Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki stanu technicznego (w trybie online) elementów stojana turbogeneratora

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki stanu technicznego (w trybie online) elementów stojana turbogeneratora"

Joanna Chmiel
7 lat temu
Przeglądów:

Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki stanu technicznego (w trybie online) elementów stojana turbogeneratora Wytwórca urządzenia:

1 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki stanu technicznego (w trybie online) elementów stojana turbogeneratora Wytwórca urządzenia: Instytut Energetyki; Zespół Ekspertów ul. Mory 8, Warszawa Kontakt: tel./fax.: (22) /(22) andrzej.bytnar@ien.com.pl

2 Uszkodzenia elementów stojana turbogeneratora Z analiz awaryjności turbogeneratorów wynika, że większość uszkodzeń elementów stojana turbogeneratora spowodowana jest nadmiernymi ich wibracjami (współdziałanie sił wymuszających wibracje z siłami reakcji układu wibrującego). Siły wymuszające pochodzą od zjawisk magnetycznych, elektromagnetycznych oraz termomechanicznych w turbogeneratorze. Siły reakcji związane są z parametrami mechanicznymi układu wibrującego: masą, sprężystością, tłumieniem, częstotliwością wibracji własnych oraz formą geometryczną.

3 Uszkodzenia elementów stojana turbogeneratora Własności sprężyste, tłumiące i częstotliwości wibracji własnych elementów stojana mogą ulegać zmianie w trakcie eksploatacji maszyny, co ma decydujący wpływ na wartości tych parametrów. Istotną rolę odgrywa tutaj przyjęta technologia produkcji w zakresie składania rdzenia oraz mocowania prętów w żłobkach i w obszarze połączeń czołowych uzwojenia (koszykach).

4 Przykłady uszkodzeń elementów stojana rdzenia pakiety skrajne rdzenia, główki prętów uzwojenia

5 Przykłady uszkodzeń elementów stojana turbogeneratora skrajne zęby rdzenia

6 Przykłady uszkodzeń elementów stojana i wirnika turbogeneratora - zęby rdzenia, pręt uzwojenia, połącznia czołowe uzwojenia wirnika

7 Przykłady uszkodzeń elementów stojana turbogeneratora blachy jarzma rdzenia, zawieszenie rdzenia w korpusie

8 Przykłady uszkodzeń elementów stojana turbogeneratora rozwarstwienie pakietu rdzenia, totalne zniszczenie

9 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Urządzenie realizuje następujące zadania: zbiera informacje o poziomie wibracji rdzenia, połączeń czołowych uzwojenia i korpusu stojana turbogeneratora w funkcji jego parametrów elektrycznych, przetwarza, rejestruje i interpretuje dane pomiarowe według przyjętych kryteriów oceny, przechowuje przetworzone dane pomiarowe do wykorzystania ich w dowolnym czasie dla oceny stanu technicznego stojana turbogeneratora, przeprowadza kontrolę działania urządzenia oraz wykrywa błędy i uszkodzenia torów pomiarowych informując o nich, informuje obsługę bloku energetycznego o przekroczeniach wartości dopuszczalnych

10 Urządzenie do monitoringu online wibracji i diagnostyki Urządzenie składa się z dwóch odrębnych części: pomiarowej (jednostka pomiarowa) analityczno-programowej (jednostka centralna). warstwa sprzętowa Podsystem pomiaru wibracji i parametrów pracy Podsystem prezentacji danych i informacji diagnostycznych Oprogramowanie pomocnicze Podsystem przetwarzania danych i akwizycji TCP/IP Schemat blokowy urządzenia

11 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online W skład jednostki pomiarowej wchodzą następujące części funkcjonalne: pomiaru wartości parametrów elektrycznych turbogeneratora, pomiaru temperatury, zasilania systemu pomiarowego oraz czujników piezoelektrycznych i optycznych, wstępnej obróbki analogowych sygnałów wejściowych, przetwarzania analogowo-cyfrowego, transmisji sygnałów pomiarowych do jednostki centralnej

12 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Struktura warstwy sprzętowej urządzenia urządzenia

13 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki online Schemat rozmieszczenia czujników wibracji w stojanie turbogeneratora 560 MW

14 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Czujniki drgań instalowane w stojanie turbogeneratora

15 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Jednostkę centralną urządzenia stanowi komputer klasy PC wyposażony w specjalistyczne oprogramowanie, obejmujące następujące moduły: analizy danych pomiarowych, wizualizacji wyników analiz, gromadzenia parametrów diagnostycznych, transmisji wybranych danych do wewnętrznej sieci elektrowni (łącze Ethernet)

16 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Prezentacja wyników pomiarów

17 Podstawowe wartości kryterialne dla oceny stanu technicznego stojana Podstawowe wartości kryterialne dla oceny stanu technicznego stojana Element stojana Wibracje małe (stan techniczny elementu badanego - bardzo. dobry); Kolor na mapie wibracji: turkusowy Prędkości wibracji v (RMS) Wibracje średnie (stan techniczny elementu badanego - poprawny Kolor na mapie wibracji: zielony Prędkości wibracji v (RMS) Wibracje znacznie podwyższone (stan techniczny elementu badanego zły wymagana naprawa elementu; maszyna może pracować przejściowo przy innych P;Q Kolor na mapie wibracji: żółty Prędkości wibracji v (RMS) Wibracje niedopuszczalne (stan techniczny elementu badanego - bardzo zły; maszyna nie powinna pracować). Kolor na mapie wibracji: czerwony Prędkości wibracji v (RMS) rdzeń v db (v 3.33 mm/s) 106 db v < 112,4 db (3.33 mm/s v < 6.67 mm/s) db v < 121,9 db (6.67 mm/s v < 20.0 mm/s) v db (v 20.0 mm/s) korpus koszyk połączeń czołowych uzwojenia główki prętów uzwojenia (na połącze niach czoło wych) v 96.7 db (v 1.1 mm/s) v < db (v 4.7 mm/s) v db v 6.67 mm/s 96.7 db v <102.9 db (1.1 mm/s < 2.23 mm/s) v < db 4.7 mm/s v < 9.34 mm/s) db v < 120 db (6.67 mm/s v < 16 mm/s) db v < db (2.22 mm/s v < mm/s) db v < db (9.34 mm/s v < 28.0mm/s) 120 db v < 135 db (16 mm/s v < 90 mm/s) v db (v mm/s) v db (v 28 mm/s) v 135 db (v 90 mm/s)

18 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Mapa wibracji główek połączenia czołowego uzwojenia stojana (prędkości wibracji w funkcji mocy czynnej i biernej turbogeneratora); v = f(p;q)

19 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Mapa prędkości wibracji rdzenia stojana w funkcji mocy czynnej i biernej turbogeneratora v =f(p;q)

20 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Poziomy prędkości wibracji elementów stojana przy określonym obciążeniu P;Q turbogeneratora

21 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Wizualizacja odkształceń skrajnych elementów rdzenia stojana turbogeneratora

22 Urządzenie do monitoringu wibracji i diagnostyki w trybie online Narzędzia analizy szczegółowej Wartości parametrów obciążenia i wibracji wybranego elementu stojana turbogeneratora

Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Rdzeń v = f(q) przy P = const a) b) b) Wibracje skorygowane rdzenia (w funkcji mocy biernej a) Q); P = (560+_2) v = f(q) MW, b) P =

23 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Rdzeń v = f(q) przy P = const a) b) b) Wibracje skorygowane rdzenia (w funkcji mocy biernej a) Q); P = (560+_2) v = f(q) MW, b) P = (260+_2) MW. w określonym przedziale czasowym, przy: a) P = (560 ± 2) MW b) P = (260 ± 2) MW Wibracje skorygowane rdzenia (w funkcji mocy biernej Q); v s = f(q) w przedziale czasowym r r

Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Połączenia czołowe uzwojenia (część ewolwentowa) v = f(q) przy P= const a) b) b) Wibracje skorygowane zamocowań połączeń czołowych

24 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Połączenia czołowe uzwojenia (część ewolwentowa) v = f(q) przy P= const a) b) b) Wibracje skorygowane zamocowań połączeń czołowych a) P = uzwojenia (560+_2) MW, od strony pierścieni b) P = (260+_2) MW, ślizgowych; v = f(q) w określonym przedziale czasowym, przy: a) P = (560 ± 2) MW b) P = (260 ± 2) MW Rys. Wibracje skorygowane zamocowań połączeń czołowych uzwojenia od str. P;v = f(q) w przedziale czasowym r r przy:

25 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Rdzeń, korpus v= f (t) a) b) b) Wibracje sumaryczne skorygowane rdzenia i korpusu w funkcji czasu v = f(t), przy P=(260 ± 2) MW; Q= (-70 ± 2 ) Mvar: a) rdzeń b) korpus

26 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Wibracje główek połączeń czołowych uzwojenia w funkcji mocy biernej Q; v = f(q) przy P = const turbogeneratora

27 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Połączenia czołowe uzwojenia (zamocowanie) a) b) b) przedziale czasowym r r przy: Wibracje skorygowane zamocowań połączeń czołowych a) P = uzwojenia (560+_2) MW, od strony P; v = f(q) w określonym przedziale czasowym, przy: b) P = (260+_2) MW, a) P = (560 ± 2) MW b) P = (260 ± 2) MW Rys. Wibracje skorygowane zamocowań połączeń czołowych uzwojenia od str. P;v = f(q) w

28 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Wibracje główek prętów uzwojenia stojana przed i po ich dosztywnieniu v = f(t)

29 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Poziomy wibracji oraz linie trendów zmian poziomów wibracji koszy połączeń czołowych uzwojenia stojana turbogeneratora v [db]

30 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Przyspieszenia harmonicznych wibracji na powierzchni korpusu (skraj rdzenia) przed i po dodatkowym usztywnieniu główek prętów uzwojenia stojana turbogeneratora

31 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Widmo amplitudowe przyspieszenia wibracji w części skrajnej korpusu; godzina 3 od strony turbiny; przy obciążeniu P = 304 MW; Q = 156 Mvar turbogeneratora

32 Wyniki analizy stanu technicznego elementów stojana turbogeneratora Przyspieszenia wibracji w paśmie częstotliwości kHz skrajnych elementów rdzenia i korpusu stojana w wybranym obszarze obciążeń P; Q turbogeneratora; a = f(q) przy P = const

33 Referencje Urządzenia te pracują bezawaryjnie od wielu lat m. in. w El. Kozienice (bloki cieplne 560 MW), EW Dębe (hydrozespół 5 MW) i umożliwiają szybką ocenę stanu technicznego stojanów ich generatorów. Projekty i wersje prototypowe urządzenia uzyskały szereg nagród, wyróżnień oraz dyplomów za granicą i w kraju (między innymi: 7 medali na międzynarodowych wystawach wynalazków lub innowacji Genewa; Sztokholm; Bruksela; Budapeszt;, Szanghaj; Seul, 4 dyplomy Ministra Nauki i Informatyzacji oraz Ministerstwa Edukacji i Nauki.

Podobne dokumenty

SYSTEM OCENY STANU TECHNICZNEGO ELEMENTÓW STOJANA TURBOGENERATORA

SYSTEM OCENY STANU TECHNICZNEGO ELEMENTÓW STOJANA TURBOGENERATORA Wytwórca systemu: Instytut Energetyki; ul. Mory 8, 01-330 Warszawa Kontakt: tel./fax.: (22)3451256 / (22)8368115 e-mail: andrzej.bytnar@ien.com.pl