Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
8.33 Mб
Скачать

Изменение средней темпера­

туры зубцовой зоны пакета сер­

дечника и верхнего стержня об­

мотки статора в течение 30 мин от начала сброса показано на ри с.З . При сбросе нагрузки от

номинальной до XX изменение

средней температуры зубца ха­ рактеризуется близлежащими кри­ выми. В то же время характер из­ менения температуры стержней обмотки существенно зависит от скорости изменения нагрузки.

По результатам расчета на­ грева определено удлинение об­ мотки зубцовой зоны сердечни­ ка статора вследствие теплово­

го расширения по простейшей фор­ муле А1 • <t(6-8f0)L, а также

смещение стерш ей обмотки от­ носительно зубцовой зоны актив­ ного железа по формуле А1дгн = = А 1£и -A lf e . Величина А10ГМ

изменяется от 0 ,6 до 1,1 мм на

одну сторону статора при перехо-

8,°с'

Рис.2. Сравнительная характе­ ристика результатов расчета на­ грева пакета статора с экспери­ ментальными данными (сплошные кривые соответствуют экспери­ ментально полученной температу­ ре пакетов в разных по длине статора отсевах).

8°С

Рис.З. Изменение

средней температуры

зубца пазовой

части

обмотки

. статора

при разных

скоростях сброса

нагрузки:

2 -

мгновенный

I

-

мгновенный

сброс нагрузки с

200 МВт до 0 ;

сброс

нагрузки с

200 МВт до холостого хода;

3 - оброс

нагрузки с

200 МВт

до холостого хода со скоростью 20

МВт/мин; 4 -

сброо на­

грузки

с

200 МВт до

холостого хода со

скоростью 10 МВт/мин.

Р ис .4 .

Нагрев пакета

и обмотки статора при мгновенном

сбросе на­

грузки

в

с 200 МВт до холостого хода с прекращением подачи хладо-

агента

обмотку

(кривые обозначены аналогично р и с .З ).

 

 

?!

да”от номинального режима до XX. Этк’значащ и

хорошо согласую тся

с данным! экспериментальных исследований /2 }.

Поскольку тепловая

иверциовность обмотки намного меньше, чем инерционность сердеч­ ника статора, расчетным путем исследована возможность целенап­ равленного воздействия на нестационарный тепловой процвсс в обмот­ ке статора о целью уменьшения величины смещения обмотки относитель­ но сердечника при циклических сбросах - набросах нагрузки .

72

Кривые на р и с .4 характеризуют процесс охлаждения сердечника

и обмотки статора при мгновенном сбросе нагрузки с 200 МВт до XI. причем через 30 с после начала cdpooa смоделировано прекращение

подачи хладоагента в обмотку. Это приводит к тому, что величина

Мвгн изменяется в пределах 0 ,6 - 0 ,6 5 мм на одну сторону стато­ ра, т .е . максимум Мт уменьшается почти вдвое. При атом уменьша­ ется механическое взаимодействие обмотки и активного железа, явля­ ющееся одним из факторов, приводящих к разрушению изоляции стерж­ ней обмотки на выходе из паза и, возможно, "раопушению" крайнего '

пакета статора. Известно, что термомеханическив напряжения при

большом числе циклов нагрева и охлаждения существенно влияют на ' состояние термореактивной изоляции обмотки и при сочетании неблаго­

приятных условий могут привести к пробою. Поэтому немаловажно

знать изменение температурного перепада на изоляции в процессе из­ менения нагрузки.

Н а.рис.5 показано, изменение температурного перепада на изо­ ляции верхнего и нижнего стержня обмотки, из которого видно, что он меняется в пазовой части со стороны входа хладоагента в преде­ лах от +1 до -8°С , а со стороны выхода - от +20 до -5°С, т .е . на

25°С с изменением знака (верхний стержень). Следовательно, изоля­ ция по длине стержня обмотки находится под воздействием неравно­ мерного температурного перепада и, возможно, ато нужно учитывать при конструировании и изготовлении статора.

Таким образом, предложенная методика расчета нагрева серцеч-; ника и обмотки статора мощного турбогенератора дает хорошо согла­ сующиеся с опытными данными результаты и может быть использована при конструировании и модернизация статора. Расчетным путем показа­

на принципиальная возможность целенаправленного воздействия на не­

стационарный нагрев сердечника и обмотки статора.

I . Мамиконянц Л .Г ., Ханаков А .С ., Чистиков А.П. Требования к^мощным^турбогенеуторам. - Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт»*

*2. Влияние теплового удлинения стержней на повреждение актив­

ной стали

турбогенераторов /

Н.П.Блеткин, 0 .И.Жариков, А.А.Лившиц,

С.Г.Мельнлк, Г.Н .Твр-Газарян,

И.А.Херхеулидае, и.Я .Черемисов- -

Электр.станции,

1978, J6 .Il, с .7 5 -8 3 .

'

3 . Лирин В .Н ., Сморчков А .Д ., Юков Э.М. К вопросу работы тур­

богенераторов в

режиме циклического изменения нагрузок. - Электр.

' станция,

1981,

» 8 , с .2 5 -2 9 .

 

 

4 . Мак-Кракен Д ., Дорн 7 . Численные методы и программирования

на Фортране. -

М. : Мир, 1977. - 129

с .

УДК 621.391 Б.Г.Марчанко, Е.П.Осадчий, Н.ВЛриймак

ЛИНЕЙНАЯ ПЕРИОДИЧЕСКИ' КОРРЕЛИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ ВИЕРОАКУСТИЧВСШ ШУМОВ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ.МАШИН

Важной особенностью работы подшипников качения электрических

папин является цикличность, вызванная вращением вала,

сепаратора

и шариков. Она'оказывается на-некоторых статистических

характерис­

тиках гидроакустического шума, издаваемого подшипником. В резуль­ тате цикличности отатистичесиим характеристикам шума свойственна повторяемость во времени с определенным периодом. Модель виброажуотического шума подшипников долина учитывать периодичность во времени статистических характеристик шумов. Конкретным этапом ма­ тематической модели, которой представляется возможным описать виброахустическне шумы подшипников качения, являются периодически кор­

релированные линейные случайные цроцесоы Л / . Такая модель позво­ ляет отразить, в определенном смысле, нестационарность гидроакус­ тических шумов и, высоте с тем, применить для их обработки элемен­ ты аппарата анализа стационарных случайных процессов. Такое пред­ ставление, хроме того, позволяет выявить существенные стороны фи­ зических явлений, происходящих в подшипнике, указать на вызываю­ щие их источники, что способствует обоснованию диагностических признаков в виброакустическом шуме подшипников.

Периодически коррелированные процессы пвреоекаются с клас­ сом гармонизуемых случайных процессов, которые,*по определению Лозва /1 7 , являются интегралами в среднеквадратичном смысле вида

Х(&) - ^ е >2ЛЛ*t tZ W ,

где Z(A) - есть процесо, ковариация которого имеет ограниченную

ВврЖОЦИ)*

В данной работе будут использоваться / ’-гармонизируемые {b j

процессы, являющиеся расширением понятия гармонизуемости по Лоэву-

Для таких процессов,

имеющих представление

 

xtt) -- \ е '2 л М dZ(A),

выполняется условие

^ ахи ,7) < ,

ГД0

_____ у

 

а х и , л)ч м ‘ [a z( л) ТгТТ) } ,

74

л - гармонизуемоеть имеет естественную интерпретацию, как разло- . жение на гармоники с конечной суммарной дисперсией.

Периодически

коррелированные

процессы [ \]

отличаются тем, что .

они в общем случае

нестационарные

процеосы,

однако, для них

возможно находить оценки математического ожидания и корреляционной функции в любой точке плоскости при наличии одной, подученной не­ прерывно, ’реализации.

 

В данной работе

для линейного

случайного, процесса Д 7

 

 

 

 

 

 

 

Л

<f(r, t)dv(r),

( I )

где

 

 

<~)

и

 

 

 

 

 

f t r )

 

- в

общем случае неоднородный случайный .процесс с не­

зависимыми приращениями,

приводится его спектральное представление

в

зависимости

от конкретных свойств

ядра: I)

является пери­

одической функцией по

аргументу

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<?(т, *) ■>(Р(Т, И -Г );

(о)

 

t)

 

 

 

 

 

Г *

2)

представляет

собой функцию, зависящую от раэяоотя аргу­

ментов,

и периодическую:

 

 

 

 

 

 

 

 

9(r,t) = q>(t-r) - y ( t - r + n ,

(3)

 

 

 

 

Vt-'z

е

с~°°. « ) ,

Т> О.

 

 

Рассмотрим спектральное представление линейного случайного

процесса

( I ) ,

для

которого

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4J

 

 

 

l){d y (t)} =4*г (т),

.

 

,

а

ядро 9( г, &) -

действительная или кошлеконозначная функция, рав­

номерно

ограниченная по общим аргументам, т .е .

оущеотвует констан­

та

К,

такая,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ n r , t ) \ * t ,

 

r, t e

(5)

Условия (4) и (5) обеспечивают гидьбертовость процесса ( I ) . Заме­

тим также,

что

для однородных процессов о независимыми приращения­

ми уоловие

(2)

не

выполняется.

 

 

 

 

В дальнейшем,

не

уменьшая общнооти, будем предполагать, что

процесс

р(г) -

центрирован, т .е .

 

 

 

 

 

 

 

М { 4 ? С г ) ) ш</хг Ст)=0,

r e

 

 

Исследуем

спектральное представление процесса (I ) в зависniro-

сти от свойств

(2)

я

(3)

ядра.

 

 

¥5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В олучае, когда ядро имеет

свойотва

(2 ),

разложив

ядро rfr,*,

в ряд Фурье. получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

' '

( r ,t) c L

ак \т )е'г я г *

■г; t

e ( - - , -

Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

V(r, *)* * * }* # .

 

 

 

 

 

 

 

■г/г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Процесс (I) запишем в

этом случав в

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

'U x~ t

 

 

 

 

 

 

(»>-\ f оаА<т)е

r

etq(Г) -

 

 

 

 

 

° kr~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T*\ ^(*)dq(r).

 

 

 

 

Если обозначить через

fk

случайную величину

 

 

 

 

$ -

\

* (Г)*К(Г)’

Аа" н

°'

 

 

 

то исходный процесс примет вид.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< «

Представление (6) и являетоя разложением процесса

?(*)

^

гармонически компоненты со случайными амплитудами

f*

, которое

вызывается спектральным разлоиением процесса

?(*)•

 

 

 

Покажем, что представление (6) является

^-гармонизуемым

процессом ввда

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 z to ),

 

 

 

 

 

 

'.M{dZ(A)dZ(A)) = * /ц ,л )<

 

.

 

 

 

 

f7)

Для этого наДдем корреляционную функцию процесса

(6 ) .

 

 

Коэффициент корреляция между величинами

й

?t

, входящими

в разложение (6 ), в силу

(4) и (5) имеет вид

 

 

 

 

 

<гг^W r7JfiЪ)Щгг)\- \

W W * * 2 С').

(0)

 

 

к, 1=

О,

1.. .

 

 

 

 

 

76

Корреляционную функцию процесса (6) запишем в виде

Щ . h )= M

M U. ft )

«

*tj~It-

 

____

iir tJ

-iiX— 7~“ C

at<T)

л .

dx2 (ть

Если ввести

функцию скачков

 

 

| \

<ьсг)<н&&г (г), лг *л,*1

 

" "

 

 

0 - 6 осгальныц cjyvaijt.

то корреляционную функцию можно предотавить в виде

■*> ои

-iM

Ajij-Ар tf

\

\

Шг **)=X

X

е

*Лг d f(^ ’ *г ) '

традиционном для гармонизуемых корреляционных функций. Для J) - гармонизуемых процессов

Согласно (10) при 1, =а2 =а

Х</6 (а,а) - Ё \ а кст)а^)4 яг (г)-

= \ | at (r)\*d*i(г).

(9)

(Ю)

В силу (3) функция | <р(г, &)\

по

аргументу

* ^интегрируема на

любом конечном интервале,

в том

числе и на [-/»

т ] • т .е . для

нее выполняется равенство

Персеваля

 

 

77

а тажщв о учатом условия (4) имеем

 

W G U J*

\

| Ч (г. i ) | V

d x 2 0 г) *

 

 

 

.что ■ требовалось доказать.

 

 

 

 

 

Ив (9) непосредственно следует, что корреляционная функция

 

Щ, *г) является периодической по каждому ив аргументов

в

отдель­

 

ности с периодом Т, а это влечет периодичность и по

совокупно­

 

сти аргументов / 5 / .

 

 

 

 

 

*-

Следовательно, если ядро УС*; t) линейного процесса

(I ) удов­

 

летворяет условию (2),. то

в

этом случае

процесс является

-Р -гар­

монизуемым периодически коррелированным по каждому из аргументов в отдельности.

Рассмотрим спектральное представление линейного случайного

процеооа о ядром (3 ). Если

<P(Z)~<f>(z*-T) , то

V(Z) представима

рядом #урье

 

 

Иоходннй процесс

случав

в виде

*(*)Л <Р(*-П4?(г)

78

Обозначив

 

 

i2Xy г

 

 

_

\

 

 

<5 = ак ^

е

г ц (г),

 

процесс /

(&) запишем в

виде

 

 

 

 

М ’ Ё л * * * * * ■-

(. п )

Найдем корреляционную функцию процесса

( I I ) . Для этого вна­

чале внчиолям коэффициент корреляции между случайными величинами

^ и

, входящими в

разложение

( I I ) .

 

d9(*r) *

*at \ е 2*т г2 4Н гг)\--ака ^ \ е !2*т СЛгг if)-

Корреляционную функцию процесса ( I I ) запишем в нвд^

щ . V “«tJUe^*'JL r‘

1 *

it, - u2

. .

 

 

Y a a_ e-it* V ~

\le

T

dx2 (r).

A

 

 

 

Если ввести функцию скачков

 

 

 

 

Ч ‘гг \ л е г:Г^Г

* 4 (rh

 

 

Jy * к f

л2 = I ,

 

 

9 - S осталопш см аял,

то корреляционную функцию можно представить в виде

 

о.

оо

 

~л2*2

 

Щ

Ь ) Л

\ i

i2*

7

S4 . 4 я * * ) .

Согласно

(1 4 ),

при

J,

« •& * л

 

 

\ д / м , Л)-'JLвк % \

-

(12)

(13)

(14)

79

Поскольку

г/г

 

 

- z

u i V *

i w « ] v ,

 

 

 

 

**—

 

-т/г

 

 

 

 

 

и учитывая (4) и (5),

то

получим

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

й) * К* \

<*х2 сг)

*

 

 

 

Следовательно,

процесс (II) является

.^-гармонизуемым. Из

(13)

непосредственно

следует, что

корреляционная функция

ACt,, t2 )

является периодической

с периодом

Г

по каждому

из аргументов в

отдельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гармонизуемые периодически коррелированные случайные цроцес-

оы,

согласно

/б /, имеют спектральное

представление в виде ряда!

/-й ,

.член (

к с . . . - 1 , 0 , 1 , . . . ) этого

ряда

представляет собой ста ­

ционарную составляющую,

имеющую полосу частот

 

 

и при прохождении такого

процесса через соответствующий

полосовой

фильтр полно подучать стационарные составляющие,

мевду которыми

сущвотвуют ковариации.

 

 

 

 

 

 

 

 

Процессы (6) и

(II)

имеют дискретный спектр,

и для

получения

k-t составляющей

этот процесс следует пропустить через полосовой

 

фильтр с полосой

пропускания, не превышающей

----- ~ +-

|

с центральной частотой А- f

Следовательно, линейный процесс ( I ) , имеющий свойства ядра

(2)и л и (3), можно представить в виде гармонизуемого процесса,кор­

реляционная функция которого является периодической по каждому из аргументов в отдельности. Это дает основание сделать заключение о возможности фильтрации таких процессов с помощью как гребенчатых,

так и полосовых фильтров с целью выделения интересующих нас составляющих процесса. Выделяя, например, дискретное составляющие, кото-

. рые являются стационарными процессами, можно вычислять оценки их корреляционных функций, в том числе дисперсий, т . е . говорить об

80