ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ ЄМНІСНОГО ВИМІРЮВАЧА ПОВІТРЯНОГО ПРОМІЖКУ МІЖ СТАТОРОМ ТА РОТОРОМ У ГІДРОГЕНЕРАТОРАХ НА ОСНОВІ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНОГО МЕТОДУ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.70(2).2025.347948Ключові слова:
гідрогенератор, статор, ротор, повітряний проміжок, вимірювання, ємнісний сенсорАнотація
Повітряний проміжок(ПП) між статором і ротором гідрогенератора(ГГ) відіграє визначальну роль у формуванні електромагнітного поля машини, тому його номінальне значення має підтримуватись із високою точністю. Відхилення цієї величини може спричинити зниження динамічної стійкості та надійності роботи агрегату. Тому є необхідність постійного контролю ПП як в процесі роботи ГГ, так під час оглядів і ремонтів з використанням ефективних сучасних методів вимірювання та діагностування. Метою даної статті є створення та дослідження ємнісного вимірювача (ЄВ) ПП, який в порівняні з аналогами забезпечує більш високу точність вимірювання. Основними функціональними частинами запропонованого ЄВ є ємнісний сенсор (ЄС), блок вимірювання (БВ), який використовується в якості вторинного вимірювального перетворювача і з’єднувальні кабелі. ЄС складається зі змінного та постійного вимірювальних конденсаторів, і інформативним параметром ЄВ є відношення ємностей зазначених конденсаторів, що дає можливість усунути вплив на точність вимірювання зміни параметрів повітряного середовища, що оточує ЄС: температури і відносної вологості. Описано конструктивну схему ЄС, яка запропонована до реалізації як багатошарова друкована плата з тонкими провідними та діелектричними шарами. В провідних шарах сформовані електроди змінного та постійного вимірювальних конденсаторів, а також екрануючі поверхні. Зазначено, що для забезпечення оптимальної функції перетворення ЄВ електрична ємність постійного конденсатора повинна бути рівною ємності змінного конденсатора в середині його діапазону вимірювання. Плоский активний електрод змінного конденсатора для усунення впливу крайових ефектів оточений по периметру плоским охоронним електродом, потенціал якого рівний потенціалу активного електрода, але вони не зв’язані між собою гальванічно. При цьому змінний вимірювальний конденсатора з’єднаний з блоком вимірювання кабелем з подвійним екраном, в якому центральна жила з’єднана з активним електродом, внутрішній екран із охоронним електродом, а зовнішній із землею. Визначено аналітичні залежності для функції перетворення ЄВ ПП, призначеного для використання на ГГ будь якого типу. Показано графік функції перетворення ЄВ, який призначений для використання на ГГ типу СВ 1230/140-56. Вимірювач може бути використаний як окремий прилад, так і як складова частин систем моніторингу та діагностування ГГ.
Посилання
ISO 19283:2020 (E). Condition monitoring and diagnostics of machines – Hydroelectric generating units. ISO copyright office:Geneva, Switzerland, 2020. 70 p.
SOU-N EE 20.302:2020. Standards for testing electrical equipment. Ministry of Energy and Environmental Protection of Ukraine. Official publication. PJSC "NEC "Ukrenergo". 238 p.
Levytskyi A.S., Fedorenko G.M., Gruboy O.P. Monitoring the condition of powerful hydro- and turbogenerators using capacitive meters of mechanical defect parameters. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the NAS of Ukraine, 2011. 242 p.
Air Gap monitoring (Rotor/Stator). VM™ Air Gap. URL: https://www.vibrosystm.com/en/product/vm_air_gap. Accessed at 13.06.2025.
VM3 & VM5 Airflow For Capacitive Air Gap Measuring Chains. URL: https://library.vibrosystm.com/en/Datasheets/9628-25D6A-110.pdf. Accessed at May 13.06.2025.
4000 Series Air Gap Sensor System. Datasheet. Bently Nevada Machinery Condition Monitoring. [Online]. Available: https://dam.bakerhughes.com/m/4dfdaa01abf81f67/original/4000-Series-Air-Gap-Sensor-System-Datasheet-167885-pdf.pdf. Accessed at 13.06.2025.
Iris Power AGTracII. [Online]. Available: https://irispower.com/wp-content/uploads/2016/11/Iris-Power-Air-Gap-Condition-Monitoring-AGTracII-Brochure.pdf. Accessed at 13.06.2025.
LS121 and ILS731 air-gap measurement system. [Online]. Available: https://catalogue.meggittsensing.com/wp-content/uploads/2020/12/DS_LS121_ ILS731-en.pdf. Aaccessed at 13.07.2024. Accessed at 13.06.2025.
Rassovsky V. L., Levitsky A. S., Zaitsev E. O. "Noise-resistant capacitive sensor for determining the air gap in a powerful hydrogenerator," Hydropower of Ukraine, No. 3-4, pp. 42 – 45, 2021. URL: https://uhe.gov.ua/sites/ default/files/2021-12/12.pdf
Pat. 86524 Ukraine, MPK G01B 7/14, G01R 27/26. Method of measuring the air gap between the stator and the rotor in a hydrogenerator and a device for its implementation / Potashnyk S. I., Voshchynsky K. V., Gruboy O. P., Levytsky A. S., Nebolyubov E. Yu., Novik A. I., Fedorenko G. M., Shoful A. K.; applicant and patent owner JSC "Ukrhydroenergo" (Ukraine). – No. a 2007 12431; appl. 09.11.07; publ. 27.04.09, Bull. No. 8.
Levitsky A. S., Rassovsky V. L., Zaitsev E. O. "Capacitive sensor with a system of coplanar electrodes for measuring the air gap in hydrogenerators," Technical Electrodynamics, No. 3, pp. 80 – 85, 2023. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2023.03.080.
Grinevich F. B., Novik A. I. Measuring compensation-bridge devices with capacitive sensors. Kyiv: Nauk. Dumka. 1987. 112 p..
Nebolyubov E. Yu., Novik A. I. "Electronic converters for working with capacitive sensors (analog and digital)," Technical Electrodynamics, No. 3, pp.67-74, 2015.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Левицький А.С., Зайцев Є. О., Закусило С. М.
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.
