Помощь студентам в учебе
Исследование влияния сезонного фактора на работу турбинного подшипника гидроагрегата Майнской ГЭС
|
Аннотация 2
Автореферат 3
Введение 10
1 Турбинные подшипники вертикальных гидроагрегатов 11
1.1 Назначение, классификация по виду применяемого антифрикционного
материала 11
1.2 Преимущества и недостатки баббитовых и резиновых подшипников 12
1.3 Требования и рекомендации местных инструкций по эксплуатации и
контролю ТП 15
1.4 Требования стандартов и местных инструкций по установке зазора в ТП 16
1.5 Описание ТП Майнской ГЭС и способов контроля за техническим
состоянием (контролируемые параметры, места установки датчиков) 18
2 Факторы, влияющие на работу турбинного подшипника 22
2.1 Влияние изменения напора ГЭС на работу ТП с водяной смазкой 23
2.1.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 23
2.1.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 24
2.1.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 25
2.2 Обрастание частей турбинного подшипника моллюском дрейссеной 26
2.2.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 26
2.2.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 27
2.2.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 27
2.3 Сезонное изменение количества переносимого рекой стока взвешенных наносов 28
2.3.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 28
2.3.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 28
2.3.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 29
2.4 Сезонное тепловое расширение конструктивных частей 30
2.4.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 30
2.4.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 32
2.4.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 32
2.5 Анализ результатов проведённого опроса 34
3 Расчетная часть исследований 37
3.1 Анализ трендов величины биения вала в зоне турбинного подшипника ..37
3.2 Доказательство корреляционной зависимости 39
3.3 Расчет необходимого зазора в ТП с учетом фактической температуры
облицовки вала 41
3.3.1 Апробация методики и проверка достоверности результатов 41
3.3.2 Расчет зазора в ТП гидроагрегатов МГЭС с учетом фактической температуры воды и облицовки вала 44
3.4 Разработка алгоритма мониторинга для своевременного выявления и предотвращения развивающихся дефектов 46
Заключение 51
Список сокращений 54
Список использованных источников 55
Приложение А Иллюстрационные материалы 59
Автореферат 3
Введение 10
1 Турбинные подшипники вертикальных гидроагрегатов 11
1.1 Назначение, классификация по виду применяемого антифрикционного
материала 11
1.2 Преимущества и недостатки баббитовых и резиновых подшипников 12
1.3 Требования и рекомендации местных инструкций по эксплуатации и
контролю ТП 15
1.4 Требования стандартов и местных инструкций по установке зазора в ТП 16
1.5 Описание ТП Майнской ГЭС и способов контроля за техническим
состоянием (контролируемые параметры, места установки датчиков) 18
2 Факторы, влияющие на работу турбинного подшипника 22
2.1 Влияние изменения напора ГЭС на работу ТП с водяной смазкой 23
2.1.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 23
2.1.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 24
2.1.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 25
2.2 Обрастание частей турбинного подшипника моллюском дрейссеной 26
2.2.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 26
2.2.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 27
2.2.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 27
2.3 Сезонное изменение количества переносимого рекой стока взвешенных наносов 28
2.3.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 28
2.3.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 28
2.3.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 29
2.4 Сезонное тепловое расширение конструктивных частей 30
2.4.1 Теоретическое описание сезонной составляющей 30
2.4.2 Способ учета сезонной составляющей при эксплуатации 32
2.4.3 Оценка влияния сезонной составляющей на ТП гидроагрегата МГЭС 32
2.5 Анализ результатов проведённого опроса 34
3 Расчетная часть исследований 37
3.1 Анализ трендов величины биения вала в зоне турбинного подшипника ..37
3.2 Доказательство корреляционной зависимости 39
3.3 Расчет необходимого зазора в ТП с учетом фактической температуры
облицовки вала 41
3.3.1 Апробация методики и проверка достоверности результатов 41
3.3.2 Расчет зазора в ТП гидроагрегатов МГЭС с учетом фактической температуры воды и облицовки вала 44
3.4 Разработка алгоритма мониторинга для своевременного выявления и предотвращения развивающихся дефектов 46
Заключение 51
Список сокращений 54
Список использованных источников 55
Приложение А Иллюстрационные материалы 59
За историю развития гидроэнергетического оборудования направляющие подшипники турбин претерпели большие изменения, чем подшипники генераторов, как по конструктивному исполнению, так и по применяемым материалам и связанной с ними смазке. На смену кольцевым баббитовым подшипникам с жидкой масляной смазкой пришли сегментные подшипники. Наряду с этим велись поиски более простой для турбин конструкции, в результате чего появились подшипники со смазкой и охлаждением водой. 1 Целесообразность использования резиновых подшипников в вертикальных гидротурбинах, обуславливается рядом преимуществ, в сравнении с баббитовыми, о которых будет подробно сказано в первой главе.
Решением широкого круга вопросов по повышению надежности резиновых подшипников занимались многие талантливые инженеры- исследователи, в том числе чл.-кор. АН СССР Н. Н. Ковалев и к. т. н. С. А. Грановский, десятки лет возглавлявшие отечественное гидротурбостроение, Л. 11. Петров, М. А. Цветков, И. И. Шриро, В. П. Капитонов, Ю.П. Майзель, С.Ф. Будников и многие другие. Перечисленные личности были сторонниками широкого применения резиновых подшипников и принимали активное участие в их разработке, совершенствовании и внедрении.
Одним из вопросов повышения надёжности турбинного подшипника с водяной смазкой является учет сезонного фактора, так как на работоспособность ТП и скорость его износа влияет среда, в которой он эксплуатируется. При этом важное значение имеет фактор сезонности, обусловленный климатическими и календарными причинами. Климатические причины в основном связаны с влиянием погодных условий, календарные - с изменением уровней бьефов вследствие ведения графика сработки-наполнения водохранилища. Учет фактора сезонности при эксплуатации турбинного подшипника является одной из составляющих позволяющих обеспечить падёжную безаварийную работу на всем сроке эксплуатации.
Решением широкого круга вопросов по повышению надежности резиновых подшипников занимались многие талантливые инженеры- исследователи, в том числе чл.-кор. АН СССР Н. Н. Ковалев и к. т. н. С. А. Грановский, десятки лет возглавлявшие отечественное гидротурбостроение, Л. 11. Петров, М. А. Цветков, И. И. Шриро, В. П. Капитонов, Ю.П. Майзель, С.Ф. Будников и многие другие. Перечисленные личности были сторонниками широкого применения резиновых подшипников и принимали активное участие в их разработке, совершенствовании и внедрении.
Одним из вопросов повышения надёжности турбинного подшипника с водяной смазкой является учет сезонного фактора, так как на работоспособность ТП и скорость его износа влияет среда, в которой он эксплуатируется. При этом важное значение имеет фактор сезонности, обусловленный климатическими и календарными причинами. Климатические причины в основном связаны с влиянием погодных условий, календарные - с изменением уровней бьефов вследствие ведения графика сработки-наполнения водохранилища. Учет фактора сезонности при эксплуатации турбинного подшипника является одной из составляющих позволяющих обеспечить падёжную безаварийную работу на всем сроке эксплуатации.
В ходе выполнения работы было исследовано влияние сезонного фактора на работу турбинного подшипника гидроагрегата Майнской ГЭС.
Были решены основные задачи, а именно:
• определены факторы, влияющие на работу турбинного подшипника.
К ним были отнесены конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы.
® сформулировано понятие «сезонного фактора» для турбинного подшипника с водяной смазкой и определены его составляющие.
Сезонный фактор (для турбинного подшипника с водяной смазкой) - фактор, воздействие которого на турбинный подшипник напрямую зависит от календарных и климатических условий. От календарных условий зависит такая составляющая сезонного фактора, как связь изменения напора ГЭС и давления в ванне ТП. От климатических условий зависит: интенсивность обрастания турбинного подшипника моллюском - дрейссеной; количество переносимых в воде взвешенных твёрдых частиц; сезонное тепловое расширение конструктивных частей.
• произведён сбор и анализ статистики об установленных подшипниках (и фактах влияния на них сезонного фактора) в Филиалах ПАО «РусГидро».
Для сбора статистики проводился опрос среди 21 гидроэлектростанции (на каждой ГЭС по одному сотруднику). Из 21 опрошенных было получено 9 ответов. Результаты опроса представлены в приложении А на рисунках А.6- А.1 1.
® предложены способы учета составляющих сезонного фактора при эксплуатации турбинного подшипника.
Способы учета по каждой составляющей сезонного фактора представлены в п.2.1.2; п.2.3.3; в п.2.3.2; в п 2.4.2.
• произведён анализ трендов величины биения вала в зоне турбинного подшипника.
Визуальный анализ трендов показал, что при нахождении температуры воды в боковом диапазоне, биение вала также находится в боковом диапазоне. 11ри установлении какой-либо тенденции изменения температуры, между параметрами наблюдается обратная связь. Снижение температуры приводит к росту биения вала, увеличение температуры - к снижению биения. По оценкам, в зависимости от времени года, рост или снижение температуры на 1°С приводит к снижению или увеличению величины биения вала в среднем от 15 до 40 мкм. Описание природы данного явления было приведено в пунктах 2.2.1 и 2.2.3.
• доказана корреляционная зависимость величин биения вала в зоне турбинного подшипника и температуры воды, подаваемой на смазку.
Статистический анализ трендов показал, что полученный коэффициент корреляции температуры воды и биения вала ТП НБ равен -0,74. Температуры воды и биения вала ТП ЛБ равен -0,87. По полученным коэффициентам, можно сделать следующий вывод: согласно шкале Чеддока (математическая статистика), температура воды, подаваемой на смазку ТП, имеет высокую обратную связь с величиной биения в зоне ТП.
® рассчитан необходимый зазор в ТП с учетом фактической температуры воды и облицовки вала.
В зависимости от фактической температуры воды, при установке зазора, необходимо применять поправочные коэффициенты, приведённые в таблице К).
Методика расчета и образец применения поправочных коэффициентов отражены в 11. 3.3.1.
Если на момент установки зазора турбинного подшипника температура облицовки вала будет больше на 5°С температуры воды, то величину диаметрального зазора, рассчитанного через поправочные коэффициенты, необходимо скорректировать на 0,1 мм в сторону его уменьшения при этом нужно обращать внимание на то, что минимальное значение диаметрального зазора, устанавливаемого в турбинном подшипнике не должно быть меньше чем 0,2 мм.
Установку зазора в турбинном подшипнике, величина которого, выходит за пределы нормативных значений (в данном случае по [14] 0,2 - 0,3 мм), допускается производить только после согласования с заводом-изготовителем.
® разработан алгоритм мониторинга для преждевременного выявления н предотвращения развивающихся дефектов в ТП (в дополнение к разработанным сотрудниками СМО СШ ГЭС существующим алгоритмам).
Разработанный алгоритм представлен на рисунке А.5 в Приложении А.
Были решены основные задачи, а именно:
• определены факторы, влияющие на работу турбинного подшипника.
К ним были отнесены конструктивные, технологические и эксплуатационные факторы.
® сформулировано понятие «сезонного фактора» для турбинного подшипника с водяной смазкой и определены его составляющие.
Сезонный фактор (для турбинного подшипника с водяной смазкой) - фактор, воздействие которого на турбинный подшипник напрямую зависит от календарных и климатических условий. От календарных условий зависит такая составляющая сезонного фактора, как связь изменения напора ГЭС и давления в ванне ТП. От климатических условий зависит: интенсивность обрастания турбинного подшипника моллюском - дрейссеной; количество переносимых в воде взвешенных твёрдых частиц; сезонное тепловое расширение конструктивных частей.
• произведён сбор и анализ статистики об установленных подшипниках (и фактах влияния на них сезонного фактора) в Филиалах ПАО «РусГидро».
Для сбора статистики проводился опрос среди 21 гидроэлектростанции (на каждой ГЭС по одному сотруднику). Из 21 опрошенных было получено 9 ответов. Результаты опроса представлены в приложении А на рисунках А.6- А.1 1.
® предложены способы учета составляющих сезонного фактора при эксплуатации турбинного подшипника.
Способы учета по каждой составляющей сезонного фактора представлены в п.2.1.2; п.2.3.3; в п.2.3.2; в п 2.4.2.
• произведён анализ трендов величины биения вала в зоне турбинного подшипника.
Визуальный анализ трендов показал, что при нахождении температуры воды в боковом диапазоне, биение вала также находится в боковом диапазоне. 11ри установлении какой-либо тенденции изменения температуры, между параметрами наблюдается обратная связь. Снижение температуры приводит к росту биения вала, увеличение температуры - к снижению биения. По оценкам, в зависимости от времени года, рост или снижение температуры на 1°С приводит к снижению или увеличению величины биения вала в среднем от 15 до 40 мкм. Описание природы данного явления было приведено в пунктах 2.2.1 и 2.2.3.
• доказана корреляционная зависимость величин биения вала в зоне турбинного подшипника и температуры воды, подаваемой на смазку.
Статистический анализ трендов показал, что полученный коэффициент корреляции температуры воды и биения вала ТП НБ равен -0,74. Температуры воды и биения вала ТП ЛБ равен -0,87. По полученным коэффициентам, можно сделать следующий вывод: согласно шкале Чеддока (математическая статистика), температура воды, подаваемой на смазку ТП, имеет высокую обратную связь с величиной биения в зоне ТП.
® рассчитан необходимый зазор в ТП с учетом фактической температуры воды и облицовки вала.
В зависимости от фактической температуры воды, при установке зазора, необходимо применять поправочные коэффициенты, приведённые в таблице К).
Методика расчета и образец применения поправочных коэффициентов отражены в 11. 3.3.1.
Если на момент установки зазора турбинного подшипника температура облицовки вала будет больше на 5°С температуры воды, то величину диаметрального зазора, рассчитанного через поправочные коэффициенты, необходимо скорректировать на 0,1 мм в сторону его уменьшения при этом нужно обращать внимание на то, что минимальное значение диаметрального зазора, устанавливаемого в турбинном подшипнике не должно быть меньше чем 0,2 мм.
Установку зазора в турбинном подшипнике, величина которого, выходит за пределы нормативных значений (в данном случае по [14] 0,2 - 0,3 мм), допускается производить только после согласования с заводом-изготовителем.
® разработан алгоритм мониторинга для преждевременного выявления н предотвращения развивающихся дефектов в ТП (в дополнение к разработанным сотрудниками СМО СШ ГЭС существующим алгоритмам).
Разработанный алгоритм представлен на рисунке А.5 в Приложении А.