книги / Надежность и диагностика энергетических электромашин
..pdfИзменение 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 |
?к |
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 |
|
\ |
\ |
.г |
|
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 % \ |
(П - |
(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