Аннотация 4
Реферат 5
Введение 7
1 Состояние проблемы вибраций в гидротурбинах 8
1.1 Причины и последствия повышенной вибрации гидроагрегатов 11
1.2 Задачи и виды эксплуатационного контроля вибрации 13
1.3 Нормы и критерии оценки вибрационного состояния гидроагрегата 16
1.3.1 Основные положения виброконтроля и нормирования вибраций
гидротурбинного оборудования 18
1.3.2 Выбор основного параметра при оценке вибрационного состояния
гидроагрегатов 19
1.3.3 Работа гидроагрегата в зоне частичных нагрузок 21
1.3.4 Выбор средств измерений вибраций 22
2 Исследование вибрационного состояния гидроагрегатов ст. №№1:10
Воткинской ГЭС 25
2.1 Методика определения жесткостей опорных узлов 27
2.1.1 Радиальная жесткость подшипников 27
2.1.2 Осевая жесткость гидроагрегата 28
2.2 Результаты определения жесткостей опорных узлов гидроагрегатов 30
2.2.1 Радиальная жесткость подшипников 30
2.2.2 Осевая жесткость гидроагрегата 37
2.3 Природа основных частотных составляющих вибраций гидроагрегатов
Воткинской ГЭС 37
2.4 Методика вибрационных испытаний 41
2.5 Результаты вибрационных испытаний 42
2.6 Оценка уровня вибрации по действующим нормам 63
3 Разработка норм на вибрацию опорных узлов гидроагрегатов с учетом
конструктивной схемы 66
3.1 Методика обоснования норм 66
3.2 Уточнение уставок с учетом разработанных норм 71
4 Разработка рекомендаций по улучшению вибрационного состояния гидроагрегатов Воткинской ГЭС 75
4.1 Определение нагрузок, действующих в опорных узлах гидроагрегатов
Воткинской ГЭС 75
Заключение 82
Список использованных источников 84
Проблематика и актуальность.Вибрация гидроагрегата является комплексным показателем, определяющим надежность и экономичность оборудования. В этом показателе находят свое отражение обоснованность принятых в проекте конструктивных решений по агрегату; качество его изготовления, монтажа и ремонта; режимные условия работы машины. Материалы по обследованию вибрационного состояния действующего натурного оборудования следует рассматривать как результат уникального эксперимента, который не может быть воспроизведен ни в одной лаборатории. Исследование вибрационных характеристик действующих гидроагрегатов является всегда актуальным, так как направлено на повышение технического уровня оборудования и предупреждение аварийных ситуаций.
Проблемой современной энергетики является также создание эффективного контроля вибрационного состояния гидроагрегатов, находящихся в эксплуатации. Наиболее прогрессивным решением здесь можно назвать внедрение на ГЭС систем технической диагностики гидроагрегатов, которые позволяют выявлять дефекты и неисправности оборудования на ранней стадии их развития.
В работе на основании анализа результатов проведенных вибрационных испытаний гидроагрегатов Воткинской ГЭС проводятся исследования природы основных частотных составляющих вибраций опорных узлов гидроагрегатов, величин нагрузок, вызывающих полученные реакции, проводится оценка уровня вибрации по действующим нормам. Учитывая, что действующие нормы не учитывают основные конструктивные особенности гидроагрегатов Воткинской ГЭС, в работе планируется разработка индивидуальных вибрационных норм с учетом особенностей конструктива и жесткостей узлов по методике НПО ЦКТИ, уточнение значений уставок с их обоснованием, разработка ряда корректирующих мероприятий. В этом заключается актуальность данной работы.
В магистерской диссертации выполнена оценка вибрационного состояния опорных узлов всех гидроагрегатов Воткинской ГЭС.
Основными частотными составляющими в вибрациях опорных узлов являются колебания оборотной и лопастной частот. Их наибольший уровень наблюдается в радиальных вибрациях направляющих подшипников.
Несмотря на то, что по действующим нормам вибрационное состояние опорных узлов всех гидроагрегатов соответствует оценкам «хорошо- удовлетворительно" для ряда гидроагрегатов приводятся мероприятия для снижения вибраций. На гидроагрегатах№№3, 4, 5, 9 снижение может быть достигнуто путем механической балансировки ротора (рабочего колеса или ротора генератора), что улучшит вибрационное состояние подшипников. На гидроагрегатах№№2, 7, 10 рекомендовано провести работы по снижению нагрузки лопастной частоты.
Показано, что работа всех гидроагрегатов на малых мощностях в диапазоне 10:25 МВт (при напоре Н = 19,5:20,5 м) сопровождается повышенными уровнями вибраций опорных узлов, связанными со «жгутовыми» явлениями в турбине, поэтому они должны быть исключены из опыта эксплуатации.
Проведены опыты по определению жесткостей опорных узлов на примере гидроагрегата №4. Полученные жесткости и результаты вибрационных испытаний позволили оценить реакции в подшипниках от динамических сил, действующих в гидроагрегате на различных режимах эксплуатации.
Оценка вибрационного состояния гидроагрегата по действующим нормам не всегда согласуется с опытом эксплуатации оборудования, поэтому для гидроагрегата Воткинской ГЭС разработаны предельные значения (нормы) вибраций и биений вала, учитывающие конструктивные особенности гидроагрегата, а также существующие жесткости опорных узлов. С учетом полученных предельных значений обоснованы уровни аварийной и предупредительной уставок. Исходя из того, что полученные предельные значения вибрации и биения вала по некоторым узлам не соответствуют утвержденным в гидроэнергетике нормативам, дальнейшее их использование в полном объеме для эксплуатации гидроагрегатов не допускается, однако, в целом, результаты расчетов могут использоваться для анализа вибрационного состояния гидроагрегатов Воткинской ГЭС и дальнейших исследований по данной тематике.
