Вопрос 3 «Диагностические параметры судового синхронного генератора»

Предложенная в [20] диагностическая модель СГ содержит пере­численные неисправности, определение которых связано с анализом ряда диагностических параметров.

Используя известную классификацию диагностических парамет­ров [2], разобьем их на четыре группы:

- электрические параметры;

- механические параметры;

- тепловые параметры;

- технологические параметры.

Электрические параметры (напряжение, сила тока, мощность, частота и др.) представляются наиболее удобными в использовании, будучи легко доступны контролю. Для диагнос­тирования САРН необходимо контролировать отклонение напряжения от номинального значения в данном режиме.

В режиме работы СГ под нагрузкой, к диагностическим параметрам технического состояния САРН следует отнести нестабильность нап­ряжения - относительный размах колебаний действующего значения напряжения за определенный интервал времени, вычисляемый по формуле:

где: ∆U = (U_max – U_min)- размах колебаний напряжения в установившемся режиме;

U_ср.р. = (U_max+ U_min)/2 – среднерегулируемое значение напря­жения.

Нестабильность напряжения вычисляется через каждую минуту на наименьшем интервале наблюдения - 5 минут. Ее значение установлено стандартами на каждый тип СГ.

В переходных режимах - (сбросах и набросах нагрузки) в ка­честве диагностических параметров используются локальный провал напряжения ∆U_max заброс напряжения ∆U_раб, установившееся откло­нение напряжения ∆U_уст и время восстановления напряжения

где U_ном номинальное напряжение

Значения данных параметров регламентируются требованиями Российского Регистра судоходства.

Диагностическим параметром СГ служит несимметрия напряжений генератора -неравенс­тво фазных или линейных напряжений по амплитуде:

где U_ср = (U_ав + U_ac + U_вс)/3.

Значение U_≠ исправного СГ не должно превышать 0,03.

К механическим диагностическим параметрам СГ относятся уровни его вибрации на различных частотах, измерение которых можно производить с помощью измерителя шума и вибрации Обнаруживаемые по данным параметрам дефекты можно разделить на механические и электромагнитные.

Основное влияние на параметры вибрации оказывают следующие дефекты механической системы генератора: разбалансировка ротора, нарушения стыковки агрегатов, дефекты подшипников и др.

Неуравновешенность ротора приводит к появлению центробежных сил и моментов, передаваемых через его опоры на корпус генерато­ра. При этом, наибольших значений достигают уровни вибрации на частоте, равной собственной частоте вращения ротора в направле­нии, перпендикулярном оси вращения (ω_rt)

Перекосы валов генератора и приводного двигателя приводят к увеличению статической нагрузки на тела качения подшипника ге­нератора и при работе генератора вызывает увеличение уровня виб­рации на частоте перекатывания тел качения по внутреннему коль­цу:

где Z_тк - число тел качения;

d_тк - диаметр тел качения;

α - угол контакта тел и дорожки качения;

d_c - диаметр сепаратора.

Электрическая несимметрия статора приводит к появлению прак­тически не зависящих от нагрузки пульсирующих моментов с часто­той, вдвое превышающей частоту сети ω_c.

Электрическая несимметрия ротора вызывает увеличение уровня вибрации на частоте ω_rt.

К тепловым диагностическим параметрам относятся температура обмоток статора и ротора, местный нагрев стали и обмоток СГ, температура подшипников, охлаждающего воздуха и т.д.

Возможность измерения этих параметров определяется количест­вом устанавливаемых в машине датчиков и местом их установки.

К технологическим параметрам генератора можно отнести: время самовозбуждения генератора, время гашения поля, допустимая перегрузка по току генератора с учетом длительности перегрузки, время работы генератора (расход ресурса).

Основные диагностические параметры используемые при оценке технического состояния генераторов приведены в таблице 3.

Таблица 3