ВИМІРЮВАЧ ЗУСИЛЬ В СТЯЖНИХ ПРИЗМАХ ОСЕРДЯ СТАТОРА ПОТУЖНОГО ТУРБОГЕНЕРАТОРА, ВБУДОВАНИЙ В СИЛОВИЙ АКУМУЛЯТОР СТАБІЛІЗАЦІЇ ТИСКУ ПРЕСУВАННЯ ОСЕРДЯ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.67(1).2024.306730Ключові слова:
потужний турбогенератор, осердя статора, тиск пресування, зусилля в стяжних призмах, силовий акумулятор, пружний чутливий елемент, ємнісний сенсорАнотація
Стан осердя статора турбогенератора, а саме стабільність його запресування, значною мірою визначають надійність машини в цілому. Послаблення зусиль запресування є причиною низки негативних явищ, таких як підвищення вібрації та розпушення листів осердя з їх подальшим руйнуванням (викришуванням), що часто є причиною ушкодження генератора. Показано, що ефективним методом запобігання зниженню спресованості осердя є застосування систем силових акумуляторів (СА) з тарілчастими пружинами серед інших існуючих методів. Описано особливості стабілізації та відновлення тиску пресування осердя статора потужного турбогенератора (ТГ) із використанням СА. Показано, що для оцінки стану тиску пресування в осерді статора ТГ можуть бути застосовані вимірювачі зусиль в стяжних призмах осердя, вбудовані в конструкцію силового акумулятора (СА) стабілізації тиску пресування осердя. Запропоновано використовувати вбудований вимірювальний перетворювач зусиль, який складається з пружного чутливого елемента (ПЧЕ) і ємнісного сенсора (ЄС) в структурі СА, що дозволить покращити точність вимірювань, зменшити експлуатаційні ризики та оптимізувати процеси обслуговування турбогенератора.
Метою даної статті є створення вимірювача зусиль в стяжних призмах осердя статора потужного ТГ з використанням пружного чутливого елемента (elastic sensitive element) і ємнісного сенсора (capacitive sensor), вбудованого в конструкцію «безкорпусного» силового акумулятора стабілізації тиску пресування осердя статора потужного турбогенератора.
Оцінка зусилля в стяжній призмі виконується через вимірювання електричної ємності між потенціальним електродом ЄС і заземленим елементом СА. Визначено функцію перетворення перетворювача зусиль з урахуванням геометричних розмірів ПЧЕ і ЄС. Проведено розрахунок ПЧЕ на механічну міцність.
В результаті проведених досліджень розроблено засоби визначення ходу тарілчастих пружин в силовому акумуляторі, інтегровані безпосередньо в його конструкцію. Використання вимірювачів зусиль в стяжних призмах дозволяє ефективно відновлювати та підтримувати тиск пресування кінцевих пакетів осердя статора, контролювати зусилля під час експлуатації та коригувати його без зупинки турбогенератора. Отримані результати можуть бути використанні в системах стабілізації тиску пресування осердя статора з силовими акумуляторами і системи оцінки поточного стану осердя статора потужних турбогенерторів типу ТГВ-200 та ТГВ-300. Підвищення точності вимірювань та зниження експлуатаційних ризиків сприятиме швидкому та ефективному відновленню критично важливої інфраструктури та забезпечить стабільну роботу енергетичних об'єктів.
Посилання
K. Engvall, G. Csaba, "Nordic nuclear power generator stator vibration", Report 2019:621. 102 p. URL:https://energiforsk.se/media/27015/nordic-nuclear-power-generator-stator-vibrations-energiforskrapport-2019-621.pdf (15 May 2024).
A. Levytskyi, I.Zaitsev, K. Kobzar, V. Titko, Methods and means of state control of compression of stator core powerful turbogenerators. Kyiv, Naukova Dumka. 2023. 140 p. DOI: 10.15407/978-966-00-1846-4. (in Ukrainian)
J.A. Cook, D.T. Allen, Pat. 7.946,023 B2 United States.Int. Cl.H02K 15/06, H0 IF 3/04, G0IR 3I/28. Method and apparatus for measuring compressionstator core. Siemens Energy, Inc. (США, Орландо). 2011.
M. Twerdochlib, D.Edward, E.V. Diatzikis, Pat. 9,016,991 B2 United States Patent. Bolt tightener device for tightening a through-bolt in a generator core. 2015.
T.Paspalovski, V.Jovanovska, "Partial replacement of the active steel on the turbogenerator end zone", Termotechnika, XLI, 1, pp. 1–7, 2015. DOI: 10.5937/termoteh1501001P.
T. Paspalovski, N. Mojsoska, N. Jovanovski, V. Jovanovska, Z. V. Sovreski, "Replacement (reconstruction) of the active steel end zone of the turbogenerator", in Proceeding 1-st Global Conference, April 8–12, 2013, pp. 659–663. DOI:10.13140/RG.2.1.2948.3047.
V. Jovanovska, M. Arapcheska, "Increasing the power of the turbogenerator in the process of modernization in the mining and energy industry". International Journal of Innovative Science, Engineering & Technology, vol. 2, is. 2, рр. 162–166, 2015. URL:https://www.researchgate.net/publication/283714955_Increasing_the_Power_of_the_Turbogenerator_in_the_Process_Of_Modernization_in_the_Mining_and_Energy_Industry. (15 May 2024).
F.Penskoy, A.Yu.Zhukov, O.M. Minko, K. O. Kobzar, Pat. UA, no. 66717. Stator of an electrical machine. 2012. (in Ukrainian)
A.S. Levytskyi, Ie. O.Zaitsev, K. O. Kobzar, N.L. Sorokina, " Calculation of the disk spring unit in the power accumulator for stabilizing the pressing pressure of the stator core of a powerful turbogenerator ", Proceedings of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, no. 64, pp. 81–86, 2023. DOI:10.15407/publishing2023.64.081. (in Ukrainian)
D. S. Leininger, M. B. Geilen, M. Klein, M. A. Oechsnern, "New method for the calculation of characteristics of disc springs with trapezoidal cross-sections and rounded edges". Materials (Basel), 2022 Mar 6;15(5):1954. DOI: 10.3390/ma15051954.
M. B. Geilen, M. Klein, M. A. Oechsner, "Novel algorithm for the determination of walker damage in loaded disc springs", Materials (Basel), 2020 Apr 3;13(7):1661. DOI: 10.3390/ma13071661.
D. Čoko, I. Stančić, L.D. Rodić, D. Čošić, "TheraProx: capacitive proximity sensing". Electronics, 11(3), 393, 2022. DOI: 10.3390/electronics11030393.
M. Acherkan, Details of machines. Calculation and design. Vol. 2. Moscow, USSR: Mashinostroenie, 1968. 408 p. (in Russian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Левицький А. С., Зайцев Є. О., Кобзар К. О.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
