Вопрос 3 «Диагностические параметры судового синхронного генератора»
Предложенная в [20] диагностическая модель СГ содержит перечисленные неисправности, определение которых связано с анализом ряда диагностических параметров.
Используя известную классификацию диагностических параметров [2], разобьем их на четыре группы:
- электрические параметры;
- механические параметры;
- тепловые параметры;
- технологические параметры.
Электрические параметры (напряжение, сила тока, мощность, частота и др.) представляются наиболее удобными в использовании, будучи легко доступны контролю. Для диагностирования САРН необходимо контролировать отклонение напряжения от номинального значения в данном режиме.
В режиме работы СГ под нагрузкой, к диагностическим параметрам технического состояния САРН следует отнести нестабильность напряжения - относительный размах колебаний действующего значения напряжения за определенный интервал времени, вычисляемый по формуле:
где: ∆U = (Umax – Umin)- размах колебаний напряжения в установившемся режиме;
Uср.р. = (Umax+ Umin)/2 – среднерегулируемое значение напряжения.
Нестабильность напряжения вычисляется через каждую минуту на наименьшем интервале наблюдения - 5 минут. Ее значение установлено стандартами на каждый тип СГ.
В переходных режимах - (сбросах и набросах нагрузки) в качестве диагностических параметров используются локальный провал напряжения ∆Umax заброс напряжения ∆Uраб, установившееся отклонение напряжения ∆Uуст и время восстановления напряжения
где Uном номинальное напряжение
Значения данных параметров регламентируются требованиями Российского Регистра судоходства.
Диагностическим параметром СГ служит несимметрия напряжений генератора -неравенство фазных или линейных напряжений по амплитуде:
где Uср = (Uав + Uac + Uвс)/3.
Значение U≠ исправного СГ не должно превышать 0,03.
К механическим диагностическим параметрам СГ относятся уровни его вибрации на различных частотах, измерение которых можно производить с помощью измерителя шума и вибрации Обнаруживаемые по данным параметрам дефекты можно разделить на механические и электромагнитные.
Основное влияние на параметры вибрации оказывают следующие дефекты механической системы генератора: разбалансировка ротора, нарушения стыковки агрегатов, дефекты подшипников и др.
Неуравновешенность ротора приводит к появлению центробежных сил и моментов, передаваемых через его опоры на корпус генератора. При этом, наибольших значений достигают уровни вибрации на частоте, равной собственной частоте вращения ротора в направлении, перпендикулярном оси вращения (ωrt)
Перекосы валов генератора и приводного двигателя приводят к увеличению статической нагрузки на тела качения подшипника генератора и при работе генератора вызывает увеличение уровня вибрации на частоте перекатывания тел качения по внутреннему кольцу:
где Zтк - число тел качения;
dтк - диаметр тел качения;
α - угол контакта тел и дорожки качения;
dc - диаметр сепаратора.
Электрическая несимметрия статора приводит к появлению практически не зависящих от нагрузки пульсирующих моментов с частотой, вдвое превышающей частоту сети ωc.
Электрическая несимметрия ротора вызывает увеличение уровня вибрации на частоте ωrt.
К тепловым диагностическим параметрам относятся температура обмоток статора и ротора, местный нагрев стали и обмоток СГ, температура подшипников, охлаждающего воздуха и т.д.
Возможность измерения этих параметров определяется количеством устанавливаемых в машине датчиков и местом их установки.
К технологическим параметрам генератора можно отнести: время самовозбуждения генератора, время гашения поля, допустимая перегрузка по току генератора с учетом длительности перегрузки, время работы генератора (расход ресурса).
Основные диагностические параметры используемые при оценке технического состояния генераторов приведены в таблице 3.
Таблица 3