Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

На заводе «Электросила» для удешевления стоимости испытании на стенде механизированы работы по установке генератора на стенде, соединению с приводным двигателем и т. и.

163. - ТИПОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Типовым испытаниям подвергаются первые образцы турбогене­ раторов. Фирма «Дженерал Электрик» (США) такие образцы гене­ раторов испытывает по расширенной программе, включающей

следующие испытания: проверку максимальной мощности (на электростанции); тепловые испытания; вентиляционные испы­ тания с определением тепловых полей и теплоотдачи; определение потерь холостого хода и короткого замыкания; определение полного сопротивления обмоток; разложение на составляющие кривой напря­ жения; измерение остаточного напряжения; измерение радиопомех; определение постоянных времени нагрева и электромагнитных по­ стоянных; измерение магнитных индукций в сердечнике и в за­

зоре; измерение индуктированных эдс и потерь в конструкциях;

измерение формы магнитного поля в зазоре (с помощью датчиков Холла форма поля определяется на расстоянии 50.8 мм и 13 мм от

поверхности ротора, при этом напряжение генератора изменяется до

1.20—1.35 от номинального) ; измерение вибрации корпуса, сердеч­

ника и обмотки (измерение вибраций производится также в процессе разгона и остановки машины); измерение тока, циркулирующего

в стержне статора; измерение температуры ротора от токов в ре­

жиме 2-фазного короткого замыкания при различных токах воз­ буждения; изучение потерь в щитах, а также измерение темпера­ туры от потоков рассеяния и вычисление потерь во всех частях щита; определение потоков в районе выводов и измерение темпера­ туры коробки выводов.

По этим данным также определяется кпд машины и ряд других

тания проводятся с отключением отдельных параллельных ветвей,

как правило, при пониженном напряжении. Для определения теп­

лового состояния ротора фирма применяет встречное включение полюсов.

Опытов ударного короткого замыкания фирма не проводит.

Последний опыт осуществлен фирмой в 1958 г. на машине мощ­ ностью 140 тыс. квт при напряжении, равном номинальному.

Для проведения типовых испытаний турбогенератор оснаща­

ется большим количеством датчиков. Измерительные цепи от дат­ чиков, установленные на роторе, присоединяются к токосъемному устройству (100 цепей и более). Хорошие результаты получены

спередачей радиосигналов. Проверка проводилась на устройстве

с8 каналами. В настоящее время разрабатывается устройство с большим количеством цепей.

255

•I

Общее количество датчиков достигает 1200. Информация от дат­

чиков передается к цифровой вычислительной машине.

В соответствии с практикой, принятой на отечественных за­ водах, в программу типовых испытаний, наряду с испытаниями, включаемыми в программу контрольных испытаний, дополни­ тельно включаются: измерение вибраций элементов генератора и шумов, определение параметров машин; определение номиналь­

ного тока возбуждения; проведение опыта внезапного короткого замыкания.

Измерение вибрации подшипников производится с помощью

стандартной аппаратуры, измерение вибраций сердечника, кор­ пуса статора и других конструктивных элементов производится с помощью специальных датчиков, которые непосредственно при­ крепляются к этим элементам.

Шум генератора измеряется с помощью стандартных приборов на расстоянии 1 м от генератора по его контуру.

При типовых испытаниях производится определение синхрон­ ного индуктивного сопротивления Xd из опытов холостого хода и короткого замыкания; переходного сопротивления xd из опытов внезапного короткого замыкания и гашения поля; сверхпереход­ ных сопротивлений x'd и x* g из опыта поочередного питания двух

фаз обмотки переменным током промышленной частоты; индуктив­ ного сопротивления обратной последовательности xi из опыта пи­ тания вращающейся с номинальной скоростью машины от источ­ ника с обратным чередованием фаз, индуктивного сопротивления нулевой последовательности ж0 из опыта однофазного питания трех

фаз обмотки статора, соединенных последовательно.

Опыт внезапного короткого замыкания выполняется для про­

верки механической прочности обмотки статора, а также для опре­ деления параметров генератора. При измерении токов короткого замыкания, как правило, используются безындуктивные шунты.

164. - ИСПЫТАНИЕ НА СТЕНДЕ ЗАВОДА МЕТОДОМ ВЗАИМНОЙ НАГРУЗКИ

На заводе «Электросила» создан специальный стенд для испы­ таний турбогенераторов мощностью до 1000 МВт в режиме взаим­ ной нагрузки.

Испытательное оборудование включает: нагрузочный турбоге­

нератор мощностью 1000 МВт с 60 МВт приводным двигателем

(с водородным охлаждением), машинный зал с преобразователь­ ными установками мощностью до 18.5 MBA, систему маслоснаб-

жения низкого и высокого давления, систему снабжения дистил­ лятом и технической водой, систему газоснабжения, крановое обо­ рудование (два крана грузоподъемностью 250/50 т каждый), систему шин, аппаратуру регулирования и т. п.

Для установки нужного угла нагрузки между испытуемой и нагрузочной машиной используется специальная муфта, пред-

256

ставляющая собою вал с двумя фланцами. Угол нагрузки образуется

взаимным смещением роторов двух машин относительно друг друга.

Реализация взаимной нагрузки осуществляется следующим обра­

зом: роторы испытуемого и нагрузочного генераторов жестко сое­ диняются между собой через муфту, а зажимы обмоток соединя­ ются друг с другом через шины с водяным охлаждением, рассчитан­

ные на ток до 30 кА.

Пуск приводного двигателя осуществляется частотным способом

от преобразовательного агрегата.

Испытательный стенд оборудован автоматической системой для проведения исследований и обработки результатов испытаний на основе использования ЭЦВМ ICL-1905Е и ARGUS-500/2 англий­ ского производства и специальным измерительным оборудованием.

Функции системы следующие: получение более достоверной информации о результатах испытаний; увеличение объема инфор­ мации с возможностью автоматического выбора наиболее нагружен­ ных элементов турбогенератора; контроль за состоянием генера­ тора во время испытаний; автоматическая обработка результатов

испытаний и представление их в виде графиков сразу же после

испытаний.

Автоматическая система испытаний (АСИ) производит реги­ страцию кратковременных переходных процессов (коротких за­

мыканий, гашения поля и т. п.), при этом обеспечивается сбор ин­ формации от 30 датчиков с частотой 28 000 изм. сек. Кроме того, АСИ производит регистрацию сравнительно медленно меняющихся

режимов (до нескольких часов) с записью данных от 256 датчиков с 1000 изм./сек., а также данных испытаний в нагрузочных режи­

мах (в течение нескольких недель) со сбором информации от 1500 датчиков с частотой измерений 100 изм./сек. Суммарная ошибка измерений с помощью АСИ не превышает 0.3—0.5%.

Измерения с помощью АСИ производятся следующим образом

(рис. 16-1). Сигналы от датчиков, установленных на испытуемом и нагрузочном генераторах, возбудителе и приводном двигателе, поступают на пульт 33 и систему сбора данных 6 ЭЦВМ ARGUS500/2, которая включает систему подсоединения кабелей !,‘усили­

тели 2 и устройства преобразования непрерывных величин в циф­ ровые 3, 4. Кроме того, данные от датчиков могут поступать и не­

посредственно на входное устройство 5 ЭЦВМ. Применение двух преобразователей аналог-код обеспечивает 28 000 изм./сек. и

в то же время необходимое резервирование на случай выхода из строя одного из преобразователей.

ЭЦВМ ARGUS-500/2 имеет ряд периферийных устройств вход-

выход для записи на самописцах 7, 8, выходы на панель управле­

ния ЭЦВМ 9 и телетайп 10.

Сбор данных и их обработка 12 осуществляется на ЭЦВМ

ICL-1905Е. Передача данных между ЭЦВМ производится с по-

мощью устройства 11, обеспечивающего двухсторонний обмен данными со скоростью 50 000 в секунду.

ЭЦВМ ICL-1905E имеет систему периферийных устройств,

включающую запись на ленту 13, перфоленту 14, карты 15, пе­ чать 16, 17 и представление данных в виде графиков 18. ЭЦВМ имеет систему внешней памяти 21, 22, магнитной записи 25—32 с соответствующими устройствами контроля 20, 23 и 24.

Измерительная система АСИ состоит из термопар и термомет­

ров сопротивления для измерений температур, устройств для изме­ рения расходов жидкости (дистиллята), датчиков для измерения вибрации, смещений, тензометров, манометров и дифманометров, устройств для измерения частоты и скорости вращения, датчиков

для измерения магнитного поля, приборов для измерения токов,

напряжений и мощности и т. п.

Широкое использование АСИ дает возможность своевремен­ ного устранения недостатков в конструкции и технологии изготов­

ления опытных образцов турбогенераторов.

165. - ПРИМЕНЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Испытания турбогенераторов фирмой

«К р а ф т в е р к у н и о и». Фирма уделяет большое внимание использованию вычислительной техники при испытаниях турбо­ генераторов на заводских стендах и на электростанциях.

На новом заводе «Хафен» в г. Мюльгейме имеется 5 стендов для испытания турбогенераторов в режиме холостого хода, а также в режимах как внезапных, так и установившихся коротких замы­ каний. Испытания турбогенераторов на этих стендах проводятся с помощью вычислительного комплекса, включающего ЦВМ,

систему коммутации и различного вида датчики.

Для испытаний блоков турбина—генератор на электростран-

циях используется передвижная установка [55], которая состоит

из шкафа, устанавливаемого на шасси грузовой автомашины. Внутри съемного шкафа с кондиционированным воздухом разме­ щается ЦВМ, а также коммутационная и измерительная аппаратура.

Основным элементом вычислительного комплекса на испытатель­ ных стендах является цифровая вычислительная машина Р-304 (рис. 16-2), разработанная фирмой «Сименс» около 10 лет тому назад для работы в системах управления и контроля. Эта машина является компьютером третьего «поколения» на интегральных схемах [122].

Объем оперативной памяти на ферритовых сердечниках со­ ставляет: один блок — 8192 слова и второй блок — 16 384 слова

при емкости одного слова 24 бит информации. Время выполне­ ния одной операции 1.5 мсек./слово. Имеется 10 стандартных устройств связи со скоростью передачи 166 000 симв./сек. (символ

содержит 6 бит информации) и один быстродействующий канал со скоростью передачи 330 000 слов/сек.

17*. 259

■I

Внешние устройства ввода и вывода информации через стан­

дартные устройства имеют следующий состав: перфолента, перфо­ карты, магнитные барабаны, телетайп, печатающие устройства;

через быстродействующий канал: магнитные плиты с объемом памяти 1.8 млн. слов и скоростью передачи 52 000 слов/сек.; ферритовые сердечники с объемом памяти 16 384 слова и ско­ ростью передачи 330 000 слов/сек.

В 1971—1973 тг. в эксплуатации находилось устройство PIK (рис. 16-3), при использовании которого напряжения и токи вне­

программе получает соответствующие сигналы от ЦВМ и осу­ ществляет поочередное подключение входных каналов к норми­

рующему усилителю и собственно формирователю интегрирован­ ного сигнала. Такая коммутация осуществляется в центральной

„части AINZ устройства. Устройство управления PIKS может, управлять четырьмя формирователями одновременно. Поэтому общее время сбора данных будет определяться циклом комму­

тации одного устройства AIN1 например AIN-I. Общее число

входных каналов может достигать в случае использования четы­

рех устройств AIN 256×4=1024.

Принципиальная схема центральной части устройства фор­ мирователя интегрированных сигналов приведена на рис. 16-4

[56].

Ртутно-вакуумные реле коммутатора включаются декодирую­

щим адресным устройством, которое соединено с устройством

260