opracowanie metodyki badań diagnostycznych wirników

POLITECHNIKA OPOLSKA
WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI, AUTOMATYKI
I INFORMATYKI
OPOLE
AUTOREFERAT PRACY DOKTORSKIEJ
OPRACOWANIE METODYKI BADAŃ
DIAGNOSTYCZNYCH WIRNIKÓW
GENERATORÓW SYNCHRONICZNYCH
mgr inż. Józef Biela
Promotor: dr hab. inż. Krystyna Macek Kamińska
Profesor Politechniki Opolskiej
Opole 2008
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie .......................................................................................................... 2
1.1. Cel pracy, sformułowanie problemu ................................................................ 3
1.2. Teza pracy ........................................................................................................ 3
1.3. Zakres pracy, rozwiązanie problemu ................................................................ 4
2. Wirnik generatora synchronicznego jako element maszyny elektrycznej ............
7
3. Wirnik generatora synchronicznego jako element maszyny krytycznej ............... 11
4. Eksploatacja i diagnostyka wirników generatorów synchronicznych ................... 16
5. Przepisy i normy dotyczące badań i eksploatacji (generatorów) wirników
generatorów synchronicznych ............................................................................... 17
6. Próby i badania diagnostyczne wirników generatorów synchronicznych ............ 21
7. Klasyfikacja i weryfikacja badanych wirników jako rzeczywistych
modeli – obiektów przeprowadzonych badań ....................................................... 22
8. Odwirownia wirników – odpowiednie stanowisko badań diagnostycznych
wirników generatorów synchronicznych ................................................................ 24
9. Metodyka badań diagnostycznych wirników generatorów synchronicznych ........ 25
10. Badania diagnostyczne wirników przeprowadzone w trakcie ich eksploatacji ..... 28
11. Podsumowanie ...................................................................................................... 29
12. Literatura ..............................................................................................................
1
31
1. Wprowadzenie
Wirniki dużych maszyn elektrycznych a szczególnie maszyn krytycznych tj. takich, które w zakresie rozruchu do prędkości obrotowej znamionowej posiadają prędkości obrotowe krytyczne (rezonansowe), podlegają częstym np. corocznym przeglądom lub remontom. Taka eksploatacja wirników dużych maszyn elektrycznych jest bardzo kosztowna.
Eksploatacja nie jest przedsięwzięciem jednorazowym, ale działalnością długotrwałą.
Powinna ona umożliwiać więc uzyskanie długotrwałych korzyści, z czym wiąże się pojęcie jej efektywności ekonomicznej.
Postanowiono zredukować, jak tylko technicznie jest to możliwe, koszty eksploatacji i
remontu dużych wirników maszyn elektrycznych jakimi są wirniki generatorów synchronicznych np. na etapie zdawczo - odbiorczym wirników przeznaczonych do eksploatacji w zakładach wytwórczych i remontowych.
W tym celu zaadaptowano poprzez przebudowę sprzętową i programową stanowisko
wyważarki dynamicznej wirników w Odwirowni.
Ze względów techniczno - ekonomicznych istnieje potrzeba opracowania uniwersalnej
metodyki badań i stanowiska diagnostycznego wirników generatorów synchronicznych,
które umożliwiałoby sprawdzenie ich przydatności do długotrwałej i niezawodnej eksploatacji.
Diagnostyka techniczna maszyn, a szczególnie diagnostyka wirników dużych maszyn
elektrycznych jakimi są wirniki generatorów synchronicznych w swym dorobku posiada
wiele cennych wniosków i metod badawczych, które umożliwiają sprawdzenie ich parametrów elektromechanicznych oraz ocenę ich przydatności do długotrwałej i niezawodnej eksploatacji.
Diagnostyka i badania te są możliwe do przeprowadzenia zarówno na etapie produkcji
wirników jak również ich remontów czy modernizacji.
W niniejszym opracowaniu dorobek wnioskowania diagnostycznego i metod badawczych zostanie przedstawiony na przykładzie wirników dużych maszyn synchronicznych. Dlatego też z posiadanego doświadczenia diagnostycznego i eksploatacyjnego
można stwierdzić, że metody diagnostyczne sprawdzone i przydatne dla wirników dużych maszyn synchronicznych (generatorów) będą również odpowiednie dla diagnostyki
pozostałych typów dużych maszyn elektrycznych.
Diagnostyka wirników dużych maszyn synchronicznych zawiera całą paletę badań i
prób umożliwiających sprawdzenie ich parametrów elektromechanicznych, a obejmująca między innymi zagadnienia: dynamiki maszyn wirnikowych, izolacji głównej i międzyzwojowej oraz cieplno – wentylacyjne.
Odpowiednio przeprowadzone wnioskowanie diagnostyczne umożliwia długotrwałą i
niezawodną eksploatację wirników a tym samym elektrycznych maszyn wirujących (generatorów synchronicznych) co ma również ogromne znaczenie ekonomiczne obniżające
koszty eksploatacji (maszyny) wirnika. Koszty jako parametr ekonomiczny są bowiem
istotnym miernikiem efektywności realizowanego procesu eksploatacji (maszyny) wirnika, przebiegającego od etapu inwestycji do etapu wycofania maszyny z eksploatacji.
2
1.1.
Cel pracy, sformułowanie problemu.
W ramach diagnostyki technicznej maszyn, ze względów technicznych i ekonomicznych, istnieje potrzeba opracowania uniwersalnej metodyki oraz zaprojektowanie i wyposażenie stanowiska diagnostycznego wirników generatorów synchronicznych, które
umożliwiałoby sprawdzenie ich parametrów elektromechanicznych oraz jednoznaczną
ocenę ich przydatności do długotrwałej i niezawodnej eksploatacji.
Diagnostyka i ocena tych wirników powinna być przeprowadzana na etapie zdawczo
odbiorczym z ich produkcji, remontu lub modernizacji.
1.2.
Teza pracy.
Na podstawie aktualnego stanu wiedzy można by sformułować następującą tezę pracy:
Możliwe jest opracowanie metodyki badań wirników generatorów synchronicznych, która – w połączeniu z odpowiednio zaprojektowanym stanowiskiem diagnostycznym – pozwoli na sformułowanie kryteriów oceny przydatności badanych
wirników do długotrwałej i niezawodnej pracy.
Problem naukowy związany z postawionym tematem polega na opracowaniu określonego programu badań diagnostycznych, który umożliwia przede wszystkim:
-
uformowanie i uspokojenie dynamiczne wirnika,
-
swobodę ruchów termicznych uzwojenia,
-
przygotowanie wirnika do częstych cykli rozruchowo – wybiegowych,
-
długotrwałą eksploatację generatorów w zmiennym zakresie obciążenia.
3
1.3.
Zakres pracy, rozwiązanie problemu.
Generatory synchroniczne, w praktyce eksploatacyjnej, najczęściej są wykorzystywane
jako wytwornice energii elektrycznej przesyłanej do systemu elektroenergetycznego.
Z praktycznego wykorzystywania generatorów synchronicznych do wytwarzania (produkcji) energii elektrycznej oraz uwarunkowań techniczno – ekonomicznych tej długotrwałej działalności, ściśle są powiązane niezawodność eksploatacyjna generatorów
synchronicznych oraz ich opłacalność eksploatacji.
Problematyka ta jest bardzo złożona, gdyż generator synchroniczny prawie nigdy nie jest
eksploatowany jako samodzielna maszyna elektryczna lecz stanowi on jedynie jeden z
elementów zespołu wielomaszynowego tak zwanego turbozespołu, w skład którego
wchodzą: kilka stopni turbiny (najczęściej 3 stopnie - turbiny), generator synchroniczny
oraz wzbudnica. Wirniki wszystkich tych składowych maszyn turbozespołu są połączone ze sobą razem poprzez sprzęgła, tworząc jeden wielowirnikowy wał, ułożyskowany
na wielu łożyskach ślizgowych.
Każda z maszyn składowych turbozespołu jest maszyną krytyczną, a ich wirniki posiadają różne prędkości rezonansowe, co przy rozruchach i wybiegach wirnika turbozespołu sprawia problemy eksploatacyjne.
Wygląd standardowego turbozespołu, w skład którego wchodzi generator synchroniczny
przedstawiono na rysunku 1.1.
Praktyka eksploatacyjna wykazuje, że wirniki generatorów synchronicznych spełniają
dominującą rolę we własnościach dynamicznych całego wielowirnikowego wału turbozespołu i to zmieniającą się w czasie eksploatacji z różnych przyczyn eksploatacyjnych.
Z tych też powodów, wirniki składowe wału turbozespołu a szczególnie wirniki generatorów synchronicznych, podlegają częstym np. corocznym przeglądom lub remontom.
Taka eksploatacja wirników dużych maszyn elektrycznych jest bardzo kosztowna.
Autor rozprawy miał możliwość, przez okres kilkudziesięciu lat, obserwacji tych zjawisk, możliwość dokonywania pomiarów i badań diagnostycznych zarówno podczas
eksploatacji, produkcji oraz remontów generatorów synchronicznych tj. obiektów rzeczywistych w ich normalnym środowisku eksploatacji.
Z wyników przeprowadzonych badań oraz wnioskowania diagnostycznego, zrodził się
pomysł – cel opracowania uniwersalnej metodyki badań a także zaprojektowania i wyposażenia stanowiska diagnostycznego.
Pomysł ten stanowi cel przedstawianej rozprawy doktorskiej.
4
Rys. 1.1. Wygląd standardowego turbozespołu, w skład którego wchodzi generator synchroniczny, zamontowanego w maszynowni elektrowni [58].
Rys. 1.2. Schematycznie (poglądowo) przedstawiony wał wielowirnikowy turbozespołu, w skład którego wchodzi między innymi wirnik generatora synchronicznego oraz miejsca możliwego pomiaru bezdotykowego drgań wału [10].
5
wirników generatorów synchronicznych, które umożliwiałoby sprawdzenie ich parametrów elektromechanicznych oraz jednoznaczną ocenę ich przydatności do długotrwałej i
niezawodnej eksploatacji.
Zamysł autora, z każdym mijającym rokiem badań i wnioskowania diagnostycznego,
stawał się bardziej realny wraz z rozwojem aparatury pomiarowo diagnostycznej.
W początkowym okresie, do badań diagnostycznych, były dostępne jedynie analogowe
jednokanałowe stacjonarne i przenośne przyrządy do pomiaru drgań bezwzględnych
obudów łożysk i części stałych (nie obracających się) korpusów.
Z upływem czasu pojawiła się coraz doskonalsza aparatura pomiarowo diagnostyczna w
oparciu o technikę elektroniczną i cyfrową. W technice cyfrowej producenci aparatury
zaoferowali, między innymi, możliwość korzystania z przenośnej aparatury pomiarowo
diagnostycznej wielokanałowej (np. 16 kanałów pomiarowych + sygnał odniesienia)
umożliwiającej wielokanałową jednoczesną akwizycję, przetwarzanie i archiwizację
mierzonych on – line sygnałów diagnostycznych.
Pojawiła się również możliwość przemysłowo – eksploatacyjnego wykorzystania czujników bezdotykowych wiroprądowych do pomiarów diagnostycznych wałów wirników,
co między innymi zostało poglądowo zaprezentowane na rysunku 1.2.
Autor, wykorzystując posiadane uprawnienia, doświadczenie i wiedzę, uczestniczył w
budowie i uruchomieniu Odwirowni wirników generatorów (bliżej opisanej w rozdziale
8 rozprawy), w której to została zamontowana i uruchomiona specjalistyczna wyważarka dynamiczna o podporach łożyskowych izotropowych, umożliwiających dynamiczne
wyważanie wirników elastycznych (giętkich).
Korzystając z długoletniego doświadczenia i możliwości wnioskowania diagnostycznego w oparciu o pomiary i badania na obiektach rzeczywistych, autor sprecyzował tezę
zawartą w niniejszej rozprawie a następnie wykorzystując zdobywaną wiedzę przystąpił
do naukowego rozwiązania tak sformułowanego problemu i udowodnienia tezy pracy.
W tym celu autor przeprowadził badania diagnostyczne połączone z wnioskowaniem
diagnostycznym na 274 sztukach różnej wielkości i różnych typów wirników generatorów synchronicznych – rzeczywistych modeli obiektów, których dotyczyła teza pracy.
Zwykle badania diagnostyczno naukowe i rozwiązywanie problemów naukowych związanych z tematyką pracy (tj. dużych elektrycznych maszyn synchronicznych) wykonuje
się z wykorzystaniem modeli matematycznych maszyn elektrycznych oraz badań symulacyjnych różnych stanów pracy.
6
2. Wirnik generatora synchronicznego jako element maszyny elektrycznej.
W klasycznej budowie, twornik maszyny synchronicznej o ferromagnetycznym obwodzie magnetycznym ma symetryczne m – fazowe uzwojenie rozłożone strefowo w żłobkach pakietu blach, które odpowiada analogicznym uzwojeniom maszyn asynchronicznych. Przy klasycznej budowie maszyny synchronicznej twornik jest z reguły stojanem
(statorem) – rysunek 2.1 a,b. Wyprowadzenie uzwojeń twornika odbywa się bez zestyku
wirującego. W szczególnych przypadkach, w tzw. maszynach o budowie odwróconej,
stosuje się twornik wirujący (rys. 2.1.c). Powszechnie są stosowane symetryczne rozłożone strefowo uzwojenia trójfazowe, przy czym z reguły nie jest wyprowadzony przewód neutralny. Uzwojenia są skojarzone najczęściej w gwiazdę [72,88].
Magneśnica maszyny synchronicznej ma uzwojenie wzbudzenia zasilane ze źródła
wzbudzenia (np. ze wzbudnicy). W normalnym stanie pracy maszyny synchronicznej
prąd wzbudzenia jest prądem stałym, wytwarzającym nieruchomy względem magneśnicy przepływ wzbudzenia. Przepływ wzbudzenia wiruje względem uzwojenia twornika
indukując w nim napięcie o elektrycznej częstotliwości wirowania. Obwód uzwojenia
wzbudzenia nie jest w ogólnym przypadku jedynym obwodem elektrycznym magneśnicy. Magneśnica może mieć uzwojenie tłumiące rozłożone w żłobkach podobnie, jak
uzwojenie klatkowe maszyny indukcyjnej. Uzwojenie to stanowi niezasilany obwód
elektryczny bądź zbiór obwodów zwartych, w których prąd może być wytworzony przez
indukcję elektromagnetyczną. W odróżnieniu od twornika, w którym twornikowy składnik obwodu magnetycznego jest utworzony z pakietu blach, izolowanych wzajemnie w
celu zmniejszenia strat na przemagnesowanie, ferromagnetyk magneśnicy w normalnym
stanie pracy przewodzi strumień stały. Magneśnica w całości lub fragmentach może być
z tego powodu wykonana z litej stali stanowiące środowisko, w którym prądy wirowe
mogą być wytworzone przez indukcję elektromagnetyczną. W przypadkach niesymetrycznej pracy ustalonej, bądź w stanach nieustalonych, strumień przenikający przez
magneśnicę zmienia się w czasie powodując indukowanie prądów w niezasilanych obwodach elektrycznych bądź prądów wirowych w litych elementach magneśnicy, które
oddziałują na zjawiska elektromagnetyczne w maszynie. Nie wszystkie wymienione
„obwody” elektryczne magneśnicy muszą istnieć w maszynie synchronicznej. Przy litej
magneśnicy czasem rezygnuje się z uzwojeń tłumiących.
7
Rys. 2.1. Budowa maszyny synchronicznej: a) magneśnica – wirnik z biegunami wydatnymi, b) magneśnica – wirnik z biegunami utajonymi, wirnik lity, c) budowa odwrócona twornik – ruchomy, magneśnica stała[88].
Przy klasycznej budowie maszyny synchronicznej magneśnica jest wirnikiem, napięcie
wzbudzenia doprowadza się więc zwykle przez szczotki przylegające do dwóch izolowanych od wału pierścieni ślizgowych, do których są przyłączone końce uzwojenia
wzbudzenia. Istnieją rozwiązania bezszczotkowego zasilania uzwojenia wzbudzenia ze
wzbudnic prądu przemiennego z wirującymi prostownikami [88]. W maszynie o budowie odwróconej magneśnica jest stojanem, wówczas napięcie wzbudzenia jest doprowadzane do uzwojenia bezzestykowo (rys. 2.1.c) a prąd twornika zbierany jest ze szczotek.
Można wyróżnić dwa charakterystyczne typy wykonania magneśnicy wirującej: z biegunami wydatnymi i z biegunami utajonymi. Magneśnicę z biegunami wydatnymi cechuje większa permeancja dla strumienia przenikającego w osi uzwojenia wzbudzenia
(osi wzdłużnej d magneśnicy) a mniejsza w osi doń symetralnej (osi elektrycznie poprzecznej q). Uzwojenie wzbudzenia jest skupione na rdzeniach biegunowych i jest
umocowane przez nabiegunniki (rys. 2.1.a), które przenoszą siły odśrodkowe wirujących
uzwojeń. W żłobkach nabiegunników mieści się uzwojenie klatki tłumiącej połączone
wspólnymi pierścieniami zwierającymi bądź tylko segmentami zwierającymi (niepołączonymi między sobą). Połączone dwustronne pierścienie zwierające ułatwiają pożądaną
symetrię własności tłumiących w osi d i q magneśnicy. Własności tłumiące wynikają z
8
indukowania się prądów od składowej zmiennej strumienia przenikającego przez magneśnice wzdłuż osi d i q .
Maszyny synchroniczne dużej mocy (generatory synchroniczne) z wielobiegunową magneśnicą z biegunami wydatnymi są z reguły wolnoobrotowe, przy czym jako generatory są zwykle napędzane turbinami wodnymi (hydrogeneratory). Większość silników
synchronicznych (z wyjątkiem silników szybkoobrotowych) ma magneśnice z biegunami wydatnymi. W szczególnym przypadku maszyna synchroniczna o magneśnicy z biegunami wydatnymi może pracować jako maszyna reluktancyjna bez uzwojenia wzbudzenia. Magneśnica z biegunami utajonymi ma uzwojenie wzbudzenia rozłożone w
żłobkach zajmujących przeważnie tylko 2/3 obwodu wirnika (rys. 2.1.b). Cylinder wirnika maszyny dużej mocy jest z reguły wykonany z odkuwki stalowej, w której są wyfrezowane żłobki. Uzwojenie wzbudzenia jest umocowane w żłobkach wirnika za pomocą klinów (wykonanych zwykle z brązu bądź duraluminium), a na czołach za pomocą
kołpaków stalowych (kap) bądź bandaży. Bezpośrednio pod klinami może być ponadto
umieszczone uzwojenie klatki tłumiącej wykonane z płaskowników miedzianych, które
tworzą pod kołpakiem krańcowym pierścień zwierający przylegający do izolowanych
czół uzwojenia wzbudzenia. Kołpaki krańcowe są zwykle osadzone na skurcz z jednej
strony na tarczach centrujących na wale maszyny, a z drugiej na osadzeniu cylindra wirnika (beczki wirnika). Istnieją konstrukcje wirników, w których kołpaki krańcowe są
osadzone na skurcz tylko na beczce wirnika (tzw. wolno wiszące kapy) [88]. Kliny brązowe i zęby stalowe uzupełniają działania uzwojenia klatki tłumiącej.
Generatory synchroniczne objęte tematem niniejszej pracy są zasilane poprzez turbiny
oraz poprzez układy napędowe wykorzystujące energię atomową i stanowią one zespół
(turbozespół) wielomaszynowy (wielowirnikowy). Całkowity wał takiego zespołu (turbozespołu) składa się z wielu kadłubów wirników połączonych poprzez sprzęgła w jedną całość, podpartą na kilku do kilkunastu łożyskach (podporach łożyskowych), a jego
całkowita długość dochodzi do 70 metrów. Z punktu widzenia dynamiki maszyn, duże
maszyny synchroniczne (generatory synchroniczne) są maszynami krytycznymi, a ich
wirniki wymagają modalnego wyważania dynamicznego dla uzyskania prawidłowego i
dopuszczalnego ich stanu wibroakustycznego.
W praktyce eksploatacyjnej spotyka się najwięcej wirników o konstrukcji walcowej,
które to wirniki skupiają całą paletę właściwości i problemów elektromechanicznych,
dynamicznych i cieplnych. Przedstawienie zagadnień zawartych w tezie pracy będzie
zaprezentowane na przykładzie tego typu rozwiązania konstrukcyjnego, gdyż wszystkie
9
aspekty i metodyka poprawna dla tego rozwiązania konstrukcyjnego jest również odpowiednia dla wszystkich innych rozwiązań konstrukcyjnych wirników generatorów.
Jak powyżej napisano, w większości przypadków wirniki generatorów synchronicznych
mają budowę w kształcie wydłużonego walca. W części środkowej posiadające rdzeń
(beczkę) o największej w tym miejscu średnicy dochodzącej do 1,5 m. Po obu stronach
beczki, walec – wał wirnika przechodzi w znacznie mniejszą średnicę dochodzącą do 0,5
metra i są to końcówki czopowe wirnika [13,14,31].
Rys. 2.2. Wygląd wirnika generatora synchronicznego średniej wielkości [13].
Masa wirników waha się od 3000 do 80000 kg. Odległość miejsc łożyskowania wirnika
waha się od 3,0 m do 12,0 m przy całkowitej długości wirnika dochodzącej do 15,0 metrów. W praktyce eksploatacyjnej spotyka się dwa rodzaje budowy wirników: wirniki o
1 parze biegunów magnetycznych, eksploatowane przy 3000 obr/min dla 50 Hz i 3600
obr/min dla 60 Hz; oraz wirniki o 2 parach biegunów magnetycznych, eksploatowane
przy 1500 obr/min dla 50 Hz i 1800 obr/min dla 60 Hz.
Budowane i eksploatowane są również wirniki generatorów o nieco innej budowie tj. o
konstrukcji dzielonej, z beczką – rdzeniem w kształcie elipsy w przekroju poprzecznym
oraz generatory dwu wirnikowe o ruchu przeciwbieżnym.
10
3. Wirnik generatora synchronicznego jako element maszyny krytycznej.
Wirnik generatora synchronicznego jest elementem elektrycznej maszyny wirującej tj.
takiej maszyny, w której co najmniej jeden z elementów wykonuje ruch obrotowy i ma
on decydujące znaczenie dla realizowanego procesu technologicznego, którym jest wytwarzanie energii elektrycznej a także dla dynamiki maszyny.
Wytwarzaniu energii elektrycznej przez generatory synchroniczne poprzez jej przekształcanie z energii cieplno mechanicznej w elektryczną towarzyszą niepożądane ruchy
maszyny zwane drganiami. Drgania niepotrzebnie zużywają energię, obniżają jakość
realizowanego procesu wytwarzania energii elektrycznej, zagrażają zdrowiu i bezpieczeństwu personelu a nawet mogą doprowadzić do awaryjnego zniszczenia maszyny
elektrycznej (generatora)[50]. Ze względów technicznych i ekonomicznych należy skupić się na analizie drgań maszyny (generatora) i metod ich eliminowania.
W maszynach elektrycznych (generatorach) przeważnie wirnik jest jedynym ruchomym
elementem maszyny, a więc jedynym źródłem zjawisk dynamicznych w maszynie wirnikowej.
Z punktu widzenia dynamiki rozróżnia się wirniki sztywne i wirniki giętkie [37,67,68].
Kryterium podziału wirników na wirniki sztywne i wirniki giętkie jest istnienie krytycznej prędkości obrotowej wirnika. Jeśli podczas uruchamiania wirnika ze stanu spoczynku do prędkości obrotowej znamionowej nie występują prędkości rezonansowe, to znaczy nie ma prędkości obrotowych krytycznych, to taki wirnik jest wirnikiem sztywnym.
Dla wirnika sztywnego stan niewyważenia nie zależy od prędkości obrotowej.
Jeśli natomiast podczas uruchamiania wirnika ze stanu spoczynku do prędkości obrotowej znamionowej występują prędkości rezonansowe, to znaczy wirnik posiada prędkości
obrotowe krytyczne, to taki wirnik jest wirnikiem giętkim.
Dla wirnika giętkiego stan niewyważenia jest zależny od prędkości obrotowej wirnika.
W publikacjach z różnych krajów, wirniki giętkie nazywane są również wirnikami gibkimi lub wirnikami elastycznymi, ale z punktu widzenia dynamiki ich właściwości są
takie same.
Minimalizację stanu niewyważenia czyli wyważanie dla wirnika sztywnego można wykonać przy dowolnej prędkości obrotowej wirnika, natomiast dla wirnika giętkiego procesu wyważania należy dokonać w całym zakresie prędkości obrotowej wirnika.
W maszynach wirnikowych, często wirnik jest jedynym ruchomym elementem maszyny, a więc jedynym źródłem jej zjawisk dynamicznych.
11
Praktyka inżynierska wykazała, że dla maszyn krytycznych posiadających wirniki giętkie (gibkie, elastyczne), najwygodniejsza, dla eliminacji niewyważenia, okazała się analiza modalna. W metodzie tej, obliczanie obrotów krytycznych wirnika wymaga poszukiwania częstości własnych odpowiedniego problemu brzegowego. Następnie, zadanie
rozwiązuje się w sposób rutynowy, za pomocą gotowych programów komputerowych.
Analiza modalna, rozwinięta w teorii drgań, jest wygodnym narzędziem badania stacjonarnych, a zwłaszcza niestacjonarnych ruchów okresowych, jakie występują w układach
sprężystych o wielu stopniach swobody. Znajduje ona zastosowanie także w dynamice
układów ciągłych, ale motywem niniejszego rozdziału jest zastosowanie analizy modalnej podczas wyważania dynamicznego wirników giętkich i formowaniu ich charakterystyki dynamicznej.
Poza bardzo małymi gabarytowo jednostkami, prawie wszystkie wirniki generatorów
synchronicznych, są wirnikami gibkimi. Wszystkie wirniki generatorów synchronicznych nie pracują (obracają się) samodzielnie lecz są połączone poprzez sprzęgła w wielkogabarytowy wielowirnikowy wał turbozespołu. Problemy eksploatacyjne takiego
wielokadłubowego wału potęguje fakt, że każdy z połączonych wirników jest wirnikiem
gibkim o odmiennych prędkościach krytycznych od pozostałych wirników takiego wielowirnikowego wału wirnika turbozespołu.
Przy zapewnianiu poprawnych parametrów eksploatacyjnych, wielokadłubowego wału
wirników, trzeba mieć świadomość tych wzajemnych oddziaływań na siebie poszczególnych wirników.
Turbogenerator dużej mocy złożony jest z turbiny wielokadłubowej (wielostopniowej),
generatora oraz wzbudnicy. Wał wirnika turbozespołu jest więc złożony z kilku wzajemnie sprzęgniętych odcinków (wirników), a łączna jego długość może osiągnąć około
70 metrów. Całość podparta jest w kilku lub kilkunastu podporach łożyskowych. Wirnik
generatora synchronicznego, jako element składowy takiego wału, jest elementem o
największej masie oraz jest najbardziej elastycznym (giętkim).
Wszystkie te powyższe uwarunkowania i cechy są bardzo istotne przy przeprowadzaniu
wyważania dynamicznego wirnika generatora synchronicznego.
12
Rys. 3.1. Zginanie wirnika gibkiego [67].
Uwarunkowania te można, między innymi, zaobserwować na rysunku 3.1 przedstawiającym dynamiczne zginanie wirnika. Na rysunku tym przedstawiono wirnik generatora
3.1a, którego niewywagę N wyważono w dwóch dowolnych płaszczyznach korekcji,
przy prędkości obrotowej mniejszej od pierwszej prędkości krytycznej, poprzez założenie dwóch mas N/2. Przy dużych prędkościach obrotowych niewyważenia te wywołują
w wirniku momenty gnące, których wykres pokazano na rysunku 3.1b, a powstałe w ten
sposób momenty zginają wirnik tak, jak to przedstawiono na rysunku 3.1c.
Przy zwiększaniu prędkości obrotowej wirnika, w wirniku powstaje dodatkowe niewyważenie, które zmieniają się z prędkością obrotową wirnika.
Maksimum niewyważenia a zarazem zginania nastąpi przy kolejnych prędkościach krytycznych wirnika. W praktyce eksploatacyjnej, ważne są tylko prędkości krytyczne i
postacie drgań własnych mniejsze od największej prędkości roboczej wirnika oraz najbliższa większa od niej prędkość krytyczna.
Cechy te są również bardzo istotne w procesie wyważania dynamicznego wirnika generatora, tym bardziej, że każda prędkość krytyczna wirnika jest równa jego częstotliwości
drgań własnych. Przy obracaniu wirnika i przechodzeniu przez prędkość krytyczną pojawia się rezonans mechaniczny, przy którym amplitudy drgań łożysk wirnika osiągają
wartości maksymalne.
Prędkości krytyczne i odpowiadające im dynamiczne linie ugięcia można obliczyć dla
dowolnego wirnika, jeżeli znane są doświadczalne wartości stałych sprężystości podpór
łożyskowych. Obliczane i zmierzone wartości pierwszej prędkości krytycznej przeważnie różnią się niewiele. Różnica ta jest znacznie większa przy drugiej prędkości krytycz-
13
nej, natomiast obliczone wartości następnych prędkości krytycznych należy już uważać
za orientacyjne.
Początkowe niewyważenie wirnika jest określone przestrzenną krzywą mimośrodowości. Zaś dowolne niewyważenie dynamiczne wirnika można uważać za złożenie geome-
Rys. 3.2. Pełny cykl wyważania wirnika generatora synchronicznego w pięciu płaszczyznach korekcji niewyważenia dynamicznego [67].
tryczne nieskończonej liczby postaci niewyważenia. Obrazem dowolnego dynamicznego
niewyważenia wirnika jest przestrzenna kinetostatyczna linia ugięcia zmieniająca amplitudę i fazę w zależności od prędkości obrotowej (kątowej) wirnika.
Dlatego też dynamiczne wyważanie wirników giętkich (elastycznych) w zasadniczy
sposób różni się od wyważania wirników sztywnych. Przy wyważaniu wirników sztywnych zadanie polega na zmniejszeniu do wartości dopuszczalnych reakcji na łożyskach
wywołanych niewyważeniem początkowym, natomiast przy wyważaniu wirników giętkich trzeba jeszcze dodatkowo usunąć kinetostatyczne ugięcie wirnika i zmniejszyć do
minimum występujące w nim momenty gnące tj. przeprowadzić tzw. „formowanie charakterystyki dynamicznej wirnika”. Właściwą do tego celu metodą jest wyważanie dynamiczne wirników giętkich w całym zakresie zmienności prędkości obrotowych. Cały
14
proces wyważania składa się z operacji wyważania poszczególnych postaci niewyważenia. Proces taki przedstawiono na rys. 3.2, dla którego operacje wyważania wykonuje się
przy kolejnych prędkościach krytycznych wirnika i dzięki temu usuwa się jego przestrzenne ugięcie kinetostatyczne odpowiadające kolejnym postaciom własnym.
W procesie tym masy korekcyjne rozmieszcza się w wielu (np. pięciu) płaszczyznach na
całej długości wirnika, wyważając w ten sposób kolejną postać ugięcia przy poszczególnych prędkościach krytycznych wirnika.
Rys. 3.3. Płaszczyzny wyważania wirnika generatora [19].
Cały proces wyważania wirnika generatora (dużej maszyny elektrycznej) składa się z
wyważania wolnoobrotowego i wyważania szybkoobrotowego.
Wyważanie wolnoobrotowe wykonuje się przy prędkości obrotowej, przy której wirnik
giętki zachowuje się jeszcze jak wirnik sztywny [19,99]. Celem wyważania wolnoobrotowego jest zmniejszenie reakcji na łożyskach do wartości mniejszych od wartości dopuszczalnych – innymi słowami zminimalizowanie niewyważenia statycznego.
Wyważanie szybkoobrotowe wykonuje się przy prędkości obrotowej, przy której wyważany wirnik nie może być już uważany za sztywny. Celem wyważania szybkoobrotowego jest „wyprostowanie” kinetostatycznej linii ugięcia wirnika, która powstaje przy
prędkościach obrotowych większych od prędkości wyważania wolnoobrotowego.
Na rys. 3.3 przedstawiono przykładowe wyznaczone płaszczyzny wyważania (montażu
mas korekcyjnych) dla typowego wirnika generatora synchronicznego. Poprawne rozmieszczenie układów mas korekcyjnych w tych płaszczyznach powoduje, że wał wirnika zachowuje dobry stan dynamiczny w całym zakresie zmienności prędkości obrotowej. Wirnik giętki generatora synchronicznego jest poprawnie wyważony dynamicznie o
ile jego dobry stan dynamiczny jest zachowany zarówno wtedy kiedy wirnik jest w stanie zimnym (temperatura otoczenia) jak i w stanie gorącym (temperatura pracy generatora), która waha się około 100 oC.
15
4. Eksploatacja i diagnostyka wirników generatorów synchronicznych.
Diagnostyka techniczna (gr. diagnosis – rozpoznanie) jest dziedziną wiedzy, której celem jest określenie szeroko rozumianego stanu technicznego rozmaitych urządzeń
(obiektów technicznych), w tym również ustalenie źródeł ewentualnych niedomagań, ale
bez demontażu ich elementów składowych (wg [62]).
Rys. 4.1. Miejsce diagnostyki technicznej w naukach o eksploatacji [102].
Jej głównym zadaniem w odniesieniu do eksploatowanych obiektów technicznych jest
więc wczesne rozróżnianie, czyli wykrywanie (detekcja) i dokładne rozpoznanie (identyfikacja) powstających uszkodzeń. Powiązania diagnostyki technicznej z problematyką
eksploatacji ilustruje rysunek 4.1.
Diagnostyka techniczna, jako dziedzina wiedzy, zaczęła się rozwijać w Polsce ponad 30
lat temu. Dla potrzeb poszczególnych obszarów jej zastosowań wypracowano specyficzne metody badań, a nawet terminologię. Nie jest również do końca uzgodniona terminologia; zarówno w języku angielskim jak i polskim.
Głównym etapem przygotowania badań diagnostycznych, w tym opracowania nowych
metod, są realizowane eksperymenty diagnostyczne.
Złożoność współcześnie eksploatowanych obiektów zmusza do przeprowadzenia doświadczeń obejmujących coraz to większą liczbę badanych czynników.
16
Określony w niej program prób i badań wirnika generatora realizowany jest w całym
cyklu produkcji, remontu lub modernizacji wirnika a szczególnie na etapie zdawczo –
odbiorczym, który to umożliwia szybki i nieskrępowany dostęp do wszystkich obszarów
badanych wirników oraz umożliwia szybkie usunięcie ewentualnych nieprawidłowości
w badanym wirniku, wynikające z negatywnego wyniku badania.
Realizowane programowo próby i badania mają umożliwić:
-
uformowanie i uspokojenie dynamiczne wirnika,
-
pracę (eksploatację) wirnika przy zmiennej mocy i temperaturze a tym samym
umożliwiające swobodę ruchów termicznych uzwojenia wirnika,
-
przygotowanie wirnika do częstych cykli rozruchowo – wybiegowych (szybkie i
częste nagrzewanie się i stygnięcie wirnika),
-
długotrwałą eksploatację generatorów synchronicznych (wirników) w zmiennym
zakresie obciążenia .
Dla zapewnienia niezawodności i możliwości długotrwałej eksploatacji wirników, na ich
etapie wytwórczo – remontowym, przeprowadzane są nowoczesne badania diagnostyczne stosowane przy minimalnej konieczności ich demontażu [61,99,100].
Znalezienie właściwej przyczyny drgań (nie zawsze jednoznacznej) eksploatowanego
turbogeneratora (generatora synchronicznego) wymaga odpowiedniego doświadczenia,
wiedzy i ukierunkowanego wnioskowania diagnostycznego.
5. Przepisy i normy dotyczące badań i eksploatacji (generatorów) wirników generatorów synchronicznych.
Wraz z upływem czasu, eksploatowanie generatorów synchronicznych, jako podstawowych źródeł wytwarzanej energii elektrycznej, zmieniają się przepisy i teksty instrukcji
ich eksploatacji. Eksploatacja generatorów synchronicznych (turbogeneratorów) jest
procesem bardzo złożonym, gdyż nie dotyczy ona tylko jednej maszyny (generatora
synchronicznego), ale jest powiązana i uzależniona od potrzeb i uwarunkowań wielu
maszyn, eksploatowanych na wspólnym wale połączonych wirników turbozespołu.
Dla poprawnego realizowania tak złożonego procesu, jakim jest eksploatacja turbozespołu, opracowywane są odpowiednie instrukcje. Dla potrzeb eksploatacji generatorów
synchronicznych opracowano Instrukcję Eksploatacji Generatorów i Kompensatorów
Synchronicznych [86,93,106] wraz z różnego rodzaju dodatkami uaktualniającymi jej
zakres. Kryteria i czynniki natury techniczno – ekonomicznej, eksploatacji generatorów
17
synchronicznych, między innymi takie jak: możliwość długotrwałej eksploatacji generatorów w zmiennym zakresie obciążenia oraz konieczność przystosowania wirników do
częstych cykli rozruchowo – wybiegowych, zmieniają dotychczasową metodykę eksploatacji i badań (wirników) generatorów synchronicznych.
Obecnie w przemyśle elektrotechnicznym obserwuje się wzmożony nacisk na konstruowanie i wytwarzanie nowych układów izolacyjnych, które zapewniają większą niezawodność i lepsze parametry techniczne maszyn. Układy izolacyjne są budowane z użyciem cieńszych warstw izolacji, odpornych na działanie wysokiej temperatury. Wymagania rynku powodują, że czas projektowania nowych układów jest coraz krótszy, proces ich produkcji jest również skrócony dzięki mniejszej liczbie wymaganych operacji
lub zmodyfikowanym procesom technologicznym. Od nowych układów izolacyjnych
wymaga się pracy przy większym roboczym natężeniu pola elektrycznego.
Na wyremontowanych lub zmodernizowanych (wirnikach) generatorach synchronicznych, na etapie ich przekazywania do eksploatacji zostają przeprowadzane po montażowe badania odbiorcze [107,109,110,113,114], których rodzaj i kryteria oceny zawarte są
w specjalistycznych opracowaniach i normach.
W tym miejscu można by wyliczać szereg kryteriów i norm dotyczących badań diagnostycznych (wirników) generatorów synchronicznych. Dla dbałości o bezpieczeństwo i
efektywność badanych a następnie eksploatowanych wirników generatorów a także dla
zbadania a następnie potwierdzenia słuszności założeń tezy niniejszej pracy, na wirnikach generatorów w całym ich cyklu wytwórczo eksploatacyjnym, przeprowadza się (i
przeprowadzono) szereg badań diagnostycznych.
Dla przejrzystości, świadomie pominięto kryteria i normy dotyczące np. badań nieniszczących, prób układów elektroizolacyjnych itp.
Skupiono się jednak na badaniach diagnostycznych i normach dotyczących dynamiki
wirnika oraz metodyce wyważania dynamicznego wirników giętkich. Wszystkie prowadzone badania diagnostyczne wirników oparto o wytyczne i kryteria norm międzynarodowych serii ISO, rozpoczynając prace nad uspokojeniem dynamicznym wirników generatorów jako wałów giętkich [112]. W ten sposób przeprowadzone badania i opracowaną metodykę badań diagnostycznych zrealizowano w Polsce, a wyniki badań i opracowana metodyka jest wiarygodna i sprawdza się we wszystkich krajach świata.
Dowodem tego jest spełnienie podczas wszystkich badań opracowanej metodyki kryteriów norm ISO oraz fakt, że niektóre z badanych wirników były i są z innych krajów
18
świata, a po przeprowadzonych badaniach z zadowoleniem eksploatowanych przez ich
właścicieli w macierzystym kraju ich pochodzenia.
W tym miejscu należy nadmienić, że wyważanie dynamiczne wirników prowadzone jest
na podstawie pomiarów drgań realizowanych w kilku płaszczyznach pomiarowych. W
celu zwiększenia efektywności przeprowadzanych badań oraz unowocześnienia i dostosowania metod dokumentowania ich wyników do obowiązujących standardów wdrożono przenośny skomputeryzowany system akwizycji danych diagnostycznych [15].
Stan dynamiczny wirnika turbogeneratora można najczęściej określić za pomocą pomiaru wartości podwójnej amplitudy drgań 2A mierzonych na nieruchomych częściach
obudów łożysk, mierzonych w trzech kierunkach.
Ze względów technicznych wartość ta mierzona na obudowach łożysk przy znamionowej prędkości obrotowej 3000 obr/min nie może być większa niż 50 µm [91,106].
Bardziej przydatnym parametrem do oceny stanu dynamicznego wirnika turbogeneratora
jest prędkość drgań Ve , w mm/s.
W celu określenia stanu dynamicznego wirników turbogeneratorów na podstawie pomiaru wartości skutecznej prędkości drgań Ve , zaleca się stosowanie kryteriów przedstawionych w normach serii ISO [55,56,57,59,91,109,110,111].
Dopuszczalne wartości skuteczne prędkości drgań Ve dla wirników turbogeneratorów
przedstawiono w tabeli 5.1.
Tabela 5.1.
Ocena stanu dynamicznego wirnika turbogeneratora [91]
Stan dynamiczny wirnika turbogeneratora
Dopuszczalna wartość skuteczna prędkości drgań Ve w [mm/s]
dobry
Ve ≤ 2,8
dostateczny
2,8 < Ve ≤ 7
jeszcze dopuszczalny
7 < Ve ≤ 18
niedopuszczalny
Ve > 18
Aktualnie wyróżnia się trzy rodzaje drgań mierzonych dla wirników generatorów. W
kolejności historycznej, do badań diagnostycznych, wprowadzono:
-
drgania (przemieszczenia, prędkość, przyspieszenie) części nieruchomych łożysk
(stojaków łożyskowych, pokryw),
19
-
drgania względne części ruchomej wału wirnika (czopy łożyskowe, miejsca uszczelnień),
-
drgania bezwzględne (absolutne) części ruchomej wału wirnika.
Od początku, wprowadzenia pomiaru drgań, zdawano sobie sprawę z faktu, że o drganiach stojaków łożyskowych przede wszystkim decydują wymuszenia generowane przez
wirnik maszyny (generatora). Jednak do końca pierwszej połowy XX wieku nie dysponowano środkami technicznymi, które w warunkach przemysłowych umożiwiłyby prowadzenie pomiarów drgań wału obracającego się wirnika. Skonstruowano bezdotykowe
czujniki drgań wykorzystujące jako zasadę działania prądy wirowe [84].
Nie mogąc dokonać bezpośredniego pomiaru drgań czopów wirników, pozostawano w
przekonaniu, że mierzone przemieszczenia drgań łożysk są dobrze skorelowane z drganiami czopów i wystarczająco informują o ich przemieszczeniach w łożyskach (w luzie
łożyska). Rozwój teorii drgań oraz wprowadzenie do praktyki przemysłowej pomiarów
drgań względnych wału wirnika pokazały jak błędne to było przekonanie
[8,9,10,84,113,114].
W jakiś czas po wprowadzeniu do praktyki przemysłowej pomiarów drgań względnych
wałów wirników, zaproponowano rozwiązanie techniczne umożliwiające pomiar drgań
bezwzględnych (absolutnych) wału wirnika. Pomiar ten był realizowany z pomocą układu pomiarowego posiadającego w specjalnej obudowie dwa czujniki drgań, z których
pierwszy mierzył prędkość drgań łożyska (lub jego pokrywy) natomiast drugi dokonywał na tym samym kierunku pomiaru przemieszczeń drgań wału wirnika. Sygnały z tych
dwóch czujników podawane są do specjalizowanego monitora, który na drodze elektronicznej wyznacza drgania bezwzględne (absolutne) wału wirnika.
Drgania bezwzględne wirnika, umożliwiają w szeregu przypadkach prowadzenie bardziej wiarygodnej (niż to jest możliwe opierając się wyłącznie na drganiach względnych
wału wirnika) oceny parametrów dynamicznych wirnika i w konsekwencji formułowania bardziej szczegółowego wnioskowania diagnostycznego.
Drgania bezwzględne (absolutne) wału wirnika w sposób lepszy (dokładniejszy; bardziej
wyrazisty) od drgań względnych umożliwiają wyznaczenie postaci drgań i w konsekwencji częstotliwości rezonansowych wirnika.
Kryteria oceny parametrów dynamicznych wirnika w oparciu o pomiar drgań bezwzględnych (absolutnych) wału wirnika są zawarte w normach ISO [84,114].
20
6. Próby i badania diagnostyczne wirników generatorów synchronicznych.
Badania diagnostyczne wirników generatorów synchronicznych obejmują całą paletę
badań i prób umożliwiających sprawdzenie ich parametrów elektromechanicznych.
W badaniach analizowane są między innymi zagadnienia: własności dynamicznych wirników, stanu izolacji głównej i międzyzwojowej oraz cieplno – mechaniczne.
Diagnostyka i badania te są możliwe do przeprowadzenia zarówno na etapie produkcji
wirników jak również ich remontów czy modernizacji [12,13].
Realizacja badań diagnostycznych na etapie zdawczo odbiorczym umożliwia szybki i
nieskrępowany dostęp do wszystkich obszarów badanych wirników oraz umożliwia
szybkie usunięcie ewentualnych nieprawidłowości w badanym wirniku wynikające z
negatywnego wyniku badania.
Możliwość zrealizowania na tym etapie określonego programu badań diagnostycznych
umożliwia:
-
uformowanie i uspokojenie dynamiczne wirnika,
-
swobodę ruchów termicznych uzwojenia,
-
przystosowanie wirnika do częstych cykli rozruchowo – wybiegowych,
-
długotrwałą eksploatację generatora w zmiennym zakresie obciążenia.
Analiza takiego programu po przeprowadzeniu badań diagnostycznych a także eksploatacji wirników po tak zrealizowanym programie badań wykazują znaczne korzyści
techniczne i ekonomiczne ze znacznie zwiększonych okresów miedzy remontowych
wirników generatorów synchronicznych [14].
Przy opracowywaniu programu badań albo też analizie jego zakresu i rodzaju prób i
badań należy sobie uświadomić, że z punktu widzenia dynamiki maszyn, generatory
synchroniczne są maszynami krytycznymi, a ich wirniki są zaliczane do giętkich, gibkich lub elastycznych, które to wymagają modalnego wyważania dynamicznego i
znacznie szerszego zakresu prób i badań niż wirniki innych maszyn wirujących.
Dla zobrazowania zakresu prób i badań diagnostycznych wirników generatorów można
w nich wydzielić następujące etapy:
-
badania diagnostyczne elementów składowych wirników,
-
badania diagnostyczne wirnika kompletnego w stanie statycznym (na postoju),
-
badania diagnostyczne wirnika kompletnego w stanie dynamicznym (na obrotach).
21
7. Klasyfikacja i weryfikacja badanych wirników jako rzeczywistych modeli – obiektów przeprowadzonych badań.
Przy opracowywaniu metodyki badań diagnostycznych wirników generatorów synchronicznych posłużono się doświadczeniem, wiedzą i praktyką badawczą wyniesioną z
wieloletniego prowadzenia badań na obiektach rzeczywistych tj. turbozespołach pracujących (eksploatowanych) w elektroenergetyce, w których generator synchroniczny stanowi zasadniczą część o bardzo złożonych problemach eksploatacyjno – diagnostycznych oraz podczas produkcji, remontów i modernizacji wirników generatorów synchronicznych. Badania eksploatacyjno – diagnostyczne kompletnych eksploatowanych turbogeneratorów (turbozespołów) odbywały się we wszystkich stadiach ich eksploatacji a
w szczególności przed odstawieniem (zatrzymaniem) turbogeneratora do remontu lub
modernizacji oraz podczas pierwszego poremontowego uruchomienia turbogeneratora
(turbozespołu) w trakcie tzw. prób zdawczo – odbiorczych.
Głównym obiektem badań podczas opracowywania metodyki badań diagnostycznych
były wirniki generatorów synchronicznych, w tym opracowaniu potraktowane jako rzeczywiste modele – obiekty badań, analizy i wnioskowania diagnostycznego, na których
to modelach – obiektach wykonano badania a następnie poprzez ich eksploatację weryfikowano celowość poszczególnych prób i badań diagnostycznych dla potwierdzenia
osiągnięcia założeń tezy niniejszej pracy, co w niczym nie przeszkadzało w trakcie ich
procesów remontowo modernizacyjnych jak i eksploatacji.
Tabela 7.1.
Klasyfikacja przebadanych wirników generatorów synchronicznych pod względem ich
mocy znamionowej jednostkowej oraz ich liczby jako rzeczywistych modeli – obiektów
badań diagnostycznych.
Moc w MW
przebadanych
wirników
Liczba sztuk danego
rodzaju przebadanych
wirników
Moc w MW
przebadanych
wirników
Liczba sztuk danego
rodzaju przebadanych
wirników
1,6
3,15
12
20
25
30
36
50
55
63
1
1
14
4
10
34
12
15
13
20
70
87,5
100
120
200
215
230
240
360
500
4
2
4
51
60
8
12
4
2
3
22
W tabeli 7.1. sklasyfikowano przebadane wirniki pod względem ich mocy znamionowej
jednostkowej oraz ich liczby jako rzeczywistych modeli – obiektów badań.
Łącznie przebadanych i zweryfikowanych wirników dla potrzeb opracowania metodyki
ich badań było 274 sztuki tj. partii rzeczywistych modeli – obiektów, które dzięki szczęśliwemu losowi wytypowało życie i normalna praktyka remontowo eksploatacyjna.
Dla pełności obrazu o przebadanej partii wirników, trzeba sobie uświadomić, że w tabeli
7.1. w ilościach wirników z większości grup (o danej wielkości, mocy) znajdują się wirniki o różnych typach, różnych wytwórców, o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych
oraz od wirnika nowo wyprodukowanego do wirnika już eksploatowanego od kilkudziesięciu (powyżej 50) lat.
Dla statystycznego przedstawienia różnorodności cech, typów, rodzajów konstrukcji,
okresów ich eksploatacji i innych, poniżej z ogólnej ich liczby, wyróżniono następujące
cechy wirników generatorów synchronicznych:
•
wirniki nowo wyprodukowane, przed pierwszym okresem eksploatacji – 14 szt.
•
wirniki eksploatowane, zmodernizowane wraz z podwyższeniem ich mocy znamionowej o około 15% - 12 szt.
•
wirniki zmodernizowane (bez podwyższenia ich mocy) – 59 szt.
•
wirniki podparte na 3 łożyskach – 6 szt.
•
wirniki z przeprowadzonym pełnym zakresem badań termodynamicznych i termomechanicznych – 26 szt.
•
wirniki ze zmienionym w trakcie modernizacji czynnikiem chłodzącym w ramach
ich modernizacji – 16 szt.
•
wirniki o konstrukcji dzielonej, w której końcówki czopowe wału wirnika są przykręcane do beczki wirnika – 11 szt.
•
wirniki o różnym stopniu elastyczności (giętkości) dynamicznej wału wirnika tj.
posiadające jedną lub kilka częstotliwości rezonansowych w przedziale od 0 do częstotliwości obrotów nominalnych.
Jak można to zauważyć w tabeli 7.1., grupa przebadanych wirników generatorów synchronicznych obejmowała wirniki od mocy znamionowej 1,6 MW do mocy 500 MW,
pochodzące i eksploatowane w większości krajów europejskich, gdzie po przeprowadzonych badaniach diagnostycznych są na powrót eksploatowane bez jakichkolwiek
problemów eksploatacyjnych i związanych z ich stanem dynamicznym.
23
8. Odwirownia wirników – odpowiednie stanowisko badań diagnostycznych wirników generatorów synchronicznych.
Dla zaspokojenia kompletnego technologicznego procesu remontowego wirników turbogeneratorów (generatorów synchronicznych) wybudowano i następnie uruchomiono
odwirownię wirników turbogeneratorów [11].
Głównym urządzeniem w Odwirowni jest specjalistyczna wyważarka dynamiczna
umożliwiająca wyważanie zarówno wirników giętkich jak i sztywnych a cały budynek
(hala) mieści w sobie zespół urządzeń koniecznych do poprawnej eksploatacji wyważarki tj. jej zasilania elektroenergetycznego, napędu, układów smarowania i chłodzenia itp.
Aby była możliwa eksploatacja zakupionej wyważarki została wybudowana nowa hala –
Odwirownia wirników generatorów.
Zamontowana wyważarka jest stanowiskiem specjalistycznym przeznaczonym do elektrodynamicznego wyważania i prób wytrzymałości wirników przy zwiększonej prędkości obrotowej, o stojakach łożyskowych typu DI – 90 dla sztywnych i elastycznych
(giętkich) wałów wirników. Wykonanie specjalne wyważarki DI – 90 pozwala na niskoobrotowe i wysokoobrotowe wyważanie dynamiczne (wyważanie przy krytycznych
prędkościach obrotowych), a także na wykonanie prób wytrzymałości wirników turbogeneratorów przy zwiększonej w stosunku do znamionowej prędkości obrotowej wirnika. Natomiast wykonanie specjalne zbrojenia żelbetowych ścian tunelu polegające na
wzajemnym odizolowaniu wszystkich krzyżujących się prętów zbrojeniowych żelbetu
oraz dopilnowanie poprzez odizolowanie aby siatka prętów zbrojeniowych żelbetu nie
tworzyła magnetycznych i elektrycznych obwodów zamkniętych, umożliwi na tym stanowisku wyważarki wykonywanie nagrzewania i sezonowania termicznego uzwojenia
wirników turbogeneratorów przy znamionowej prędkości obrotowej badanego wirnika.
Na tej wyważarce można wyważać wirniki o ciężarze od 5000 do 80 000 kG i maksymalnej średnicy do 3600 mm. Silniki napędowe o mocy 5000 kW mogą wprawić w ruch
wyważany wirnik do 4500 obr/min.
Od właściwego przeprowadzenia prac remontowych, a szczególnie od jakościowo dobrego wykonania wyważania dynamicznego elastycznego (giętkiego) wirnika turbogeneratora, w znacznej mierze zależy spokojna po względem dynamicznym i długotrwała
jego eksploatacja.
Zamontowana i eksploatowana wyważarka dynamiczna o stojakach łożyskowych izotropowych typu DI – 90 jest wyważarką bardzo specjalistyczną spełniającą wszystkie
wytyczne norm [108,112], praktycznie w świecie występuje w małej ilości egzemplarzy
24
ze względu na techniczną złożoność swej budowy a tym samym wysoką cenę jej nabycia. Firma „Schenck”, jako renomowany światowy producent wyważarek, dostarczyła
swój wyrób w postaci urządzeń (wyważarki i niezbędnych urządzeń towarzyszących)
służących do wyważania elektrodynamicznego wirników giętkich, jakimi w znacznej
większości są wirniki turbogeneratorów (generatorów synchronicznych) oraz w postaci
wytycznych projektowej i wiedzy pozwalającej na odpowiednie zaprojektowanie, budowę a następnie uruchomienie tak specjalistycznego obiektu jakim jest budynek – hala
Odwirowni wirników generatorów synchronicznych.
Do bardziej dokładnego pomiaru ugięć wału i drgań wirnika dodatkowo na wyważarce
zastosowano czujniki do pomiaru drgań bezwzględnych (absolutnych) wału wirnika.
Dla umożliwienia poprawnego pomiaru i analizy drgań, w jednej płaszczyźnie pomiarowej montuje się dwa czujniki przesunięte między sobą o kąt 90o.
Pomierzony przez te czujniki sygnał pomiarowy przesyłany jest przewodami pomiarowymi do dodatkowo zabudowanego w dyspozytorni SYSTEMU 3300, który poprzez
zabudowane w nim monitory typu 3300/65 dokonuje pomiaru i akwizycji drgań bezwzględnych (absolutnych) badanego wału wirnika generatora synchronicznego.
To dodatkowe wyposażenie wyważarki wraz z jej standardowym wyposażeniem umożliwia realizację znacznie szerszego programu badań diagnostycznych badanego wirnika
generatora synchronicznego.
9. Metodyka badań wirników generatorów synchronicznych.
Długoletnie doświadczenie praktyczne i eksploatacyjne oraz wnioskowanie i obserwacje
diagnostyczne, zarówno na etapie wytwarzania i remontów wirników, jak również eksploatacji elektrycznych maszyn wirujących, skłaniają mnie do zaproponowania nowego
programu badań i diagnostyki wirników dużych elektrycznych maszyn synchronicznych.
Posiadana wiedza i obserwacje diagnostyczne, uzyskane zarówno z diagnostyki i badań
parametrów funkcjonalnych maszyn elektrycznych, jak również z pomiarów parametrów
i charakterystyk, będących bezpośrednimi objawami zużycia poszczególnych części i
elementów wirnika (maszyny), skłaniają mnie do sformułowania wniosku, że ten nowy
program badań diagnostycznych dotyczy całego procesu wytwarzania i remontu wirnika
a w szczególności na etapie zdawczo odbiorczym przed przekazaniem wirnika do eksploatacji.
25
Ten nowy program badań i diagnostyki uwzględnia zwiększenie wymagań dotyczących
trwałości i niezawodności wirnika generatora (maszyny) w trakcie długotrwałej i niezawodnej eksploatacji.
Program badań wirnika generatora synchronicznego.
1. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika generatora – w temperaturze otoczenia,
na postoju.
2. Pomiar rezystancji uzwojenia wirnika generatora – w temperaturze otoczenia, na
postoju.
3. Pomiar impedancji uzwojenia wirnika generatora – w temperaturze otoczenia, na
postoju.
4. Pomiar centryczności wirnika generatora – wolne obroty wirnika przy pomocy obracarki wyważarki.
5. Pomiar drgań łożysk oraz względnych i bezwzględnych drgań wału wirnika generatora podczas wdrażania dynamicznego wirnika przy zmiennej prędkości obrotowej.
6. Wstępne wyważanie dynamiczne modalne wirnika generatora - wolnoobrotowe.
7. Zdjęcie charakterystyk dynamicznych drgań łożysk i wału wirnika generatora.
8. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika generatora – w temperaturze, na obrotach – 3000 obr/min.
9. Pomiar impedancji uzwojenia wirnika w funkcji prędkości obrotowej od 0 do 3000
obr/min., przy U = constans np. 200 V.
10. Wykonanie oscylogramów zwarć zwojowych uzwojenia wirnika generatora przy
obrotach wirnika np. 500 obr/min., 1500 obr/min. i 3000 obr/min. i ich analiza.
11. Wykonanie sezonowania (co najmniej dwukrotnie) termicznego wirnika generatora
na obrotach przy 3000 obr/min. poprzez nagrzanie uzwojenia wirnika prądem (od
600 do 1000 A) do temperatury 100 oC oraz szybkie ostudzenie (schłodzenie) wirnika generatora do temperatury około 50 oC. W trakcie sezonowania termicznego,
zdejmować charakterystyki drgań łożysk i wału wirnika generatora oraz temperaturę
uzwojenia i beczki wirnika.
12. W trakcie sezonowania termicznego wirnika, po osiągnięciu temperatury wirnika
100 oC, na obrotach dokonać pomiaru rezystancji izolacji głównej wirnika generatora oraz następnie pomiaru impedancji uzwojenia wirnika w funkcji prędkości obrotowej od 0 do 3000 obr/min. i temperaturze wirnika 100 oC.
26
13. Wykonanie oscylogramów zwarć zwojowych uzwojenia wirnika generatora przy
obrotach wirnika np. 500 obr/min., 1500 obr/min. i 3000 obr/min. w temperaturze
wirnika 100 oC i ich analiza.
14. Wykonanie próby wytrzymałości mechanicznej wirnika (odwirowanie) przy n =
3600 obr/min. ( 120% nn) w czasie t = 2 minuty, przy temperaturze wirnika 100 oC.
15. Wykonanie oscylogramów zwarć zwojowych uzwojenia wirnika generatora przy
obrotach wirnika np. 500 obr/min., 1500 obr/min. i 3000 obr/min. w temperaturze
wirnika generatora 100 oC i ich analiza.
16. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika przy 3000 obr/min. przy temperaturze
wirnika generatora 100 oC.
17. Pomiar impedancji uzwojenia wirnika w funkcji prędkości obrotowej od 0 do 3000
obr/min., przy U = constans np. 200 V i temperaturze wirnika generatora 100 oC.
18. Wykonanie próby wytrzymałości izolacji głównej wirnika generatora (próba napięciowa) w czasie 1 minuty przy 3000 obr/min. i temperaturze wirnika generatora 100
o
C – wysokość napięcia próby według wskazań norm i uzgodnień z Właścicielem.
19. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika przy 3000 obr/min. przy temperaturze
wirnika generatora 100 oC.
20. Korekcyjne wyważanie dynamiczne modalne wirnika generatora przy temperaturze
wirnika generatora 100 oC.
21. Zdjęcie charakterystyk dynamicznych drgań łożysk i wału wirnika dla stanu gorącego wirnika generatora.
22. Schładzanie wirnika generatora do temperatury około 30 oC.
23. Zdjęcie charakterystyk dynamicznych drgań łożysk i wału wirnika dla stanu zimnego
wirnika generatora.
24. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika generatora, przy 3000 obr/min. – w temperaturze otoczenia.
25. Pomiar rezystancji uzwojenia wirnika generatora, przy 3000 obr/min. – w temperaturze otoczenia.
26. Pomiar impedancji uzwojenia wirnika w funkcji prędkości obrotowej od 0 do 3000
obr/min., przy U = constans np. 200 V, w temperaturze otoczenia a następnie pomiar
powtórzyć przy postoju wirnika.
27. Pomiar centryczności wirnika generatora – wolne obroty wirnika przy pomocy obracarki wyważarki.
27
28. Pomiar rezystancji uzwojenia wirnika generatora – w temperaturze otoczenia, na
postoju.
29. Pomiar rezystancji izolacji głównej wirnika generatora – w temperaturze otoczenia,
na postoju.
30. Analiza wyników prób i pomiarów wirnika generatora i sporządzenie protokołu.
Powyżej przedstawiony program badań wirnika generatora synchronicznego jest w
praktyce sprawdzonym programem optymalnym możliwym do zrealizowania na większości typów i wielkości wirników generatorów synchronicznych.
W zależności od indywidualnych potrzeb, program ten może być nieznacznie modyfikowany przez diagnostę prowadzącego badania diagnostyczne zdawczo – odbiorcze
wirnika generatora synchronicznego za wiedzą użytkownika wirnika.
Posiadana własna wiedza diagnostyczna oraz wieloletnia eksploatacja przebadanych
wirników zgodnie z powyżej przedstawionym programem potwierdzają, że eksploatowane wirniki przez długi okres eksploatacji zachowują dobre parametry wibroakustyczne i elektryczne.
10. Badania diagnostyczne wirników przeprowadzone w trakcie ich eksploatacji.
Dla użytkowników krytycznych maszyn wirnikowych, którymi są również turbogeneratory (turbozespoły) synchroniczne, coraz większe znaczenie ma serwis diagnostyczny
zakładu, który przeprowadził remont lub modernizację maszyny (wirnika, generatora
synchronicznego). Doświadczenie i szybka reakcja serwisu są szczególnie ważne w sytuacjach, w których wyremontowany lub zmodernizowany podzespół maszyny (np. wirnik generatora synchronicznego) zaczyna prezentować podczas uruchomienia charakterystyki dynamiczne znacznie odbiegające od oczekiwanych.
Na taki stan rzeczy mogą mieć wpływ: błąd popełniony w czasie remontu lub modernizacji, który nie został wychwycony przez kontrolę techniczną, uszkodzenie zaistniałe
podczas transportu z zakładu remontowego do użytkownika, błąd w czasie montażu
układu wielowirnikowego na remontowany podzespół (np. wpływ stanu technicznego
turbiny na poziom drgań generatora) [15].
W przeszłości nadzór nad stanem dynamicznym maszyn wirnikowych użytkowanych w
elektroenergetyce był powierzony serwisom diagnostycznym bądź to zewnętrznym (np.
ZRE) bądź wewnętrznym użytkownika maszyny (np. grupa diagnostyczna elektrowni).
28
W ciągu minionych lat coraz częściej w nadzór uruchomieniowy włączone są serwisy
diagnostyczne dostawcy nowych maszyn, jak również zakładów prowadzących remonty
i modernizacje maszyn wyprodukowanych w przeszłości.
Także coraz częściej staraniem firm remontowych jest objęcie nadzorem diagnostycznym pierwszych uruchomień maszyn, które podlegają naprawie lub modernizacji. W
tym celu powszechnie się wykorzystuje wielokanałowy skomputeryzowany zestaw
przenośny ADRE for Windows wykorzystujący do pomiaru drgań własne przenośne
czujniki albo też wyjścia pomiarowe zabudowanych stacjonarnie czujników w ważnych
diagnostycznie miejscach maszyny.
Generalnym wnioskiem wynikającym z przeprowadzonych badań diagnostycznych
przeprowadzonych w trakcie eksploatacji turbogeneratorów jest fakt, że po wprowadzeniu do praktyki badań wirników generatorów synchronicznych według opisywanej metodyki badań, uległ również znacznej poprawie stan dynamiczny turbozespołu w całym
czasie jego eksploatacji.
11. Podsumowanie.
Możliwość zrealizowania badań diagnostycznych wirnika generatora synchronicznego w
trakcie jego produkcji, remontu lub modernizacji a w szczególności na etapie zdawczo
odbiorczym według określonego programu badań diagnostycznych umożliwia:
•
uformowanie i uspokojenie dynamiczne wirnika poprzez odpowiednie ukształtowanie jego charakterystyki dynamicznej,
•
swobodę ruchów termicznych uzwojenia wirnika w stosunku do układu izolacyjnego
oraz innych elementów konstrukcyjnych,
•
przystosowanie wirnika do częstych cykli rozruchowo – wybiegowych, zgodnych z
przyjętym reżimem i cyklami eksploatacji,
•
długotrwałą eksploatację generatora w zmiennym zakresie obciążenia, zgodnym z
przyjętym programem jego eksploatacji.
Analiza programu przeprowadzonych badań diagnostycznych, a także eksploatacji wirników po tak zrealizowanym programie, według określonej metodyki badań diagnostycznych, wykazuje znaczne korzyści techniczne i ekonomiczne ze zwiększonych okresów międzyremontowych wirników generatorów synchronicznych.
Na podstawie wnioskowania diagnostycznego z opracowanej metodyki badań diagnostycznych wirników generatorów synchronicznych można wyciągnąć wnioski:
29
1. Proces dynamicznego modalnego wyważania wirnika generatora prowadzi do uformowania i uspokojenia charakterystyki dynamicznej wirnika.
2. Badania diagnostyczne korpusów wirnika generatora umożliwiają wykrycie ich pęknięć co zapobiega potencjalnym katastrofom w trakcie eksploatacji wirnika.
3. Badania diagnostyczne kołpaków pozwalają na wykrycie wad kołpaków, zarówno
nowo wytworzonych jak i zdemontowanych z wirnika podczas remontu, co umożliwia bezpieczne wycofanie ich z eksploatacji i wyeliminowanie potencjalnej katastrofy generatora synchronicznego.
4. Badania diagnostyczne uzwojenia wirnika są przeprowadzane na każdym etapie „życia” wirnika i umożliwiają określenie stanu układów izolacyjnych wirnika i jego
przydatność do eksploatacji.
5. Próby i badania przeprowadzone na wirniku kompletnym umożliwiają uformowanie
i uspokojenie jego charakterystyki dynamicznej i sprawdzenie jego parametrów
elektromechanicznych.
6. Cieplne badania diagnostyczne wirnika w stanie dynamicznym umożliwiają sprawdzenie swobody ruchów termicznych uzwojenia wirnika w jego stosunku do układu
izolacyjnego oraz innych elementów konstrukcyjnych oraz poprawność układu
wentylacyjnego wirnika generatora.
7. Wprowadzone zmiany konstrukcyjne w ramach modernizacji wirnika poparte następnie badaniami diagnostycznymi w trakcie prób wirnika w stanie dynamicznym,
przystosowują wirnik do częstych cykli rozruchowo – wybiegowych, zgodnych z
przyjętym reżimem i cyklami eksploatacji generatora synchronicznego.
8. Współczesne techniki pomiarowe wykorzystywane podczas badań diagnostycznych
pozwalają lepiej zrozumieć zachowania drganiowe maszyny, co nie tylko wspomaga
projektantów w procesie rozwoju i modernizacji generatora ale również eliminuje
potencjalne zagrożenia i wydłuża między remontowe okresy ich eksploatacji.
Godnym odnotowania jest również fakt, że z całej partii (274 sztuki) różnych wirników
generatorów, które były używane jako modele rzeczywiste do opracowania opisywanej
metodyki badań, nie odnotowano ani jednej reklamacji użytkownika – właściciela reklamującej zły stan dynamiczny wirnika po przeprowadzonych badaniach.
Zauważono wręcz odwrotną sytuację, że stan dynamiczny wszystkich przebadanych
wirników generatorów synchronicznych był tak dobry i stabilny w czasie, że podczas
całego okresu ich eksploatowania był „stanem dobrym” określanym przez normy międzynarodowe.
30
12. Literatura:
1. T. Albersztein, A. Straszewski, J. Zembrzuski – „Montaż, obsługa i remont maszyn elektrycznych” - Wyd. WNT Warszawa 1968r
2. A. E. Aleksiejew – „Konstrukcja maszyn elektrycznych” - Wydawnictwo PWT Warszawa
1953r
3. Ю. И. Αзбукин – „Повышение эффективности эксплуатации турбогенератopороB” Издательсто „ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ” - Москва - 1983г
4. S. Bachir, J.C. Trigeassou, S. Tnani – „Stator Fault Diagnosis by Parameter Estimation without Speed Sensor”. Materiały Proc. Inter. Conf. On Electrical Machines ICEM’02, - Brugge, Belgium, 2002, CD,
5. W. A. Bałagurow, F. F. Gałtiejew, A. N. Łarionow – „Maszyny elektryczne o magnesach
trwałych” - Wydawnictwo WNT Warszawa 1967r
6. S. Banaszek – „Analiza wpływu propagacji pęknięcia wirnika na stan dynamiczny dużej
maszyny energetycznej.” – Materiały 3rd International Congress of Technical Diagnostics –
DIAGNOSTICS’ 2004 – Poznań, September 6-9.2004r,
7. J. Basta, V. Kulda i inni – „Badanie maszyn elektrycznych – I część ogólna” – Wyd. WNT
Warszawa 1964r
8. Bently Nevada Corporation – „How to minimize electrical runout during rotor manufacturing” – Applications Note. Minden, USA, 1979,
9. Bently Nevada Corporation – „GLITCH – Definition of and Metods for Correction, including Shaft Burnishing to Remove Electrical Runout” - Applications Note. Minden, USA,
1990,
10. Bently Nevada Corporation – „Rotating Machinery Information Systems and Services” Applications Note. Minden, USA, 1993,
11. J. Biela – „Odwirownia wirników turbogeneratorów w PPRE „Energoserwis” w Lublińcu” –
Przegląd Mechaniczny nr 2 / 1994r
12. J. Biela – „Diagnostyka układów elektroizolacyjnych maszyn elektrycznych wirujących” –
Śląskie Wiadomości Elektryczne nr 5 / 2003r
13. J. Biela – „Diagnostyka wirników dużych maszyn elektrycznych” – Śląskie Wiadomości
Elektryczne nr 6 / 2004r
14. J. Biela, K. Macek - Kamińska – „Badania diagnostyczne wirników generatorów synchronicznych a ich długotrwała eksploatacja” – Materiały XLI Sympozjum Maszyn Elektrycznych Opole – Jarnołtówek 2005r
15. J. Biela, R. Nowicki – „Współczesne metody serwisowej oceny stanu technicznego maszyn
wirnikowych” – Energetyka nr 4 / 2004r
16. A. Bieniaszewski – „Technologia produkcji maszyn i aparatów elektrycznych” – Wydawnictwo PWSZ Warszawa 1972r
17. A. Biernacki, A. Zielonka – „Ewolucja badań diagnostycznych generatorów 200 MW” –
Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, Vol. 49 / nr 21, str. 72-84, 2000r
31
18. A. Boboń, J. Kudła, S. Paszek – „Badania stabilności lokalnej generatora synchronicznego z
regulatorem napięcia przy uwzględnieniu zredukowanych modeli matematycznych maszyny” – Prace Seminarium z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów, XVI SPETO – PAN
Warszawa 1993r
19. S. Bodzenta, E. Cichoń, S. Szymaniec – „Wyważanie wirników dużych maszyn elektrycznych” - Materiały XIII Konferencji Remontowej Energetyki Kliczków 2003r
20. A.H. Bonnett, G.C. Soukup – „Cause and Analysis of Stator and Rotor Failurs in ThreePhase Squirrel Cage Induction Motors.” – IEEE Trans. on Ind. Applications, t.28, July/August, 1992, pp. 921-937,
21. D.N. Brown, J.C. Jorgensen – „Machine – condition monitoring using vibration analysis. A
case study from an Iron-Ore Mine”. – Application notes BO 0178-11,
22. Brüel & Kjær – „Machine Condition Monitoring” - Application notes Br 0267-13,
23. Brüel & Kjær – „Ssystematic Machine Condition Monitoring”. - Application notes BO
0299-11,
24. Brüel & Kjær – „Machine Condition Monitoring using Vibration Analysis”. - Application
notes BO 0247-11,
25. Brüel & Kjær – „Machine Condition Monitoring using Vibration Analysis”. - Application
notes BO 0253-11,
26. Cz. Cempel – „Drgania mechaniczne” – Politechnika Poznańska Poznań 1984r
27. Cz. Cempel – „Metody badań i minimalizacji hałasu i drgań” - Politechnika Poznańska Poznań 1984r
28. Cz. Cempel – „Diagnostyka wibroakustyczna maszyn” - Politechnika Poznańska Poznań
1985r
29. Cz. Cempel – „Wibroakustyka stosowana” - Wydawnictwo PWN Warszawa 1989r
30. Cz. Cempel, F. Tomaszewski – „Diagnostyka maszyn” – Międzyresortowe Centrum Naukowe Eksploatacji Majątku Trwałego Radom 1992r
31. H. Chmielewski – „Międzynarodowy układ jednostek miar SI” – Wydawnictwa Szkolne i
Pedagogiczne Warszawa 1977r
32. W. Cholewa, W. Moczulski – „Diagnostyka techniczna maszyn – Pomiary i analiza sygnałów” – Politechnika Śląska Gliwice 1993r
33. W. Cholewa, J. Kaźmierczak – „Diagnostyka techniczna maszyn – Przetwarzanie cech sygnałów” – Politechnika Śląska Gliwice 1995r
34. Y. Chuchman, V. Svirschev, N. Chornenkij – „Kontrola jakości elementów maszyn elektrycznych” – Materiały Konferencyjne Problemy Eksploatacji Maszyn i Napędów Elektrycznych – Zeszyty Problemowe nr 66, Ustroń 2003r
35. J. P. Den Hartog – „Drgania mechaniczne” - Wydawnictwo PWN Warszawa 1971r
36. B. Drak – „Stan naprężeń i odkształceń w węzłach wirujących maszyn elektrycznych dużej
mocy” - Materiały XLI Sympozjum Maszyn Elektrycznych Opole – Jarnołtówek 2005r
37. J. Dwojak, M. Rzepiela – „Diagnostyka drganiowa generatora na podstawie własnych doświadczeń” – Materiały Seminarium 5SPE-2000 – Wiadomości Elektrotechniczne nr 4, str.
177-182 2000r
32
38. A. Dzierżanowski, S. Szymaniec – „Drganiowa diagnostyka turbozespołów” - Materiały XI
Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 1999r
39. A. Dzierżanowski, S. Szymaniec – „Wykorzystywanie wizualizacji drgań do diagnostyki
turbozespołu” - Materiały IX Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 1995r
40. A. Dzierżanowski, S. Szymaniec – „Nowoczesne metody diagnozowania silników indukcyjnych” - Materiały X Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 1997r
41. Р. Г. Гемке – „Неисправности электрических машин” – Издательсто „ЭНЕРГЯ” – Ленинград - 1975г
42. T. Gerlach, J. Rybczyński, L. Makowiecki – „Doświadczenia w eksperymentalnym wyznaczaniu własności dynamicznych wybranej konstrukcji” – Zagadnienia Eksploatacji Maszyn,
Vol. 33, nr 3, str. 527-550, 1998r
43. T. Glinka – „Badania diagnostyczne maszyn elektrycznych w przemyśle” – Wydawnictwo
BOBRME KOMEL, Katowice 2002r
44. T. Glinka – „Badania diagnostyczne izolacji uzwojeń generatorów o napięciu stałym” –
Materiały Seminarium 6SPE-2003 – Wiadomości Elektrotechniczne nr 4, str. 165-166 2003r
45. T. Glinka, J. Bernatt – „Badania diagnostyczne maszyn elektrycznych” - Materiały XI Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 1999r
46. T. Glinka, A. Polak – „Doświadczenia praktyczne z diagnostyki izolacji uzwojeń generatorów i silników wysokiego napięcia za pomocą prób napięciem stałym - Materiały XIII Konferencji Remontowej Energetyki Kliczków 2003r
47. Z. Gogolewski, W. Paszek, W. Gabryś, J. Kubek – „Uszkodzenia maszyn elektrycznych” Wydawnictwo WNT Warszawa 1967r
48. Z. Gogolewski, Z. Kuczewski – „Napęd elektryczny” - Wyd. WNT Warszawa 1971r
49. J. A. Goliński – „Wibroizolacja maszyn i urządzeń” – Wyd. WNT Warszawa 1983r
50. Z. Gosiewski, A. Muszyńska – „Dynamika maszyn wirnikowych” – Wyższa Szkoła Inżynierska w Koszalinie – Koszalin 1992r
51. R. Gryboś – „Drgania maszyn” - Politechnika Śląska Gliwice 1994r
52. R. Gryboś – „Dynamika maszyn wirnikowych” – IPPT PAN - Wydawnictwo PWN Warszawa 1994r
53. J. Hickiewicz, Z. Ławrowski – „Badania silników indukcyjnych stosowanych w energetyce”
- Materiały XI Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 1999r
54. J.T. Holboll, M. Henriksen – „Frequency – dependent PD pulse distortion in rotating machines” – Materiały IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Montreal, Canada,
June 16-19, 1996. pp. 192 – 196.
55. M. Hoof, S. Lanz – „PD Diagnostics on Rotating Machines – Possibilites and Limitations.”
– Materiały Electrical Insulation Conference, Cincinnati, OH, USA, October 26-28, 1999r
56. IEEE Standards. IEEE Recommended Practice for Insulation Testing of Electric Machinery
(2300V and Above) With High Direct Voltage.
57. ISO 2372. Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s –
Basis for specyfying evaluation standars.
33
58. G. Jezierski – „Elektrownia Jądrowa Temelin w Czechach” - Śląskie Wiadomości Elektryczne nr 6 / 2003r
59. J.S. Johanson – Slot dicharge deteection between coilsurfaces and core of high-voltage stator
windings. AIEE Transactions, Vol. 70, 1951, pp. 1993-1997.
60. J. Kiciński – „Teoria i badania hydrodynamicznych poprzecznych łożysk ślizgowych” –
Ossolineum – Wydawnictwo PAN 1994r
61. A. Kopeć – „Nowoczesne technologie diagnostyczne dla urządzeń energetycznych stosowane przy minimum demontażu” - Materiały XIII Konferencji Remontowej Energetyki Kliczków 2003r
62. J. Korbierz i inni – „Diagnostyka procesów. Modele. Metody sztucznej inteligencji. Zastosowania” – Monografia (t.3) Komitetu Automatyki i Robotyki PAN. Wydawnictwo WNT
Warszawa 2002r
63. Cz.T. Kowalski – „Monitorowanie i diagnostyka uszkodzeń silników indukcyjnych z wykorzystaniem sieci neuronowych” – Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej – Wrocław 2005r
64. E. M. Kowarski – „Remont maszyn elektrycznych” – Wyd. WNT Warszawa 1962r
65. Z. Kratochwil – „Technolgia wytwarzania maszyn elektrycznych wirujących” – Wyd. WNT
Warszawa 1973r
66. T. Kulig – „Niesymetria wewnętrzna maszyn synchronicznych” – Praca doktorska – AGH
Kraków 1974r
67. R. Łączkowski – „Wyważanie elementów wirujących” - Wydawnictwo WNT Warszawa
1979r
68. R. Łączkowski – „Wibroakustyka maszyn i urządzeń” - Wydawnictwo WNT Warszawa
1983r
69. J. Meisel – „Zasady elektromechanicznego przetwarzania energii” - Wydawnictwo WNT
Warszawa 1970r
70. J. Missalowa, T. Missala – „Elektryczne pomiary wielkości mechanicznych” – Wydawnictwo PWN Warszawa 1971r
71. M. Miścicki, P. Marszałek – „Kompleksowa diagnostyka wirników turbin” – Materiały Konferencyjne Problemy Badawcze Energetyki Cieplnej – Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej z.24, str. 195-208, 2005r
72. L. Morel – „Drgania maszyn i diagnostyka ich stanu technicznego.” – Wydawnictwo PTDT
Warszawa 1992r
73. W. Moroz, Cz. Spała – „Maszyny elektryczne” - Wyd. WNT Warszawa 1971r
74. H. Mościcka – Grzesiak i inni – „Inżynieria wysokich napięć w elektroenergetyce” Wyd.
Politechniki Poznańskiej 1999r
75. M.A. Mueller – „Switched Reluctance Machines with Rotor Skew”. – ICEM, vol. 3/3, Istanbul 1998, pp. 1680-1685
76. J. Mukosiej, R. Zapaśnik – „Badania cieplne i wentylacyjne maszyn elektrycznych” - Wydawnictwo WNT Warszawa 1964r
34
77. A. Muszyńska – „Misalignment and shaft crack – related phase relationships for 1X and 2X
vibration components of rotor responses.” – Orbit, Volume 10, No.2, September 1989r
78. A. Muszyńska – „Niestateczność drgań poprzecznych wirników wskutek zjawisk dynamicznych powstających w otaczającym płynie.” – Przegląd Mechaniczny Nr 1 1993r
79. L. Nilsson, J. Biela – „Wibrodiagnostyczny model rdzeni stojanów generatorów
TWW – 200” – Energetyka nr 10 / 2000r
80. M. Noga – „Ocena zastosowań modeli matematycznych maszyn asynchronicznych dla ich
diagnostyki.” – Przegląd Mechaniczny Nr 7-8 1981r
81. M. Noga, W. Rams, J. Rusek, J. Skwarczyński – „Metody i przyrządy do diagnostyki obwodów maszyn elektrycznych indukcyjnych i synchronicznych.” – Wydawnictwo BOBRME
Katowice 1993r, Maszyny Elektryczne Nr 46 1993r
82. M. Noga, L. Gołębiowski, D. Mazur – „Model „konstrukcyjny” pierwszego rzędu do obliczeń dynamiki maszyn.” – Materiały XXXII Międzynarodowego Sympozjum Maszyn Elektrycznych Kraków – Przegorzały 26-29.06.1996r
83. R. Nowicki – „REBAM – metoda monitorowania łożysk tocznych.” – Przegląd Mechaniczny Nr 2 1994r
84. R. Nowicki – „Pomiary drgań bezwzględnych wirników turbozespołów” - Materiały XII
Konferencji Remontowej Energetyki Szczyrk 2001r
85. Z. Orłowski – „Diagnostyka eksploatacyjna turbin parowych” - Instytut Energetyki Warszawa 1989r
86. Z. Olszewski – „Eksploatacja turbogeneratorów” - Wyd. WNT Warszawa 1968r
87. Z. Osiński – „Tłumienie drgań mechanicznych” - Wydawnictwo PWN Warszawa 1986r
88. W. Paszek – „Dynamika maszyn elektrycznych prądu przemiennego.” – Wydawnictwo Helion Gliwice 1998r
89. J. Przybysz – „Wykorzystanie zjawiska interferencji elektromagnetycznej do diagnostyki
generatorów” - Instytut Energetyki Warszawa 1996r
90. J. Przybysz – „Turbogeneratory – Eksploatacja i diagnostyka” – Wydawnictwa WNT Warszawa 1991r
91. J. Przybysz – „Turbogeneratory – Zagadnienia eksploatacyjne” - Instytut Energetyki Warszawa 2003r
92. J. Przybysz, J. Wiśniewski – „Momenty skrętne działające na wał turbozespołu podczas
zakłóceń elektrycznych i ich monitorowanie” - Materiały XIII Konferencji Remontowej
Energetyki Kliczków 2003r
93. Z. Rozewicz, Z. Olszewski, A. Vrabetz – „Instrukcja eksploatacji generatorów i kompensatorów synchronicznych” – Instytut Energetyki Warszawa 1980r
94. Л. Я. Станиславский, Л. Г. Гаврилов, Э. С. Остерник – „Вибрационная надежность
мощных турбогенераторов” - Издательсто „ЭНЕРГЯ” – Москва - 1975г
95. J. Skubis – „Emisja akustyczna w badaniach izolacji urządzeń elektroenergetycznych” –
IPPT PAN Warszawa 1993r
96. J. Skwarczyński – „Asymetrie wewnętrzne jawnobiegunowych maszyn synchronicznych” –
Zeszyty Naukowe AGH Kraków, Zeszyt nr 16 – Elektrotechnika 1990r
35
97. S. Szymaniec – „Diagnostyka drganiowa wirników generatorów w czasie ich remontu i modernizacji.” – Materiały XL Międzynarodowego Sympozjum Maszyn Elektrycznych – Hajnówka 15 – 18.06.2004r
98. S. Szymaniec – „Diagnostyka stanu izolacji uzwojeń i stanu łożysk silników indukcyjnych
klatkowych w warunkach przemysłowej eksploatacji” – Oficyna Wydawnicza Politechniki
Opolskiej – Opole 2006r
99. T. Uhl – „Współczesne trendy rozwojowe systemów monitorowania i diagnozowania maszyn.” – Pomiary – Automatyka Kontrola Nr 4 1999r
100. K. Weinreb, T. Węgiel, J. Szostak – „Nieinwazyjna diagnostyka obwodów wirnika maszyny synchronicznej” – Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne nr 66 str. 75-80 –
Ustroń 2003r
101. B. Wieczorek – „Technologia montażu turbin parowych” - Wydawnictwo WNT Warszawa 1966r
102. B. Żółtowski – „Podstawy diagnostyki maszyn” – Wydawnictwo Uczelniane ATR Bydgoszcz 1996r
103. „Dynamika i diagnostyka maszyn wirnikowych” – Materiały X Szkoły Diagnostyki
Poznań – Zajączkowo 1992r
104. Materiały Ogólnopolskiego Seminarium nt. „Wibodiagnostyki turbozespołów energetycznych” – Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN Gdańsk 1994r
105. Zeszyt Naukowy nr 194 – „Pomiary i modelowanie w energetyce” – Wyższa Szkoła
Inżynierska w Opolu 1993r
106. Instrukcja eksploatacji generatorów i kompensatorów synchronicznych – Instytut Energetyki Warszawa 1980r
107. Norma PN – E – 04700 – „Urządzenia i układy elektryczne w obiektach elektroenergetycznych – Wytyczne przeprowadzania pomontażowych badań odbiorczych”
108.
Norma ISO 2953 – „Wyważarki – Opis charakterystyki i możliwości”
109. Norma ISO 10816-1 – „Drgania mechaniczne – Określenie drgań maszyny poprzez pomiar części nie wirujących – Zasady ogólne”
110. Norma ISO 10816-2 – „Drgania mechaniczne – Określenie drgań maszyny poprzez pomiar części nie wirujących – Wielkogabarytowe turbozespoły osadzone na fundamentach
stałych o mocy ponad 50 MW”
111. Norma ISO 10816-3 – „Drgania mechaniczne – Określenie drgań maszyny poprzez pomiar części nie wirujących – Maszyny przemysłowe o mocy nominalnej powyżej 15 kW i
prędkości obrotowej od 120 obr/min do 15000 obr/min”
112. Norma ISO 11342 – „Drgania mechaniczne – Metody i kryteria wyważania dynamicznego wałów giętkich”
113. Norma ISO 7919-1 – „Drgania mechaniczne maszyn wirujących – Ocena przez pomiary
na częściach wirujących – Wytyczne ogólne”
114. Norma ISO 7919-2 – „Drgania mechaniczne maszyn wirujących – Ocena przez pomiary
na częściach wirujących – Wielkogabarytowe turbozespoły osadzone na fundamentach
sztywnych”
36