчезают, то можно считать, что они вызываются электромагнитными причинами.

Определение частоты вибрации также часто помогает выявить ее причину. Овальность шеек вала вызывает вибрации двойной частоты вращения. Если причиной вибрации является «масляное биение», то частота вибрации при этом меньше половины частоты вращения. Неуравновешенность вращающихся частей вызывает вибрацию с частотой вращения.

Вибрацию машины оценивают по размахам вибрации подшипников. Принято измерять размах вибрации подшипника в трех взаимно перпендикулярных направлениях: 1) вертикальном — на крышке, над осью вращения; 2) горизонтальном — по разъему, против середины вкладыша и 3) осевом — по разъему, по возможности ближе к оси вращения.

Вибрацию измеряют вибрографами или виброметрами. При скорости вращения ротора (якоря) до 500 об/мин можно измерять вибрацию индикатором часового типа.

Вредное влияние вибрации на надежность машины и сооружений возрастает с повышением частоты, поэтому допустимая вибрация машин должна уменьшаться с повышением скорости вращения вала.

Предельно допустимые значения параметров собственной вибрации генераторов (размах вибрации и соответствующие значения виброскорости на основной частоте) зависят от частоты вращения (табл. 2.2).

Таблица 2.2. Предельно допустимые значения параметров собственной вибрации электрических машин

 

Частота вращения электрических мин—1 машин,	<500
Основная частота вибрации, Гц	8,3		12,5	16,7
Размах (двойная амплитуда коле­баний) на основной частоте, мм	0,16	0,14	0,12	0,10	0,09	0,05
Виброскорость на основной те, мм/с часто-	Не более 7-9	Не более 5-7

 

Техническое состояние генератора оценивается как неудовлетворительное, если вибрация превышает предель­но допустимые значения.

В качестве прибора для контроля вибрации и динамической балансировки роторов генераторов может быть предложен к применению - ИБР-01

 

Индикатор балансировщик роторов вращающихся машин ИБР-01

ИБР-01предназначен для контроля вибрации вращающихся машин, динамической балансировки их роторов в собственных подшипниках и обеспечивает: - оценку интенсивности вибрации машины; - определение параметров (виброскорости и частоты вращения), необходимых для расчета величины корректирующей массы; - указание места установки корректирующей массы. ИБР-01 предназначен для предприятий, эксплуатирующих или ремонтирующих вращающиеся машины с жестким ротором с частотой вращения от 300 до 15000 об/мин. Принцип работы индикатора: При контроле вибрации принцип работы индикатора основан на сравнении среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости с пороговыми значениями. При этом индикатор показывает ближайшее пороговое значение, недостигнутое виброскоростью. При балансировке ротора принцип работы индикатора состоит в определении виброскорости (СКЗ), частоты вращения и указании лучом встроенного стробоскопа места установки корректирующей массы. Технические характеристики: 1) контролируемый параметр при оценке интенсивности вибрации машины виброскорость (среднеквадратичное значение); 2) динамический диапазон, мм/с 0,28-112; 3) частотный диапазон, Гц 10-1000; 4) индикация жидкокристаллическая (2 строки по 8 символов); 5) указание места установки корректирующей массы лучом встроенного стробоскопа, синхронизированного вибросигналом; 6) питание автономное или от внешнего блока питания; 7) напряжение питания, В, 7,2 (-1,2 + 1,6); 8) потребляемая мощность, Вт, не более 1,2; 9) габаритные размеры, мм 205x80x50; 10) масса, кг, не более 0,5; 11) рабочее положение произвольное; 12) параметры внешнего блока питания: - номинальное постоянное напряжение на выходе, В 8; - номинальный ток на выходе, мА 300; - номинальное переменное напряжение на входе, В 220.

 

Зазоры и смещения

Периодические измерения различных зазоров, продольного смещения вала (ротора), эксцентриситета (биения колец), давления щеток на контактные кольца в генераторах выполняют щупами и индикаторами.

Допустимые отклонения величин воздушных зазоров и смещения вала в осевом направлении в подшипниках скольжения электрических машин регламентированы Руководством по техническому наблюдению за судами в эксплуатации Регистра. Допустимые значения биения и износа колец, давления щеток, и прочих механических и электрических характеристик генераторов определяют по технической документации заводов-изготовителей, ПТЭ СТС и справочной литературе.

Для контроля ТС СГ рекомендуется использовать (при наличии) соответствующие средства технической диагностики.

Измерение зазоров между ротором и статором. Измерение зазора производят щупами длиной 250 мм, состоящими из набора калиброванных пластин, или же при больших за­зорах (в турбогенераторах) специальным щупом. При измерениях щуп должен соприкасаться со сталью статора (полюсов) и ротора (якоря), не попадая на пазовый клин или бандаж. При работе необходимо следить за тем, чтобы места измерений и поверхность щупа были чистыми.

Зазор измеряют с обеих сторон машины в нескольких точках, обычно в четырех, сдвинутых относительно друг друга на 90°. В машинах большого диаметра измерение производят в шести или восьми точках. В машинах постоянного тока и в явнополюсных синхронных машинах измерения производят под серединой каждого полюса. Измеряют 3—4 раза, каждый раз поворачивая ротор или якорь на 90°. Средним зазором в каждой данной точке является среднее арифметическое всех полученных значений в данной точке.

Если при указанных измерениях во всех точках получаются зна­чительные отклонения в величине зазоров при различных положениях ротора, то необходимо проверить совпадение осей и цилиндричность поверхностей статора и ротора.

Средним зазором в машине является среднее арифметическое значение всех измеренных зазоров. Наибольшие отклонения от среднего зазора имеют место в точках совмещения наибольшего радиуса статора с наименьшим радиусом ротора и наименьшего радиуса статора с наибольшим радиусом ротора

Регулировку зазора между ротором и статором производят, изменяя толщину и количество прокладок под лапами статора и передвигая статор по горизонтали. При монтаже иногда статор опускают на 0,2—0,3 мм, но в пределах допустимых отклонений, для получения внизу несколько большего зазора.

Наибольшие отклонения измеренных зазоров не должны превышать (по данным завода «Электросила») следующих величин:

измеренный наименьший зазор, мм до 0,5 допустимое отклонение. +10%

измеренный средний зазор, мм.... от 0,6 до 10 то же +10%

измеренный средний зазор, мм от 10 до 20 то же ±1 мм

измеренный средний зазор, мм больше 20 то же ±5%

Измерение зазоров в подшипниках. Измерение зазора между верхней половиной вкладыша и шейкой вала обычно производят при помощи свинцовой проволоки диаметром порядка 1,0 мм и длиной 40—50 мм. Кусочки проволоки укладывают на плоскости разъема нижней половины вкладыша с обеих сторон, а также на вал. Затем, установив верхнюю половину вкладыша и крышку подшипника, затягивают болты, в результате чего проволочки сплющиваются. По их толщине, измеренной микрометром, определяется верхний зазор между шейкой вала и верхней половиной вкладыша.

Между крышкой подшипника и верхним вкладышем зазор не должен превышать 0,05 мм. Он может быть определен при помощи таких же отрезков свинцовой проволоки, укладываемых между крышкой подшипника и верхним вкладышем.

Зазоры в подшипниках должны соответствовать данным завода-изготовителя. На тот случай, когда эти данные не могут быть получены, ниже приводятся некоторые руководящие соображения.

При определении необходимой величины зазоров следует иметь в виду, что согласно гидродинамической теории смазки при увеличении зазора против требуемого для заданных условий работы уменьшается подъемная сила масляного клина, уменьшается также толщина смазочного слоя. Это сокращает нагрузочную способность подшипника и увеличивает потери на трение. Поэтому при небольших скоростях шеек, т. е. в тихоходных машинах, зазор делают меньшим, чем в быстроходных, так как в этом случае для получения необходимой подъемной силы масляного клина необходим меньший зазор, причем чем больше нагрузка шейки, тем зазор должен быть относительно меньше. При больших скоростях шеек условия для образования масляного клина более благоприятны, и поэтому зазоры в быстроходных машинах могут быть сделаны болыпими, чем в тихоходных.

Зазоры в шарико- и роликоподшипниках измеряют при помощи щупа. Для этого пластинку щупа вводят между телами качения и наружным кольцом подшипника в ненагруженной зоне.

Зазоры для валов диаметром до 25, до 100 и свыше 100 мм не должны быть выше, соответственно, 0,1, 0,2 и 0,3 мм.

Новые шарико- и роликоподшипники имеют для валов диаметром до 100 мм и более 100 мм зазоры, соответственно, от 0,01 до 0,10 мм и от 0,06 до 0,30 мм.

Измерение биений. Биение вращающихся частей определяют индикатором часового типа.

Для измерения радиального биения вала индикатор устанавливают на плоскость разъема подшипникового стояка либо на другое жесткое основание. Проверяемую окружность делят на 8 равных частей, измерительный стержень индикатора устанавливают в верхней части проверяемой поверхности; предварительно стрелку его устанавливают на нуль. Поворачивая ротор, производят запись показаний индикатора при каждом из восьми положений вала. Для более легкого поворачивания ротора шейку вала смазывают маслом. Запись показаний индикатора ведут со знаком «+» пли «—», в зависимости от направления отклонения его стрелки. Разница в показаниях индикатора свидетельствует об эксцентричности проверяемой поверхности или искривления вала.

Величина искривления вала по отношению к его оси равна половине биения.

Допустимое биение шеек валов составляет 0,02 мм для диаметров 100—200 мм и 0,03 мм для диаметров более 200 мм. В местах установки уплотнений бие­ние не должно превышать 0,05—0,06 мм. Допустимое биение вала ротора в других местах составляет 0,06— 0,08 мм для быстроходных машин (3000 об /мин) и 0,10—0,12 мм — для тихоходных.

Нажатие на щетку, создаваемое пружиной щеткодержателя, должно соответствовать определенному удельному давлению, зависящему от марки щеток и от окружной скорости коллектора или контактных колец. Для уменьшения механических потерь на кольцах стремятся установить минимальное нажатие, при котором щетки работают без искрения. Следует также учесть, что чем больше окружная скорость, тем нажатие устанавливают большим чтобы щетки могли следовать за всеми неровностями на поверхности колец и удовлетворительно работали при возможных вибрациях щеткодержателей. Разница в нажатии на отдельные щетки не должна превышать 10% от среднего его значения. Проверка нажатия щеток производится динамометром, закрепленным за рычажок щеткодержателя, прижимающий щетку к кольцу. Величина нажатия может быть определена, если между щеткой и кольцом проложить лист бумаги и производить постепенное натяжение динамометра; показание динамометра, при котором бумага может быть легко изъята, и будет соответствовать нажатию щетки на кольцо.

Рекомендуемые расчетные параметры и условия работы для выбора марок щеток по ГОСТ 2332—83, указаны в табл.2.3

Табл.2.3 Рекомендуемые расчетные параметры и условия работы для выбора марок щеток

Наименование марок	Обоз-ие марок	Преимущественные области применения	Плотность тока, а/см2	Окружная скорость, м/сек	Удельное нажатие, г/см2
Меднографитные	М1	Для низковольтных генераторов и контактных колец			150-200
М3
М6
М20
МГ			180-200
МГ12
МГ4			200-250
МГ64	20-25		150-200
МГС5			200-250

 

Для определения выше отмеченных дефектов может быть предложен в качестве диагностического прибора для определения ТС СГ, прибор 795М совместно с программным обеспечением «Вибродоктор ХХ» (разработка предприятия «НПП КОНТЕСТ) Санкт-Петербург)

Лекция

Тема: «Диагностирование судовых синхронных генераторов»