23.05.11

Методы ремонта судовых синхронных генераторов

Для начала опишем методы диагностирования, и ремонта механической части генератора.

1. Температура статорной обмотки в номинальном режиме работы не должна превышать 90 градусов. Температура измеряется в каждой фазе термосопротивлением Рt100. Перегрев генератора может быть вызван несколькими причинами. В первую очередь при повышении температуры следует обратить на ток нагрузки генератора, в случае если ток больше номинального, необходимо снизить нагрузку генератора, либо ввести в параллель дополнительный генератор. В случае, если ток нагрузки не выше номинального следует замерить температуру поступающего в генератор воздуха (должна быть не выше 50°С) и оценить загрязнённость вентиляционных каналов генератора. При необходимости необходимо их очистить и промыть.

2. Местный нагрев, гудение, появление дыма может быть вызвано появление межвиткового КЗ в обмотке статора генератора. При появлении указанных признаков и подозрения на появление межвиткового КЗ необходимо в первую очередь измерить сопротивление изоляции относительно корпуса, а также сопротивление фаз (предположительно мостом Уинстона, либо другим прибором). Если значения фазных сопротивлений разные, или мало сопротивление изоляции генератор необходимо разобрать и тщательно осмотреть. Если выявленная неисправность не может быть устранена на судне, генератор необходимо сдать в ремонт.

3. Максимальная температура подшипника не должна превышать 85°С. При превышении этого значения в первую очередь необходимо замерить уровень смазки, сорт и определить её качество. Если смазки недостаточно, необходимо её добавить, если же она загрязнена, то необходимо её полностью удалить, очистить подшипник после чего наполнить подшипник заново.

При вскрытии крышки подшипника необходимо в первую очередь провести визуальный осмотр, на наличие явных неисправностей подшипника. При отсутствии оных, если замена смазки не привела к уменьшению температуры необходимо замерить зазор в подшипнике. Зазор в подшипнике можно замерить методом подкладывания между подшипником и валом специальных проволок из мягкого материала. Зазор не должен превышать значения полученного по формуле: С = (D*1.5/1000) + 0.1, где D - диаметр вала в мм.

Также необходимо проверить сопрягаемые с подшипником детали, на наличие затиров и стираний.

4.1. В большинстве случаев, повышенная вибрация машины вызвана несоосностью валов приводного двигателя и генератора. Примерно 50% всех поломок машин.и в первую очередь подшипников, вызваны перекосами валов. При несоосных валах возникает момент сил реакции, который приводит к повышенным нагрузкам на опоры и вызывает: износ подшипников; износ уплотнений; повышенное потребление энергии; увеличение уровня вибрации и шума; снижение работоспособности и надежности машин.

Определить несоосность можно: прямым измерением; косвенно но повышению температуры подшипниковых узлов; вибродиагностическими методами. Казалось бы, самым простым и надежным является прямое измерение, но на практике традиционные методы (индикаторы, микрометры, щупы) часто не дают результата.

Известны следующие методы центровки: штангенциркулем или щупами — измерение радиальных и торцевых зазоров на полумуфтах:
  • приспособлениями с индикаторами часового типа;
  • приборами с бесконтактными датчиками биения вала;
  • оптическими приборами;
  • лазерными приборами.
В приборах на базе лазерной и микропроцессорной техники реализован метод «обратных индикаторов», обеспечивающий быстрое и качественное выполнение работ, почти полностью исключается влияние «человеческого фактора».Используемые при этом лазерные лучи не отклоняются от прямолинейности, что позволяет при разрешении детектора 0,001 мм обеспечить высокую точность. Данные в процессе центровки выводятся на экран в режиме реального времени. Таким образом, результаты перемещений агрегата, установки подкладок или затяжки болтов крепления можно видеть в тот самый момент, когда они производятся. Программное обеспечение приборов дает возможность учитывать и компенсировать влияние тепловых деформаций и смещений от натяжения трубопроводов при выходе механизма на эксплуатационный режим.

4.2. Подшипник качения является самым распространенным и наиболее уязвимым элементом любого роторного механизма. Подшипники осуществляют пространственную фиксацию вращающихся роторов и воспринимают основную часть статических и динамических усилий, возникающих в механизме. Поэтому техническое состояние подшипников является важнейшей составляющей, определяющей работоспособность механизма в целом.

Для оценки технического состояния и диагностики подшипников качения в настоящее время широко используются следующие методы: ПИК- фактор, по спектру вибросигнала,по спектру огибающей, по методу ударных импульсов. Рассмотрим подробнее каждый из них.

Метод ПИК-фактора

Для контроля за техническим состоянием подшипников по этому методу необходимо иметь простой виброметр, позволяющий измерять два параметра вибросигнала:
  • среднеквадратичное значение уровня (СКЗ) вибрации, т.е. энергии вибрации;
  • пиковую амплитуду (ПИК) вибрации (положительную, отрицательную или полный размах — значения не имеет).
Отношение двух этих параметров ПИК/СКЗ называется ПИК-фактором.

В осциллограмме нового, хорошо смазанного подшипника присутствует стационарный сигнал шумового характера.С течением времени, по мере появления дефектов на деталях подшипника, в сигнале начнут появляться отдельные, короткие амплитудные пики, соответствующие моментам соударения дефектов. В дальнейшем, с развитием дефекта, сначала увеличиваются амплитуды пиков, потом постепенно увеличивается и их количество. Например, дефект, появившись на одном из шариков, создает впоследствии забоину на кольце, с него она переносится на другой шарик, дефекты шариков начинают вырабатывать сепаратор и т.д. до полного разрушения.

Сначала по мере появления и развития дефекта нарастает функция ПИК, а СКЗ меняется очень мало, поскольку отдельные, очень короткие амплитудные пики практически не меняют энергетические характеристики сигнала. В дальнейшем, по мере увеличения амплитуд и количества пиков, начинает увеличиваться энергия сигнала, СКЗ из-за временного сдвига/возрастает СКЗ вибрации. Отношение ПИК между ними имеет явно выраженный максимум на временной ос и.На этом и основывается метод ПИК-фактора.

Экспериментально было установлено, что момент прохода функции ПИК- фактор через максимум соответствует остаточному ресурсу подшипника порядка двух-трех недель.

Достоинство метода ПИК-фактора — простота. Для реализации нужен обычный виброметр общего уровня. Недостатки — слабая помехозащищенность метода и необходимость проводить многократные измерения в процессе эксплуатации. Установить датчик непосредственно на наружной обойме подшипника практически невозможно, поэтому сигнал вибрации характеризует не только подшипник, но и друтие узлы механизма, что в данном случае рассматривается как помехи. Чем дальше установлен датчик от подшипника и сложнее кинематика самого механизма, тем меньше достоверность метода. Получить оценку состояния по одному замершие возможно.

По спектру вибросигнала

Для контроля за техническим состоянием подшипников по данному методу необходим анализатор спектра вибрации (виброанализатор). Метод базируется на анализе спектра вибрации — выявлении периодичности (частоты) появления амплитудным виброанализатором и по частотному составу спектра, можно идентифицировать возникновение и развитие дефектов подшипника. Каждому дефекту на элементах подшипника (тела качения, внутреннее и наружное кольцо, сепаратор) соответствуют свои частоты, которые зависят от кинематики подшипника и скорости его вращения. Наличие той или иной частотной составляющей в спектре сигнала говорит о возникновении соответствующего дефекта, а амплитуда этой составляющей — о глубине дефекта.

Достоинства метода:
  • высокая помехозащищенность (маловероятно наличие в механизме источников, создающих вибрации на тех же частотах, что и дефекты подшипника);
  • высокая информативность. Возможна оценка состояния элементов подшипника (тел качения, внутреннего и наружного кольца, сепаратора), поскольку они генерируют разные частотные ряды в спектре.
Недостатки:
  • метод дорогостоящий, если виброанализатор использовать только для контроля подшипников;
  • метод малочувствителен к зарождающимся и слабым дефектам в связи с тем, что подшипники в большинстве случаев являются маломощными источниками вибрации.
Небольшой скол на шарике или дорожке не в состоянии заметно качнуть механизм, чтобы мы увидели эту частотную составляющую в спектре. И только при достаточно сильных дефектах амплитуды этих частотных составляющих начинают заметно выделяться в спектре.
Метод используется достаточно широко, особенно в среде профессиональных специалистов и дает хорошие результаты.

Метод спектра огибающей

Для контроля за техническим состоянием подшипников по этому методу необходим анализатор спектра вибрации с функцией анализа спектра огибающей высокочастотной вибрации. Метод базируется на анализе высокочастотной составляющей вибрации и выявлении модулирующих ее низкочастотных сигналов.

Высокочастотная часть сигнала изменяет свою амплитуду во времени, т.е. она модулируется каким-то более низкочастотным сигналом. Выделение и обработка этой информации и составляют основу метода.

Рассмотрим подшипник с зарождающимся дефектом (сколом, трещиной и т.д.) на наружной обойме. При ударе тел качения о дефект возникают высокочастотные затухающие колебания, которые будут повторяться (модулироваться) с частотой равной частоте перекатывания тел качения по наружному кольну. Именно в этом модулирующем сигнале содержится информация о состоянии подшипника.

Установлено, что наилучшие результаты метод дает в том случае, если анализировать модуляцию не широкополосного сигнала, получаемого от акселерометра, а предварительно осуществить узкополосную фильтрацию сигнала, выбрать основную (несущую) частоту в диапазоне от 4 до 32 кГц и анализировать модуляцию этого сигнала. Для этого отфильтрованный сигнал детектируется, т.е.выделяется модулирующий сигнал (или еще его называют «огибающая сигнала»), который подается на узкополосный виброанализатор, и мы получаем спектр интересующего нас модулирующего сигнала или спектр огибающей.Что и дало название методу.

Обработка сигнала очень сложна, но результат стоит того. Дело в том, что небольшие дефекты подшипника не в состоянии вызвать заметной вибрации в области низких и средних частот. В то же время для модуляции высокочастотных вибрационных шумов энергии возникающих ударов оказывается вполне достаточно т.е.метод обладает очень высокой чувствительностью.

Спектр огибающей при отсутствии дефектов представляет собой почти горизонтальную, волнистую линию. При появлении дефектов над уровнем линии сплошного фона начинают возвышаться дискретные составляющие, частоты которых однозначно просчитываются по кинематике и оборотам подшипника.

Частотный состав спектра огибающей позволяет идентифицировать наличие дефектов, а превышение соответствующих составляющих над фоном однозначно характеризует глубину каждого дефекта.

Достоинства метода — высокая чувствительность, информативность и помехозащищенность.

Недостаток — высокая стоимость, необходим анализатор спектра вибрации с функцией анализа спектра огибающей высокочастотной вибрации. Метод очень широко используется в среде профессионалов и стационарных системах контроля технического состояния оборудования.

Метод ударных импульсов

Основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел.Ускорение частиц материала в точке удара вызывает волну сжатия, которая распределяется в виде ультразвуковых колебаний. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел. Период времени мал, и заметной деформации не происходит. Величина фронта волны является мерой скорости столкновения (удара) двух тел. Во второй фазе удара поверхности двух тел деформируются, энергия движения отклонит тело и вызовет в нем колебания.

Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывает влияние фон вибрации и шум. Вызванная механическим ударом фронтальная волна сжатия возбуждает затухающие колебания в датчике (преобразователе).

Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара V. Поскольку затухающий переходный процесс очень хорошо определяется и имеет постоянную величину затухания, его можно отфильтровать от других сигналов, т.е. от сигналов вибрации. Изменение и анализ затухающего переходного процесса — основа метода ударных импульсов.

Наблюдаемый процесс аналогичен тому, как отзывается на удары камертон. Как бы вы по нему ни ударили — он звенит на своей собственной частоте. Так и подшипниковые узлы от соударения дефектов «звенят» на своей частоте. Частота эта практически всегда лежит в диапазоне 28-32 кГц, и, в отличие от камертона, эти колебания очень быстро затухают, поэтому на осциллограммах они выглядят практически как импульсы, что и дало название методу.

Результаты измерений очень легко нормировать по скорости соударения, зная геометрию подшипника и его обороты. Амплитуды ударных импульсов однозначно связаны со скоростью соударения дефектов и глубиной дефектов. Поэтому по амплитудам ударных импульсов можно достоверно диагностировать наличие и глубину дефектов.

Достоинства — высокая чувствительность, информативность и помехозащищенность. Метод прост и дешев в реализации, существуют простые, портативные приборы.

Недостаток — существует одно ограничение, связанное с конструктивным исполнением механизма. Поскольку речь идет об измерении ультразвуковых волн колебаний, которые очень сильно затухают на границах разъемных соединений, для точности измерений необходимо, чтобы между наружным кольцом подшипника и местом установки датчика существовал сплошной массив металла. В большинстве случаев это не вызывает проблем. Метод широко используется в среде профессионалов, прост и доступен персоналу, обслуживающему оборудование.

4.3. Овальность шеек вала может быть замерена микрометром, либо другим точным измерителем. Устраняется методами наплавки либо протачивания под ремонтные размеры.

4.4. Витковые замыкания в обмотках роторов синхронных электродвигателей и генераторов вызывают вибрацию на частоте вращения и частоте действия электромагнитных сил (вторая сетевая— 100 Гц). Часто на опорах с момента пуска и до стабилизации теплового режима наблюдается постоянный рост вибрации на частоте вращения ротора, т.к. витковые замыкания из-за локального нагрева и прогиба ротора вызывают тепловой дисбаланс.

Для выявления витковых замыканий обмотки обычно проводятся измерения полного сопротивления обмотки ротора при питании переменным напряжением 220 В промышленной частоты при разных частотах вращения. При отсутствии витковых КЗ с изменением частоты вращения полное сопротивление ротора изменяется плавно, без скачков. Здесь важным является сопоставление полученных зависимостей с ранее снятыми при тех же условиях. Уточнение места замыкания может быть произведено измерением сопротивления между каждой парой витков в пазу с помощью щупов (при наличии вентиляционных отверстий). Данный метод связан со значительными затратами времени и сложностью применения при критических частотах вращения ротора, что представляется наиболее важным при диагностике витковых повреждений.

Наличие витковых КЗ считается допустимым, если оно не приводит к изменению уровня вибраций из-за теплового не баланса. В противном случае генератор необходимо сдавать в ремонт.

5.1. При работе генератора с повышенным шумом необходимо произвести диагностику подшипника, как описано в пункте проверить соединение генератора с приводным двигателем, проверить задевание крылатки за корпус, если необходимо устранить.

5.2. Дисбаланс воздушного зазора между обмотками статора и ротора может вызывать повышенную вибрацию, и ухудшение состояния электрических характеристик генератора и как результат укорачивание срока службы машины.

Дисбаланс может быть вызван ослабление крепёжных болтов, перекосом фундамента и проседанием подшипников. В этом случае воздушный зазор необходимо сделать равномерным. Для этого необходимо: приготовить специальный измерительный щуп; снять крышку генератора; измерения необходимо производить в 4-х местах, по вертикальной оси вверху и внизу, по горизонтальной слева и справа (при затруднённом доступе к машине допускается измерение в трёх точках, исключается нижний зазор); убедиться в том, что разность максимальных значений зазоров в разных точках не превышает 15% от среднего значения, если это не так необходимо производить центровку. Необходимо помнить, что при работе ротор машины немного приподнимется. Таким образом, воздушный зазор в верхней части должен быть на 0.1 мм больше чем в нижней.

Далее будут описаны методы устранения дефектов, характерных для систем возбуждения и автоматических регуляторов напряжения.

1. Если генератор не возбуждается необходимо предпринять примерно следующие шаги. Во первых по тахометру определить частоту вращения приводного двигателя, если ниже номинальной, смотреть регулятор частоты вращения приводного двигателя. Далее, если частота равна номинальной, замерить остаточное напряжение, если менее 3% от номинального напряжения генератора - подмагнитить. Если остаточное напряжение более 3%, необходимо отключить выводы корректора напряжения, если генератор возбуждается и напряжение на его выводах больше номинального, делаем вывод о неисправности корректора напряжения. Затем, если генератор не всё равно не возбуждается необходимо произвести проверку нормальной работы канала по напряжению (замерить вторичное напряжение трансформатора напряжения) и проверить все соединения системы возбуждения, замерить сопротивление обмоток возбуждения и их сопротивление изоляции. Затем произвести проверку- силовых выпрямителей и выпрямителей во вращающейся части.

Проверка диодов

Проверка диодов основывается на измерении его прямого и обратного сопротивления. Электрический тестер имеет на шкале значок, обозначающий диод. В этом положении меряем сопротивление диода в 2-х направлениях. Тестер при измерении подаёт очень небольшое напряжение, таким образом при измерении диод оказывается не полностью открытым и тестер вместо 0.01 - 0.1 Ом показывает 10 - 100 Ом. Это не означает, что диод неисправен. Важно, чтобы обратное сопротивление при измерениях превосходило прямое в 100 - 1000 раз. Диод, рассчитанный на токи больше 0.1 А может быть проверен с помощью батарейки и лампочки. Германиевые диоды хуже в том, отношении, что они высоко чувствительны к кратковременным импульсам. Если диод проверяется не отдельно, а в схеме, необходимо убедиться в отсутствии параллельных цепей (резисторов или Р - N переходов). Если эти цепи есть, то приходиться один из выводов диода выпаивать.

2. Если напряжение генератора ниже номинального, необходимо следовать следующим инструкциям. Во первых проверка частоты вращения первичного двигателя. Затем проверить настройки корректора напряжения, уставку напряжения выставить как указано в инструкции. По возможности отключить корректор, если напряжение стало больше номинального, необходима проверка корректора. Если напряжение генератора после отключения корректора неизменно необходимо проверить сопротивление выпрямительного моста в прямом направлении (предположительно путём замера падения напряжения на диодах в открытом состоянии) и проверить обмотки генератора, как указывалось в п.5.2.

Проверка корректора

При проверке корректора напряжения необходимо в первую очередь отключить его от генератора, и замерить поступает ли в него сигнал. Затем произвести визуальный осмотр для выявления явных поломок, наличия инородных тел, грязи, пыли. Проверить все соединения. Проверить на перегрев все резисторы и трансформатор. Проверить на прокручиваемость и плохой контакт реостат настройки напряжения. Проверить выходной тиристор корректора напряжения следующим образом.

Проверка тиристора

Тиристор представляет собой полууправляемый полупроводниковый ключ (триод), который можно открыть подавая на управляющий вход сигнал, а закрывается он автоматически, если напряжение между А и К равно 0. Для проверки тиристора необходимо собрать следующую схему.


При начальных условиях ключи 1 и 2 разомкнуты. В первую очередь замыкаем ключ 1. Показания тестера, измеряющего ток через нагрузку R1 - 0A, т.к. тиристор не открыт. Далее при замыкании ключа 2 тиристор открывается и через нагрузка протекает ток (примерно 200 мА). При размыкании ключа 2, тиристор остаётся открытым, ток через нагрузку неизменен (примерно 200 мА). Если показания прибора не будут соответствовать указанным в данной инструкции, значит тиристор неисправен и требуется замена его на новый из комплекта СЗЧ.

3. При напряжении генератора выше номинального, как и раньше в первую очередь обращаем внимание на частоту вращения первичного двигателя, положение ручки ручной регулировки напряжения, настройку корректора. Также необходимо проверить подключение корректора напряжения, т.к. при отсутствии связи напряжение генератора будет больше.

4. Если при включении нагрузки напряжение генератора резко снижается необходимо обратить внимание на регулятор частоты вращения первичного двигателя. Также падение напряжение возможно при чрезмерной перегрузке генератора, необходимо убедиться, что ток нагрузки не больше номинального значения. Затем произвести проверку канала по току, т.е. проверить ток во вторичной обмотке трансформатора тока, и наличие повреждений трансформатора, т.к. если во вторичной обмотке трансформатора тока будут межвитковые замыкания, возможно ослабление сигнала по току, что приведёт к уменьшению результирующей составляющей тока возбуждения и как следствие к уменьшению напряжения генератора.

⇓ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ⇓


⇒ВНИМАНИЕ⇐
  • Материал на блоге⇒ Весь материал предоставляется исключительно в ознакомительных целях! При распространении материала используйте пожалуйста ссылку на наш блог!
  • Ошибки⇒ Если вы обнаружили ошибки в статье, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье. Мы будем очень признательны!
  • Файлообменники⇒ Если Вам не удалось скачать материал по причине нерабочих ссылок или отсутствующих файлов на файлообменниках, то сообщите нам через контакты или в комментариях к статье.
  • Правообладателям⇒ Администрация блога отрицательно относится к нарушению авторских прав на www.electroengineer.ru. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.


⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓

0 комментарии:

Отправить комментарий

 

Сисадмин мнил себя богом сети, электрик грубо развеял этот миф. Научись развеивать мифы! © Electrical Engineer's blog [2010-2016].