Введение к работе
Актуальность работы
Перед энергетиками Украины поставлены задачи развития эффективных нетрадиционных методов и средств диагностирования, не требующих отключения оборудования, создания автоматизированных систем технического диагностирования основных видов электрооборудования и их распространения на наиболее ответственных объектах энергосистем, формирования отраслевой автоматизированной системы диагностического обеспечения энергетического производства на всех уровнях управления Минэнерго Украины.
Техническое диагностирование систем возбуждения (СВ) мощных синхронных генераторов ' электростанции осуществляется, в основном, традиционными методами и средствами технической диагностики, предусматривающими проведение испытаний СВ в режиме холостого хода турбогенератора и в аварийных режимах энергосистемы, которые крайне нежелательны вследствие непроизводительных затрат и снижения надежности работы электрооборудования энергосистемы. Также не осуществляется контроль идентичности настройки и поведения СВ генераторов электростанции.
Отсутствует комплексный подход к совершенствованию технического диагностирования СВ синхронных машин (генераторы, двигатели в приводе шаровых углеразмольных мельниц) тепловой электрической станции (ТЭС), что не позволяет обеспечивать требуемую надежность электроприводу шаровой углеразмольной мельницы.
Все это предопределило необходимость дальнейшего совершенствования методов и средств технического диагностирования СВ мощных синхронных генераторов и электроприводов ТЭС.
Связь темы диссертации с планом основных работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с темами отраслевых научно-технических программ. Базой для подготовки защищаемой работы явились научно-исследовательские отчеты по указанным темам со следующими номерами госрегистрации: 01825044219; 01840071030; 0184007Ю29; 01850070543. При этом автор является руководителем этих работ и ответственным исполнителем.
Цель работы. Основной целью работы является разработка и внедрение методов и средств технического диагностирования СВ мощных сшгхронных генераторов и электроприводов шаровых углеразмольных мельниц ТЭС.
Методы исследования. Исследования классификации СВ, как объектов диагноза, а также общих критериев технического диагностирования, выполнены на основе методов алгебры множеств. При оценке технического состояния СВ генераторов электростанции, идентичности настройки и поведения СВ отдельных генераторов, поиска неисправностей, использованы методы расчета области статической устойчивости энергосистемы и выбора настройки АРВ, а также методы математического моделирования.
Исследования технического состояния СВ при аварийных возмущениях выполнялись на основе общей теории переходных процессов машин переменного тока, методов вычислительной математики, метода симметричных составляющих. Натурные исследования выполнены с использованием экспериментальных методов измерения параметров и вычислительной техники.
Научная новизна полученных результатов.
-
Строгость построения системы технического диагностирования электротехнического объекта впервые обоснована разработанными автором аксиомами, на основе которых предложены и исследованы общие критерии технического диагностирования СВ мощных синхронных генераторов и электроприводов шаровых углеразмольных мельниц, а также критерии для разработки последних.
-
Обоснование комплексного технического диагностирования СВ мощных синхронных генераторов и электроприводов шаровых углеразмольных мельниц представлено новой классификацией СВ, согласно которой СВ в различных режимах рассматривается как многосвязный, односвязный и автономный объект диагноза.
-
На основании комплексности технического диагностирования для контроля технического состояния СВ как многосвязного и односвязного объекта диагноза разработан и исследован метод диагностических границ, в основе которого использовано свойство границы области устойчивости САРВ как экстремальной линии, чувствительной к техническому состоянию элементов САРВ, что позволяет по конфигурации границ контролировать техническое состояние СВ генераторов электростанции, идентичность настройки и поведения СВ отдельных генераторов, обнаруживать неисправности и по таблице образов неисправностей осуществлять их поиск.
4. Автором впервые установлена взаимосвязь между диагностическими
свойствами СВ и фазами протекания аварийного процесса в энергосистеме,
вследствие чего разработан и исследован метод аварийных возмущений,
основанный на представлении аварийного возмущения в виде двух фаз его
протекания, относительно которых и оценивается техническое состояние СВ.
5. Метод рабочего технического диагностирования СВ в
эксплуатационных режимах работы генератора разработан и исследован на
основе предложенных автором критериев, и отличается тем, что не содержит
проверок в режиме холостого хода генератора, как крайне неэкономичного.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и
рекомендаций работы. Обеспечивается применением апробированных
методов алгебры множеств, методов расчета области статической
устойчивости энергосистемы и выбора настройки АРВ, методов
математического моделирования синхронных генераторов, двигателей и их
СВ; обоснованностью принятых допущений; результатами
экспериментальных исследований на действующем оборудовании
электростанций и опытно-промышленной эксплуатации приведенных в работе методов и средств технического диагностирования СВ. Практическое значение работы.
-
Создана методика диагностирования тиристорных СВ мощных турбогенераторов, позволяющая оценить их техническое состояние в условиях эксплуатации с исключением проверок в режиме холостого хода генератора, как крайне неэкономичного.
-
Разработаны средства технической диагностики, обеспечивающие эффективное диагностирование тиристорных СВ мощных турбогенераторов в условиях эксплуатации.
-
Разработана СВ для. электропривода шаровых углеразмольных мельниц ТЭС, практически не требующая обслуживания.
Реализация результатов работы.
1. Метод рабочего технического диагностирования СВ в
эксплуатационных режимах генератора после капитального ремонта внедрен
на всех блочных электростанциях энергосистем Украины.
Оценка технического состояния тиристорных СВ по предлагаемому методу позволяет отказаться от проверки в режиме холостого хода турбогенератора, как крайне неэкономического.
2. Метод аварийных возмущений использован на Старобешевской
ГРЭС для оценки технического состояния головного образца тиристорной
системы самовозбуждения разработки завода «Уралэлектротяжмаш», что
позволило ее серийно внедрить на ряде электростанций.
3. Метод диагностических границ использован на Змиевской ГРЭС для
оценки технического состояния СВ генераторов электростанции,
идентичности настройки и поведения СВ отдельных генераторов, что
позволило принять меры к повышению надежности в этом узле
энергосистемы.
4. Средства технической диагностики: имитатор синхронного
генератора и возбудителя, прибор контроля токораспределения через щетки
предложены для реализации указанных новых методов и поэтому также
внедрены на всех блочных электростанциях энергосистем Украины.
5. Разработанная СВ для электропривода шаровых углеразмольных
мельниц внедрена на всех блоках мощностью 200, 300 МВт электростанций
энергосистемы «Донбассэнерго».
Как показал опыт эксплуатации, предложенная СВ обладает максимальной надежностью, минимумом диагностических средств и практически не требует обслуживания.
Апробация работы.
Отдельные положения и основные результаты диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены на XVIII сессии семинара «Кибернетика электрических систем» по тематике «Диагностика электрооборудования» (1996 г., г. Новочеркасск); семинаре руководителей электролабораторий электрических станций ОЭС СК «Южэнерго» (1996 г., г.Пятигорск); республиканском семинаре «Пути повышения надежности
электрических машин переменного тока» (1977 г., г. Киев); республиканском семинаре «Передовые методы эксплуатации систем возбуждения мощных генераторов» (1988 г., Змиевская ГРЭС).
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ и 2 авторских свидетельства на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и двух приложений; основное ее содержание изложено на 114 страницах машинописного текста, содержит 56 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 72 наименований. Общий объем работы 197 страниц.
