Результаты вибрационных исследований динамических характеристик турбогенератора ТГВ-200-2М
Рубрика: Технические науки
Статья просмотрена: 676 раз
Библиографическое описание:
Биялт, М. А. Результаты вибрационных исследований динамических характеристик турбогенератора ТГВ-200-2М / М. А. Биялт, Е. В. Урьев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2012. — № 11 (46). — С. 27-30. — URL: https://moluch.ru/archive/46/5678/ (дата обращения: 11.09.2021).
Опыт выполнения виброналадочных работ на турбоагрегатах Т — 175 — 130 с турбогенератором ТГВ — 200 — 2М (ГП «Электротяжмаш») указывает на необходимость уточнения ряда вибрационных характеристик, в частности объяснения ряда резонансных явлений системы «валопровод – подшипники – опоры» и прежде всего в зоне турбогенератора.
Опытные данные, полученные в процессе эксплуатации рассматриваемых турбогенераторов, позволяют выделить некоторые особенности их вибрационных характеристик (рис.1). Сразу отметим, что резонанс на частотах вращения 2100 — 2200 об/мин соответствует резонансу сердечника генератора [1].
Рис. 1. Амплитудно-фазочастотные характеристики передней (а)
и задней (б) опор турбогенератора ТГВ-200-2М
Опыт эксплуатации и вибрационной наладки агрегатов рассматриваемого типа указывает на наличие интенсивных колебаний опор генератора со значительными амплитудами (до 100 мкм и более) при прохождении частот вращения 900 — 1000 об/мин (рис.1), т.е. при частотах вращения ниже расчетного значения 1 — ой критической частоты ротора турбогенератора в составе валопровода (1300 — 1350 об/мин) [2]. При этом, прохождение через максимум амплитуд сопровождается плавным изменением фазы вибрации, что характерно при прохождении системы через резонанс. В документации завода — изготовителя наличие резонанса на указанных частотах (900 — 1000 об/мин) не отмечено.
На рис.2 представлены амплитудно-фазочастотные характеристики опор генератора по второй гармонике. На характеристиках просматриваются две критические частоты второго рода – 480 и 670 об/мин, которые являются половинными от частот 950 и 1350 об/мин. Данное обстоятельство также указывает, что интенсивные колебания опор генератора на частоте вращения 950 об/мин вызваны резонансом системы «ротор – подшипники — опоры», который обусловлен характеристиками этой системы.
Рис. 2. Амплитудно-фазочастотные характеристики второго рода передней (а)
и задней (б) опор турбогенератора ТГВ-200-2М
Получить объяснение указанных противоречий удалось путем численного моделирования системы «валопровод – подшипники – опоры» в лицензионном пакете программ DyRoBeS ( Dynamics of Rotor — Bearing Systems ).
На первом этапе моделирования были определены первые две собственные формы ротора турбогенератора в составе валопровода (рис.3) только с учетом свойств масляного слоя в подшипниках и податливостей опор. Значения податливостей опор, полученных экспериментальным путем в ходе динамических испытаний опор агрегата данного типа, приведены в работе [3,4].
Рис.3. Собственные формы ротора турбогенератора в составе в валопровода:
а) 1-я — 1212 об/мин, б) 2-я – 3140 об/мин
При последующем моделировании были учтены еще и массы, приведенные к опорам. Под приведенными массами понимаются участвующие в колебательном процессе массы подшипника, элементов статора и фундамента.
В [4] приводятся данные для ТГВ — 300 по значениям масс стула, статорных элементов, фундамента приведенных к передней ( M оп = 88 — 159т.) и задней ( M оп = 184 — 470т.) опорам. Поскольку ТГВ — 200 и ТГВ — 300 конструктивно схожи, то приведенные данные можно использовать как оценочные в расчетной модели ТГВ — 200. На рис. 4 представлены результаты расчетов при значениях приведенной массы каждой из опор M оп =200 т, при условии, что опоры имеют одинаковые податливости.
Рис.4. Собственные формы ротора турбогенератора в составе в валопровода:
а) 1-ая — 952 об/мин, б) 2-ая – 1069 об/мин, в) 3-ая – 1447 об/мин, г) 4-ая – 3524 об/мин
Результаты численного моделирования с учетом упруго-массовых свойств опор подтверждает появление резонансных явлений в зоне частот вращения 950 – 1070 об/мин, что совпадает с ранее представленными результатами практических исследований (рис.1). Но не менее интересным фактом является то, что первая (952 об/мин) и вторая (1069 об/мин) критические частоты ротора генератора по формам деформаций соответствуют первой и второй изгибным формам ротора с частотами 1447 об/мин и 3524 об/мин соответственно.
Полученные результаты иллюстрируют ранее показанный нами механизм появления «дубль — форм» [5] в тех случаях, когда опоры агрегата имеют резонансы на частотах значительно ниже рабочих частот вращения. Причем следует подчеркнуть, что когда мы говорим об этом эффекте, речь идет не о резонансе опор, а именно о критических частотах ротора (валопровода), определяемых как критические частоты по идентичным формам на податливых опорах (определяемых наличием резонансов опор) и на жестких (зарезонансных) опорах. Подтверждением этого являются и соотношения между прогибами ротора и перемещением опор, и то, что перемещения опор на третьей и четвертой критиках направлены в противоположную сторону относительно действующих сил, т.к. обе опоры находятся за резонансом.
Таким образом, эффект реализации «дубль — форм» объясняет механизм появления ранее необъяснимых резонансов или критических частот в рабочем диапазоне частот реальных агрегатов и природу их происхождения. Полученный эффект может быть использован как в диагностических целях при идентификации появления изменений в опорной системе агрегата, так и при виброналадке агрегатов при объяснении и идентификации резонансов.
Синхронный трехфазный турбогенератор с водородно-водяным охлаждением типа ТГВ — 200М УЗ, ТГВ — 200 — 2МУЗ. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1977 г. (ОТХ.140.150)
Турбина паровая Т-185/215-130-3. Расчеты Часть 4. Расчет на прочность валопровода турбины и генератора ТГВ-200-2М (БТ-217000-2РРЗ)
Рунов Б.Т. Исследование и устранение вибрации паровых турбоагрегатов. — М.: Энергоиздат, 1982.
Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). – М.: Машиностроение, 1980, — Т. 3. Колебания машин, конструкций и их элементов / Под. ред. Ф.М. Диментберга и К.С. Колесникова, 1980.
Биялт М.А. Расчетное исследование вибрационных характеристик динамической системы «ротор – подшипники – опоры» [Текст] / М.А. Биялт, А.А. Плотникова, Е.В. Урьев // Молодой ученый. — 2012. — №11.
Источник
Анализ работы ТЭЦ мощностью 1200 МВт, на предмет необходимости технического перевооружения и реконструкции основного оборудования , страница 28
Турбогенератор ТГВ–200–2М – синхронный, с водородно-водяным охлаждением представляет собой трехфазную неявнополюсную машину. Генератор состоит из неподвижной части (статор), включающую в себя корпус, сердечник и обмотку статора, охлаждаемую водой, и вращающейся части-ротора, на котором намотана обмотка возбуждения, питаемая постоянным током от возбудителя. Ротор генератора установлен на подшипниках, вмонтированных в торцевые щиты генератора. С целью герметизации внутреннего объема генератора, заполняемого водородом, в торцевых щитах встроены масляные уплотнения вала генератора. Охлаждение генератора водородом осуществляется компрессором, установленным на валу ротора, а охлаждение самого водорода – в газоохладителях, по которым прокачивается тех. вода от внешней системы водоснабжения. Охлаждение водой (дистиллятом) обмотки статора осуществляется также от внешней системы водоснабжения.
2.4.2. Предложение на модернизацию
Всвязи с малым запасом по мощности турбогенератора в проектном исполнении имеет смысл в рамках программы модернизации выбрать другую модификацию данного типа турбогенератора. Наиболее подходящим является выбор турбогенератора ТГВ-220-2ПУЗ.который, помимо большего запаса по мощности обладает следующими приемуществами: меньшая длинна статора (меньшая металлоемкость и соответственно стоимость генератора в целом, удобство разбора при ремонтах, более рациональное использование цеховых площадей); модернизированная системы охлаждения статора (способствует повышению надежности и увеличения гарантийного срока службы.
Для наибольшей наглядности, сравним номинальные данные генераторов в таблице.
Таблица 2.10. Номинальные данные генераторов
Газовый объем генератора с введенным ротором, м 3
Источник
Турбогенератор трехфазного тока типа ТГВ-200-2МУ3
Общие сведения
Турбогенератор трехфазного тока предназначен для выработки электрической энергии при непосредственном соединении с паровой турбиной.
Структура условного обозначения
ТГВ-200-2МУ3:
ТГ — турбогенератор;
В — водородно-водяное охлаждение обмоток;
200 — активная мощность, МВт;
2М — модификация;
У3 — климатическое исполнение и категория размещения
по ГОСТ 15150-69.
Условия эксплуатации
Высота над уровнем моря до 1000 м.
Температура окружающего воздуха от 5 до 40°С.
окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры турбогенератора.
Нормативно-технический документ
Технические характеристики
Напряжение статора, кВ — 15,75 Частота тока, Гц — 50 Мощность, МВ·А — 258,8 Коэффициент мощности — 0,85 Схема соединения фаз — звезда Частота вращения, мин -1 — 3000 КПД, % — 98,6 Масса, кг — 240000
Турбогенератор допускает установку в районах с повышенной сейсмичностью до 7 баллов по шкале Меркали-Канкани-Зиберга.
Турбогенератор и его система возбуждения соответствуют требованиям ТУ 16-512.254-78, ГОСТ 533-85, ГОСТ 21558-88.
По технике безопасности турбогенератор соответствует ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.1-75.
Предусматривается также ручное регулирование возбуждения генератора.
Срок службы турбогенератора — 25 лет с момента установки на станции. Гарантийный срок — 1 год со дня ввода его в эксплуатацию, но не более 3 лет после пересечения государственной границы.
Конструкция и принцип действия
Корпус статора сварной из листовой стали. Для удобства транспортирования он выполнен из нескольких частей, соединяемых стыковыми плитами при помощи стяжных шпилек.
Сердечник статора набирается из штампованных сегментов высококачественной электротехнической листовой стали.
По высоте сердечник разделен на пакеты. Между пакетами вставлены распорки для прохода охлаждающего воздуха. Обмотка статора соединена в звезду и имеет не менее шести выводов: три главных и три нейтральных.
Остов ротора состоит из нескольких спиц двутаврового сечения, скрепленных в основании дисками, которые крепятся к фланцам литой втулки ротора коническими шпильками.
Остов может быть также цельносварным или иметь спицы коробчатого сечения.
Обод ротора состоит из штампованных сегментов листовой стали, стянутых шпильками. Стыки сегментов каждого слоя смещены по окружности, между пакетами сегментов имеются вентиляционные каналы.
На ободе ротора крепятся полюса с обмоткой возбуждения. Полюса изготовлены из штампованных стальных листов, стянутых шпильками.
Соединения между катушками выполнены из гибких тонких медных или бронзовых полос, припаянных к виткам катушек. Полюса снабжены продольно-поперечной демпферной обмоткой. Снизу ротора между спицами расположены балки, к которым крепятся тормозные сегменты. Балки рассчитаны на вес всех вращающихся частей агрегата при подъеме ротора на тормозах-домкратах. Тормозные сегменты располагаются на ободе или сварном остове ротора.
Подпятник имеет один или два ряда неподвижных самоустанавливающихся сегментов, связанных попарно в радиальном направлении балансирами.
Сегменты подшипника имеют эластичное металлопластовое покрытие.
Вращающийся диск имеет полированную поверхность трения и крепится к втулке ротора болтами и штифтами.
Охлаждение масла производится посредством водяных охладителей, встроенных в масляные ванны. Объем масла в ваннах подпятника — 8 м 3 , подшипника — 3 м 3 .
Верхняя крестовина лучевого типа состоит из центральной части с гнездом верхнего направляющего подшипника и лап двутаврового сечения, которые опираются на корпус статора, а в радиальном направлении — распорками-домкратами на фундамент.
Нижняя крестовина лучевого типа состоит из центральной части с гнездом нижнего направленного подшипника и лап двутаврового сечения, которые опираются на фундамент. Направляющий подшипник состоит из самоустанавливающихся сегментов, залитых баббитом. Сегменты опираются на винтовые регулируемые опоры.
Вентиляция гидрогенераторов по замкнутой системе. Воздухоохладители, соединенные по воде и воздуху параллельно, расположены вертикально между корпусом статора и бетонным кожухом. Вентиляторы, расположенные на ободе ротора, обеспечивают необходимый напор воздуха.
Регуляторный генератор — трехфазный синхронный, с возбуждением от постоянных магнитов, предназначен для питания электрогидравлического регулятора скорости гидроагрегата, расположен на валу гидрогенератора. См. рисунок.
Габаритные, установочные и присоединительные размеры турбогенератора ТГВ-200-2МУ3
Номинальная мощность, кВ·А/кВт — 0,375/0,25
Номинальное напряжение, В — 110
Коэффициент мощности — 0,7
Частота тока, Гц — 50
В комплект поставки входят: турбогенератор; система возбуждения со щитом и панелями возбуждения, устройством автоматического возбуждения, системой гашения поля, тиристорными преобразователями;
система резервного возбуждения турбогенератора; комплект аппаратуры охлаждения и контроля маслоснабжения, водяного и водородного охлаждения; запасные части, монтажные приспособления и инструмент;
эксплуатационная документация.
Источник
Инструкция по эксплуатации генератора ТГВ-200-24
Страницы работы
Содержание работы
Техническое описание и
Инструкция по эксплуатации генератора
1. Распределение обязанностей при эксплуатации турбогенератора
2. Технические данные синхронного трёхфазного турбогенератора типа ТГВ-200-2М с водородно-водяным охлаждением
3. Контроль работы турбогенератора.
4. Действия персонала котлотурбинного цеха при отключении генератора от защиты и при повреждениях, требующих немедленного отключения генератора.
5. Признаки ненормальных режимов, допускающих кратковременную работу генератора и действия оперативного персонала котлотурбинного цеха.
6. Система водяного охлаждения обмотки статора турбогенератора ТГВ-200-2М.
7. Система водородного охлаждения турбогенератора ТГВ-200-2М.
9. Система охлаждения тиристорного возбуждения.
10. Указания мер безопасности.
11. Вывод генератора в ремонт.
12. Испытания генератора на газоплотность.
13. Порядок допуска к испытаниям.
Приложение 1. Схема маслоснабжения уплотнения вала генератора.
Приложение 2. Схема газового хозяйства.
Приложение 3. Схема водоснабжения газоохладителей.
Приложение 4. Схема охлаждения обмотки статора.
Приложение 5. Диаграмма мощности.
Приложение 6. Система маслоснабжения.
1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЯЗАННОСТЕЙ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТУРБОГЕНЕРАТОРА.
1.1. Персонал котлотурбинного цеха при эксплуатации генератора обязан:
1.1.1. Вести постоянный надзор за работой всех подшипников генератора и возбудителя (особое внимание уделять контролю за уплотняющими подшипниками генератора и выполнять все необходимые операции в схеме маслоснабжения генератора).
1.1.2. Осуществлять контроль и поддержание в заданных пределах температуры горячего и холодного газа, меди и железа статора генератора и возбудителя.
1.1.3. Периодически, не реже двух раз в смену, прослушивать генератор и возбудитель.
1.1.4. Осуществлять внешний надзор за работой щеточного аппарата без прав производства каких-либо работ на нём.
1.1.5. Содержать в чистоте выступающие края подстуловой изоляции подшипников, следить, чтобы металлические предметы не шунтировали их.
1.1.6. Контролировать давление и чистоту водорода в корпусе генератора.
1.1.7. Поддерживать при нормальном режиме номинальные параметры на генераторе (активную, реактивную нагрузки, ток и напряжение ротора, ток статора и т.д.), при ненормальных режимах действовать согласно инструкции, поддерживая допустимые параметры на генераторе
1.1.8. При аварийном останове блока отключать генератор и снимать возбуждение.
1.1.9. Переводить питание собственных нужд блока на резервный трансформатор только в аварийных случаях и только «через АВР».
1.1.10. Переводить регулирование возбуждения с автоматического на ручное при неисправности в системе АВР и в случаях, предусмотренных инструкцией по ликвидации аварий.
1.1.11. Ее допускать к генератору лиц, не имеющих на это право.
Примечание. Операции по п.1.1.9. и 1.1.11. выполняются персоналом КТЦ при отсутствии на БЩУ в момент аварии персонала электроцеха. При этом персонал КТЦ несёт полную ответственность за правильность, полноту и своевременность выполнения обязанностей, возложенных на него данной инструкцией.
1.2. Персонал электрического цеха при обслуживании генератора обязан:
1.2.1. Производить периодические осмотры генератора:
— СДЭМ — не реже 2 раз в смену;
— мастер по генераторам — не реже I раза в сутки.
При осмотрах контролируются:
— температура уплотняющих подшипников;
— температура холодного и горячего газа, меди и железа;
— статора генератора и возбудителя;
— давление и чистота газа в корпусе генератора;
— давление масла на уплотнение, перепад давлений масло-водород, слив масла с уплотнений;
— чистота подстуловой изоляции подшипников;
— изоляция цепи возбуждения;
1.2.2. Требовать от персонала котлотурбинного цеха строгого выполнения им обязанностей, изложенных в п. 1.1. настоящей инструкции.
1.2.3. Во всех режимах выполнять операции по подъёму напряжения на генераторе и включению его в сеть.
1.2.4. Производить отключение генератора от сети и изменения в схеме питания собственных нужд блока в нормальных условиях.
1.2.5. Надзор за работой и обслуживание щеточных аппаратов генераторов, устранение неисправностей в их работе специально закреплённым и подготовленным лицом (ОРП) или, при его отсутствии, начальником смены электроцеха.
1.3. Персонал химического цеха обязан по утверждённому графику производить анализы:
1.3.1. Газового состава в корпусе генератора.
1.3.2. Влажности водорода в генераторе.
1.3.3. На содержание водорода в картерах подшипников и в комплексных шинопроводах.
1.3.4. На содержание кислорода в гидрозатворе.
1.3.5. Качество дистиллята охлаждения обмотки статора.
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СИНХРОННОГО ТРЁХФАЗНОГО ТУРБОГЕНЕРАТОРА ТИПА ТГВ-200-2М С ВОДОРОДНО-ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
Источник