Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Одним из перспективных путей овышения надежности работы турбоагрегатов является создание и овершенствование систем технической диагностики. Простой блока ощностыо 600 Мвт приносит урон, по некоторым данным, до 500 тыс. олларов в сутки. Создание систем мониторинга и диагностики позволяет обнаруживать, дефекты на ранней стадии и предупреждать ава-ии. Большая часть простоев оборудования .по данным статисти-:и, связана с повышенной вибрацией.Поэтому анализ вибрационного отояния ротора турбины позволяет выявить значительное количество ефектов и выработать рекомендации по их предупреждению и устра-ению. Анализ показывает, что . несмотря на значительное число ме-одов исследования вибрации роторов, практическое применение их в ействующих системах мониторинга и диагностики недостаточно.
Целью данной работы являлось: изучение вибродиагностических ризнаков;комплексное расчетное исследование свойств диагностиру-бъекта применительно к системе диагностики на примере действую-ей турбоустановки ТЭЦ МЭИ .Создание базы данных на основе теку-их показаний датчиков термодинамических и механических величин, еханических величин, конструктивных параметров турбины и элемен-ов турбоустановки, тепловых расчетов турбины, конденсатора, теп-овой схемы; адаптация ряда алгоритмов для целей диагностики, в ом числе с созданием ретроспективных файлов, в частности-расчет татичоских реакций подшипников скольжения и определение текущей агруженности подшипников по положению центра ротора в расточке одшипника; расчет динамических и статических коэффициентов сма-очного слоя подшипников для текущего состояния диагностируемого бъекта и последующего использования в расчетах динамики ротора; асчет критических частот валопровода; расчет границ динамической стойчивости ротора по расходу пара и по частоте вращения; опре-олснис влияния взаимного положения опор на их динамические ха-актеристики;расчет поперечных сил, действующих в регулирующей тупени и их влияния на реакции опор и динамические характеристи-и валопровода; расчет аэродинамических сил. возникающих в ступе-ях и уплотнениях турбины и вызывающих низкочастотную вибране; создание на основе указанных алгоритмов и данных компьютерной
модели систеиы вибрационной диагностики.
Научная новизна результатов, полученных автором, заключаете в следующей. Впервые для целей диагностики применены алгорит» расчета реакций в подшипниках скольжения при произвольных углг действия нагрузки; определения пороговой мощности по частоте расходу пара: учета дополнительных нагрузок на подшипники, возну кающих в регулирующей ступени при частичном открытии клапанов.
Показано для турбины АП-б путем применения созданной систе мы, что , в частности, для некоторых эксплуатационных режиме третья собственная частота валопровода в вертикальной плоскост близка к удвоенной рабочей: одновременное изменение боковых вертикальных зазоров в подшипниках может вызвать изменение крити ческих частот на 10-15 процентов для 1 частоты и для высших час тот в еще большей степени;изменение взаимного положения опор МО жет вызвать изменение критических частот на 15-20 процентов и бо лее;изменение взаимного положения опор могут вызвать изменени устойчивости системы по частоте вращения на 30 процентов; пр включении клапанов в регулирующей ступени на ротор может действо вать дополнительная боковая нагрузка до 16 кН, что вызывает су щественное изменение характеристик подшипников и ротора. Систем позволяет производить вибрационные исследования и для других ти пов турбоагрегатов.
Достоверность и обоснованность результатов. Основные научны данные, изложенные в работе, основаны на методах, подтверждении многочисленными практическими применениями и , частично , экспе риментально. Использованные расчетные методики были проверены н таких примерах, где возможно аналитически точное решение.
Практическая ценность работы. Полученные результаты могу послужить основой для создания системы вибрационной диагностик теплофикационных турбин небольшой мощности, а также в качеств элементов ситемы мониторинга и диагностики мощных турбин. Вырабо тайная структурная схема и созданные взаимосвязи алгоритмов в ма тематической модели систеиы диагностики показали эффективность і устойчивость в работе и могут быть легко адаптированы для турбо агрегатов различных типов.
Личный вклад автора в получении научных результатов. Автором юведен обзор литературы и проанализированы опубликованные Даніє по теме диссертации. Им проведена классификация наиболее час-) встречающихся дефектов и их диагностических признаков.
Созданы взаимосвязи между указанными модулями.
Создана типовая база данных для диагностики указанных юйств объекта. Проведена адаптация ряда программ, созданных на іфедре ПГТ и лично автором для целей диагностики, в том числе с )зданием ретроспективных файлов.
Исследовано влияние эксплуатационных и конструктивных факто-зв на свойства диагностируемого объекта.
Создана компьютерная модель системы диагностики на примере фбины небольшой мощности.
Результаты работы докладывались: 1. На семинаре сектора гачности кафедры паровых и газовых турбин МЭИ, руководитель т. н. проф. Коствк А. Г.. М.. МЭИ, апрель 1998 г.
2. На заседании кафедры паровых и газовых турбин. М., МЭИ, ірель 1996 г.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, їти глав, заключения, списка литературы из 272 наименований. Работа здержиг 202 страниц машинописного текста. 66 рисунков и 6 эиложений.