книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин

обеспечивают последний данными для обеспечения пооперационного, входного и выходного контроля качества изделий я технологического процесса. Соответствующие потоки от этапа "П" к "Э" образуют ин­ тегрированный информационный поток, содержащий расчетные и экспе­ риментальные данные о конструкции ТГ, его основных узлов и высоконагруженных деталей (ИРЦД), необходимые для функционирования авто­ матизированных систем технической диагностики (АСТД) на всех ста­ диях эксплуатации объекта.

Обратные информационные потоки, формируемые в виде набора дан­ ных об отказах, повреждениях и деградационных явлениях, не приво­ дивших к отказам (не фигурирующих в аварийных актах, но представ­ ляющих важную информацию для осуществления процедур прогнозирова­ ния остаточного ресурса и принятия решений о плановых ремонтнопрофилактических мероприятий), а также форме статических данных (ИОПС, ИОРС), составляют замыкающую часть АСУНТА, содержащую дан­ ные по обеспечению эффективного функционирования ТГ и ХА в целом, а также созданию информационной основы последующих конструктивных разработок ЭЭМ, Информационная система уровня АСУНТА додана пред­ ставлять поисково-информационный комплекс с достаточно мощным бан­ ком данных и развитой структурой баз данных, формируемых на стади­ ях "К", "ГГ и "Э". Возможный подход к решению такой проблемы име­ ется Z W . Основное направление комплексных НИР овязываетоя в на­ стоящее время с созданием уровня АСУНТА.

Уровень Д - комплексная оястема обеспечения надежности ТГ КСОНТ - следует рассматривать как промежуточный от уровня СОНГ к уровню АСУНТА. Он характеризуется разработкой н исследованием математических и физических моделей нагрузочного соотояния узлов н элементов ТГ, внедрением методов развитого контроля технологи­ ческих процеосов, разработкой и внедрением подсиотен технической- • диагностики эксплуатационного состояния узлов ТГ. Практическая реализация разработок данного уровня осуществляется при создании

новых конструкций ТГ, имеющихся сниженный по сравнению с ТГ сущест­ вующих серий уровень нагрева основных узлов, а также ТГ с регули­ руемой температурой основных узлов при изменении нагрузки. Такие решения обеспечивают стабилизацию теплового состояния и уменьше­ ние амплитуды знакопеременных термомеханнчеоких напряжений в изо­ ляции обмоток, шихтованном сердечнике и других узлах ТГ, что уменьшает интенсивность деградационных процессов / I I / . Не предус­ матривая создание и практическое использование моделей рааруше-

21

Пня и деградации для обеспечения прогнозных оценок состояния у з­

лов и остаточного их.ресурса, этап КСОНТ обеспечивает феноменоло­

гический анализ информации от развитых систем контроля и диагнос­

тики, определяедих уровни электромагнитного, механического и теп­

лового нагружения деталей и узлов в эксплуатационных условиях. Решение комплексной проблемы управления надежностью ЭЭМ (в

особенности мощных ТГ на уровне АСУНТА) позволит обеспечить дости­ жение требуемых показателей надежности /3 7 для новых ТГ в течение

одного - двух дет о начала ввода в эксплуатацию и поддержание по­ казателя Кр я / ( t ) на уровне оптимальных значений (см .1фивую

я " It) на р и с .1 ). Предложенная методология АСУНТА имеет в своей

основе реальнне научные идеи, результаты использования которых в плаце КСОНТ (П уровень) уже осуществляются в ряде комплексных НИР я разработок.

Для организации работ по планам КСОНТ и АСУНТА необходим про­

граммно-целевой метод, являющийся в настоящее время и в перспекти­ ве эффективным методом решения крупных научно-технических проблем.

'повышешм^яа,цекности мощных турбогенераторов. Киев : Наук.думка,

’ II.Счастливый Г .Г ., Титко А.И..Федоренко Г.М ..Коваленко В .П .. Надежность современных и перспективных турбогенераторов. - Киев : Наук .думка, 19% . - 230 с . • v

22

УДК 621.313.33.045.57

И.М.Постников

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЙ СИНХРОННЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ С ДВУХОСНОЙ ОБМОТКОЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ

Синхронные турбогенераторы традиционных конструкций достигли высоких технико-экономических показателей. Построены СТГ-800, 1200 МВт. 3000 об/мин. Проектируются машины до 2000 МВт. Благодаря развитию оиетем регулирования возбуж дена, обеспечивается их ста­

тическая и динамическая устойчивость. Конструктивные усовершенство­ вания системы охлаждения и бесщеточная подача в ротор тока возбуж­ дения повышает надежность эксплуатации. Однако с увеличением мощ-' ности машины появляются существенные недостатки'традиционной кон­ струкции СТГ: снижение уровня устойчивости вследствие роста отно­ сительных параметров; возможность возникновения вынужденного

дит к значительным колебаниям ротора, вызывающим колебания роторов параллельно работающих шшин; при максимуме нагрузки СТГ использу­ ется как источник реактивной мощности, что экономически нецелесооб­ разно вследствие повышенных потерь в ЛЭП, а при минимуме нагрузки СТГ не тлеет достаточной возможности потребления реактивной мощ­ ности вследствие уменьшения устойчивости (это положение приводит к необходимости установки реакторов); при одноосной обмотке воз­ буждения вследствие искажения формы кривой поля в особенности при

больших углах нагрузки возникают повышенные потери в зубцах отато-

ричное расположение массы ротора приводит к дополнительным механи­ ческим вибрациям ротора и бандажа.

Особенно существенным недостатком СТГ является аварийный х а - - рактер асинхронного режима, в особенности возможность выпадения из синхронизма при подключенном возбуждении и при форсировке возбужде­

является невозможность режима работы при потреблении реактивной мощности достаточной величины.

23

генераторе СТГ-2В Превращается в АСТГ, способный работать как в . синхронном, так и в асинхронном режиме.

Полученные выводы об эксплуатационных преимуществах СТГ-2В подтверждаются данными, приведенными в работе / | 7 , где указано, что в Англии был построен и.детально испытан турбогенератор с двух­

осной обмоткой ротора мощностью 5 МВт. В результате испытания уста­ новлены весьма благоприятные рабочие свойотва генератора по срав­ нению с генератором традиционной конструкции: потребление реактив­ ной мощности было ограничено только током статора, а не устойчи­ востью; при значительных углах мощности в машине о обычным рото­ ром содержание гармоник потока достигает трехкратной величины по сравнению с турбогенератором о двухосным возбуждением; переходные процессы в двухосной машине сопровождались значительно меньшими колебаниями угла и скорости вращения ротора по сравнению с одно­ осной. Изменения напряжения я тока статора происходили плавно без колебаний, имеющих место в одноосной машине.

Положительные результаты исследований на*экспериментальном турбогенераторе послужили ,основанием для рассмотрения вопроса о ' создании турбогенератора 500 МВт с двухосной обмоткой ротора.

На математической модели проектируемого турбогенератора были произведены сравнительные исследования двухосных и традиционных турбогенераторов. Исследования подтвердили благоприятные результа­ ты, полученные на опытном ТГ 5 МВт, в частности повышенную стати­ ческую устойчивость при повышенной мощности потребляемой реактив-' ной мощности. Судя по описаниям в докладе на СИГРЭ английский тур - - богенератор 500 МВт имеет несимметричную систему возбуждения и сложную конструкцию возбудителя. По расчетам авторов более выгод­ ной является симметричная система возбуждения.

В качестве недостатка АСТГ и СТГ-2В обычно указывалось на по­ вышеиные потери в обмотке возбуждения в режиме выдачи реактивной мощности. Но оптимизационные расчеты показали, что потери получа­ ются практически одинаковыми, а при повышении коэффициента мощности значительно меньшими, чем в СТГ-1В. Поскольку турбогенератор СТГ-2В должен работать относительно малое время в режиме выдачи реактивной

тур-огенератора. В таблице приведено сравнение показателей одно­ осного турбогенератора ТВВ-800-2, 800 МВт и двухосных вариантов 800 МВт.

25,

Сравнительная таблица ооновных показателей о'дноооного и двухосно­ го турбогенераторов

РАЗЛИЧНЕЕ РЕВШШ СТАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

' I . Случай параллельного или последовательного включения обмоток

Последовательное включение двухосной обмотки ротора превраща­ ет ее в одноосную и о этой стороны представляется невыгодным. При параллельном включении преимущества в том, что при отказе воз­ буждения и переходе в аоинхронный режим, обмотка ротора при ворот­

ном вдинкянии превращается в двухфавную симметричную короткозамк­ нутую обмотку, при этом ооэдается возможность безопаоной длитель­ ной отдачи активной мощности, порядна 65 г 70% номинальной. При по­ следовательном включении обмотка возбуждения при аоинхроыном режи­ ме оотается одноооной, что вызвало бы колебания тока и мощности в статоре.

2 . Раздельное питание обмоток / и f

Общее выражение для активной и реактивной мощности турбогене­ ратора продольно-поперечного возбуждения. Для Р и О из общих уравнений синхронной машины ш еем & 1

26

''ft х<гч

Г. *9

(Ю )

соединением обмоток, поскольку возможно осуществить желаемые режи­

кая парегружаемооть -получается ниже по сравнению с одноосной ма­ шиной, КПД получаются близкими при равенотве коэффициентов мощно­ сти двухосной и одноосной машины. Преимущества этой схемы питания возникают при автоматическом регулировании возбуждения с возмож­ ностью перехода в асинхронный режим. При отказе автоматической системы регулирования возбуждения и переходе в асинхронный режим обе обмотки замыкаются накоротко, при этом машина может развивать активную мощность 65-70£ номинальной в течение любого требуемого времени.

28

ределяется произведением напряжения на максимум тока возбуждения или максимум потокосцепления в продольной оси. Возможно регулиро­ вание активной и реактивной мощиооти в определенных пределах в со­

29

Rfi'Oimed.

угла 9 nps указанных выше коэффициентах регулирования и кривые

30