ПРИМЕНЕНИЕ  СОВРЕМЕННЫХ  МЕТОДОВ  ВИБРОДИАГНОСТИКИ  И  МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО  КОНТРОЛЯ  В  СИСТЕМАХ  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ  СОБСТВЕННЫХ  НУЖД  ТЭС

Николаев  Михаил  Юрьевич

канд.  техн.  наук,  доцент  ОмГТУ,  г.  Омск

E-mail:  munp@yandex.ru

Березовский  Владислав  Сергеевич

cтудент,  ЭнИ  ОмГТУ,  г.  Омск

E-mail: 

Николаева  Елена  Вячеславовна

канд.  техн.  наук,  доцент  ОмГТУ,  г.  Омск

Никитин  Евгений  Валерьевич

cтудент,  ЭнИ  ОмГТУ,  г.  Омск

THE  USE  OF  MODERN  METHODS  OF  THE  VIBRODIAGNOSTICS  AND  METROLOGICAL  CONTROL  IN  THE  SYSTEM  OF  ELECTRIC  POWER  SUPPLY  OF  THERMO  POWER  STATION’S  OWN  NEEDS

Nikolayev  Michael

Candidate  of  Technical  Sciences,  Associate  Professor  of  OmSTU,  Omsk

Berezovsky  Vladislav

Student,  the  Institute  of  Energetic  of  OmSTU,  Omsk

Nikolaeva  Elena

Candidate  of  Technical  Sciences,  Associate  Professor  of  OmSTU,  Omsk

Nikitin  Eugene

Student,  the  Institute  of  Energetic  of  OmSTU,  Omsk

АННОТАЦИЯ

В  данной  статье  рассмотрены  методы  вибрационной  диагностики  оборудования  теплоэлектростанций.  На  примере  циркуляционного  насоса  анализируется  влияние  дефектов  механической  и  электромагнитной  систем  на  вибрацию  электрических  машин,  а  так  же  оценка  состояния  агрегата  в  целом.

ABSTRACT

In  given  paper  we  are  doing  our  research  based  on  methods  of  vibrodiagnostic  of  the  thermal  power  stations’  equipment.  Using  the  example  of  the  centrifugal  pump,  was  examined  the  impact  of  mechanical  and  electromagnetic  systems'  defect  on  the  vibration  of  electric  machines  and  on  the  aggregate  overall.

Ключевые  слова:  Вибродиагностика;  вибрация;  энергоэффективность;  теплоэлектростанция.

Keywords:  vibrodiagnostic;  vibration;  energy  efficiency;  thermal  power  station.

В  последние  годы  в  энергетике  большое  внимание  уделяется  вопросам  энергоэффективности,  в  том  числе  и  на  федеральном  уровне.  Сейчас  не  только  для  ТЭС,  но  и  для  многих  предприятий,  деятельность  которых  связанна  с  использованием  энергетических  ресурсов,  проведение  мероприятий  по  энергосбережению  и  повышению  энергетической  эффективности  носит  обязательный  характер  [5].

В  связи  с  этим  следует  особо  выделить,  как  наиболее  необходимые,  мероприятия  по  оценке  состояния  оборудования  станции.  Так  как  электрические  машины  без  сомнения  являются  наиболее  важным  оборудованием  в  энергосистеме,  то  своевременная  и  качественная  диагностика  электрических  машин  является  необходимым  фактором,  определяющим  их  надёжность,  эффективность  эксплуатации,  период,  срок  и  качество  проведения  капитального  ремонта. 

Вибродиагностика  —  это  один  из  продуктивных  современных  методов  в  диагностике  электрических  машин,  дающий  наиболее  полные  данные  о  показателях  состояния  диагностируемых  объектов  и  их  основных  составных  частей,  узлов  и  деталей.

Существует  метод  диагностики  состояния  оборудования  при  помощи  спектров  огибающей  вибросигнала,  позволяющий  выявить  дефекты  на  ранней  стадии  их  развития  [7].  Спектр  огибающей  является  важным  параметром,  используемым  для  оценки  состояния  машины.  Этот  метод  необходимо  начинать  с  поиска  источника  вибрации,  которая  может  затянуться  и  привести  к  увеличению  общего  уровня  вибрации,  загрязнения  масла,  как  следствие,  рост  температуры.  Диагностика  при  помощи  спектров  огибающей  во  многом  зависит  от  метода  и  места  монтажа  вибродатчика.  Даже  самое  незначительное  изменение  места  монтажа  вибродатчика  может  привести  к  изменению  результатов  измерений.  Вибродатчик  должен  быть  закреплен  на  плоской  чистой  (голый  металл)  поверхности.  При  использовании  таких  датчиков  показания  вибрации  будут  особенно  подвержены  вариации  из-за  силы  прижатия  вибродатчика  к  объекту  измерения,  угла  его  установки,  от  факторов,  зависящих  от  человека  снимающего  показания  и  от  других  метрологических  показателей.

Универсальность  предлагаемого  метода  вибродиагностики  позволяет  определить  эффективность  электрической  машины  на  разных  этапах,  начиная  от  определения  качества  электрической  машины  ещё  при  её  производстве,  до  выявления  причин  и  степени  износа  уже  во  время  эксплуатации.

Для  определения  тех  или  иных  дефектов  машины  следует  разграничить  источники  вибрации  на  следующие  виды:  электромагнитные  и  механические.

Необходимо  обратить  внимание  на  то,  что  вибродиагностика  применяется  не  только  для  крупных  электрических  машин.  На  реальных  ТЭС  не  менее  важно  исследование  вспомогательных  механизмов,  то  есть  оборудования  насосных  станций,  котельного  оборудования,  механизмы  ремонтных  станций  [4].

Наиболее  распространенным  источником  повышенной  вибрации  в  электрических  машинах  является  механический  дисбаланс  роторов.  Влияние  дисбаланса  на  вибрацию  определяют  возникающие  при  вращении  центробежные  силы,  создающие  вынужденные  колебания  роторов  с  частотой  вращения.

Также  существенно  влияют  на  вибрацию  дефекты  сопряжения  жестких  муфт,  широко  применяемых  в  энергомашиностроении.  По  характеру  вызываемой  вибрации  дефекты  сопряжения  весьма  близки  к  дисбалансу  [1].

В  данной  работе  анализируется  влияние  дефектов  механической  и  электромагнитной  систем  электрических  машин  на  вибрацию  электромагнитного  происхождения  на  примере  циркуляционного  насоса  ЦН-11Б.

Вибрационное  обследование  циркуляционного  насоса  ЦН-11Б  СП  «ТЭЦ-3»  ОАО  «ТГК-11»  и  анализ  вибросигналов  проводился  ДЗО  ОАО  «Энергосервис»  (г.  Омск)  с  помощью  стандартных  средств  машинного  анализатора  Machinery  Health  Analyzer  CSI-2130.  Вибросигналы  снимались  на  заранее  оборудованных  точках  контроля.

В  насосный  агрегат  входят:  насос  24НДН,  электродвигатель  А4-450У-8У3,  обратный  клапан.

Низконапорный  циркуляционный  насос  24НДН  —  центробежный,  горизонтальный,  одноступенчатый,  с  двусторонним  подводом  воды.

Результаты  испытаний.

Анализ сигнатуры, полученной при обследовании насосного агрегата, показывает, что на насосе присутствует несколько основных проблемы.

Первая  по  значимости  —  гидравлическая.  Высокий  уровень  лопастной  вибрации  (рис.  1)  рабочего  колеса. 

Рисунок  1  Подшипник  №  4  (задний  насоса)  в  горизонтальном  направлении.  Лопастная  частота  рабочего  колеса  74,3  Гц

Причиной  может  быть  нецентральное  расположение  ротора  насоса  относительно  проточной  части,  поскольку  лопастная  вибрация  сопровождается  дисбалансом.  Расцентровка  значительна  настолько,  что  муфта,  с  большой  вероятностью,  заклинена.  При  заклиненной  муфте  у  агрегата  проявляются  признаки  несбалансированности  (рис.  2).

Рисунок  2  Подшипник  №3  (передний  насоса)  в  горизонтальном  направлении.  Оборотная  частота  вращения  12,36  Гц,  2-я  гармоника  оборотной  частоты  вращения  24,72  Гц,  3-я  гармоника  оборотной  частоты  вращения  37,08  Гц

Расцентровка  и  неудовлетворительная  работа  муфты  являются  главной  проблемой  на  агрегате  (рис.  3).

Рисунок  3  Подшипник  №  2  (передний  двигателя)  в  горизонтальном  направлении.  Оборотная  частота  вращения  12,48  Гц,  2-я  гармоника  оборотной  частоты  вращения  24,68  Гц,  лопастная  частота  рабочего  колеса  74,1  Гц

Таким  образом,  эти  проблемы  привели  к  следующей  —  разрушение  подшипников.  Предположение  о  том,  что  муфта  заклинена,  подтверждается  тем,  на  ротор  электродвигателя  передается  вибрация  с  ротора  насоса.

Расцентровка  и  неудовлетворительная  работа  муфты  привели  к  деградации  подшипников  электродвигателя  еще  в  большей  степени,  чем  на  насосе.  Более  того,  судя  по  сигналам  (рис.  4),  разбита  посадочная  поверхность  подшипника  №  1  (задний  двигателя).

Рисунок  4  Подшипник  №  1  (задний  двигателя)  в  горизонтальном  направлении.  Оборотная  частота  вращения  12,3  Гц,  2-я  гармоника  оборотной  частоты  вращения  24,7  Гц.  Подшипниковые  частоты  —  49,4  Гц  тела  качения  подш.  1;  61,8  Гц  внутренняя  обойма  подш  1;  69,12  Гц  тела  качения  подш.  3;  70,38  Гц  наружная  обойма  подш.  2,  102,67  Гц  внутренняя  обойма  подш.  2

Выводы.

Не  высокий  уровень  проявления  электромагнитных  проблем  говорит  о  том,  что  они  являются  лишь  следствием  проблем  механических.

Серьезные  проблемы  на  подшипниках  электродвигателя  связаны  как  с  разрушением  дорожек  внутренних  и  внешних  обойм,  так  и  с  разрушением  тел  качения.

Так  как  состояние  подшипников  невозможно  определить  чисто  визуально,  для  вынесения  окончательных  выводов  применяются  методы  диагностики  неразрушающего  контроля.

Серьезные  проблемы  на  подшипниках  электродвигателя  связаны  как  с  разрушением  дорожек  внутренних  и  внешних  обойм,  так  и  с  разрушением  тел  качения.

Вал  насосного  агрегата  расцентрован,  не  совпадают  оси  ротора  и  проточной  части  насоса,  что  привело  к  заклиниванию  муфты  (агрегат  расцентрован  по  полумуфтам).  Данные  неисправности  послужили  причиной  сильному  износу  подшипников  насоса,  прослабленной  посадке  подшипника  №  1  (задний  двигателя)  в  корпусе.  Из  результатов  диагностического  обследования  следует,  что  вибрационное  состояние  циркуляционного  насоса  соответствует  оценке  «недопустимо».

Список  литературы:

1.Гольдин  А.С.  Вибрация  роторных  машин.  —  М.:  Машиностроение,  1999.  —  344  с.

2.ГОСТ  Р  53565-2009.  Контроль  состояния  и  диагностика  машин.  Мониторинг  состояния  оборудования  опасных  производств.  Вибрация  центробежных  насосных  и  компрессорных  агрегатов.  М.:  Изд-во  стандартинформ,  2010.  —  5  с.

3.МУ  34-70-008-82  (СО  34.41.708)  «Методических  указания  по  испытанию  питательных  электронасосов  и  турбонасосов».  М.:  Союзтехэнерго,  1982.  —  44  с.

4.Николаев  М.Ю.  Методы  использования  вибродиагностических  исследований  в  эксплуатации  ТЭС/  Николаев  М.Ю.,  Березовский  В.С.,  Никитин  Е.В.  //  Научная  дискуссия:  инновации  в  современном  мире:  материалы  VIII  международной  заочной  научно-практической  конференции.  Часть  I.  —  Москва:  Изд-во  «Международный  центр  науки  и  образования»,  2013.  —  С.  43—48.

5.Об  энергосбережении  и  о  повышении  энергетической  эффективности  и  о  внесении  изменений  в  отдельные  законодательные  акты  Российской  Федерации:  Федеральный  закон  Российской  Федерации  от  23  ноября  2009  г.  №  261-ФЗ,  56  с.

6. РД  34.45-51.300-97.  «Объем  и  нормы  электрооборудования».  1997.  —  153  с.

7.Nathan  Weller.  Огибающая:  высокая  чувствительность  к  дефектам  и  их  ранее  обнаружение  /  Nathan  Weller  //  Компрессорная  техника  и  пневматика.  №  7,  2012.  С.  7—13.