И СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ. Перед остановкой генератора в ремонт следует прове­рить отсутствие водорода в масле, сливаемом из опорных подшипников

РЕМОНТ МАСЛЯНЫХ УПЛОТНЕНИЙ

Перед остановкой генератора в ремонт следует прове­рить отсутствие водорода в масле, сливаемом из опорных подшипников, превышение температуры баббита относи­тельно масла, поступающего на уплотнения (не должно быть выше 15—20 ^СС), суммарный расход масла в сторону водорода (не должен быть выше 3—5 л/мин в зависимости от типа генератора), отсутствие масла в корпусе генерато­ра и признаков низкой подвижности вкладышей.

Попадание масла в корпус генератора возможно по сле­дующим причинам: из-за увеличения слива масла из уплот­нений в сторону водорода при заедании вкладыша; из-за недопустимо высокого перепада между давлениями масла и водорода в уплотнениях, в которых масло отжимает вкла­дыш от упорного диска; из-за увеличенных зазоров между

маслоуловителями и валом; из-за неплотности в разъемах между корпусом уплотнения и маслоуловителями или ме­жду половинками маслоуловителей; из-за засорения отвер­стий в маслоуловителях, через которые масло должно сте­кать в камеру уплотнений.

Недопустимое превышение температуры баббита чаще всего является результатом неправильной шабровки, изно­са или повреждения рабочей поверхности вкладыша, не­удовлетворительного состояния диска на валу ротора, по­падания с маслом в зазор между вкладышем и диском мел­кого грата от сварки, мелкой стружки, не удаленной после обработки вкладыша, ржавчины, а также частиц затвер­девшего лака.

Низкая подвижность вкладышей обнаруживается по резких колебаниях температуры баббита и расхода масла в сторону водорода и по выбросам водорода в картеры опорных подшипников, вызывающим иногда веерообразный выброс масла из подшипников. Этот дефект может быть вызван малым зазором между корпусом и вкладышем, не­удовлетворительной шлифовкой рабочей поверхности кор­пусов уплотнений и центрирующих поясков вкладышей.

Очень важно после переделки маслопроводов, подаю­щих масло на уплотнения, произвести их тщательную очи­стку и прокачку маслом, минуя уплотнения, по временной перемычке в течение 6—8 ч. Подачу масла периодически следует прекращать и затем возобновлять толчком.

После сборки уплотнений проверяются подвижность вкладышей и автономность камер двухпоточных уплотне­ний. При этом производится промывка уплотнении маслом при отжатых вкладышах.

До пуска генератора производится опрессовка генера­тора с проверкой отсутствия фреона в сливных камерах уплотнений со стороны воздуха.

РЕМОНТ ВОЗБУДИТЕЛЯ

При ремонте возбудителя, как правило, коллектор дол­жен быть проточен, если «бой» его поверхности превышает 0,05 мм, а также если на нем образовались хотя и равно­мерные по всей окружности, но глубокие (более 0,2— 0,3 мм) кольцевые выработки. При меньшей глубине коль­цевых равномерных выработок неровности целесообразно удалить шлифовкой, чтобы не допустить искрения под щет­ками при перемещении якоря в осевом направлении.

«Бой» коллектора измеряется индикатором часового ти­па при вращении ротора генератора и якоря возбудителя валоповоротным устройством.

Проточка коллектора возбудителя с двумя подшипни­ками, как правило, производится на токарном станке.

Продолжительная шлифовка коллектора наждачной бу­магой без колодки приводит к тому, что кромки пластин

Рис. 1. Состояние поверхности Рис. 2. Правильное расположе-
коллекторных пластин: ние щеток на коллекторе

а — после правильной шлифовки, б — после неправильной

«заваливаются» и щетки касаются пластин только в средней части (рис. 8). Для хорошо налаженного возбудителя это не имеет большого значения. Если же на коллекторе

Рис.3. Контрольный вал для выверки зазоров под полюсами:

1 — штифт на резьбе; 2 — контрольный вал

наблюдается искрение или предстоит настройка коммута­ции, то «заваливание» кромок пластин затруднит устране­ние искрения или приведет к неточной настройке. Для уменьшения «заваливания» кромок пластин шлифовку кол­лектора наждачной бумагой целесообразно производить с применением деревянной колодки, подогнанной по поверх­ности коллектора, или специальным абразивным бруском на бакелитовой основе.

При ремонте возбудителя миканит между коллекторны­ми пластинами должен быть выбран (продорожен) на глубину 1,5—2 мм. Если производится проточка, то продороживание коллектора целесообразно произвести до про­точки.

Для обеспечения равномерного слоя политуры и равно­мерного износа поверхности коллектора размещение щеток на коллекторе производится, как показано на рис. 2. За щеткой одной полярности должна следовать щетка другой полярности. Вторая пара щеток по отношению к предыду­щей паре размещается с некоторым сдвигом по образую­щей коллектора, чтобы политурой и износом были охваче­ны и промежутки между щетками первой пары.

Если возбудитель работает без искрения, то при его ремонте следует стремиться к сохранению воздушных за­зоров под полюсами такими, какими они были до разбор­ки, если даже они окажутся несколько несимметричными. Следует учитывать, что на заводе зазоры под полюсами выверяются по контрольному валу (рис. 10), который по­лезно иметь и на станции. При ремонте же они обычно за­меряются непосредственно между полюсами и якорем. На­личие неровностей или наплывов лака на поверхности яко­ря и полюса может исказить результат замера. Кроме того, не исключено, что некоторая неравномерность зазоров мог­ла быть специально допущена на заводе для получения симметричности магнитной системы.

Симметричность магнитной системы имеет важнейшее значение для безыскровой работы возбудителя. Проверяет­ся она измерением сопротивления обмоток каждого глав­ного и дополнительного полюсов переменному току или из­мерением падения напряжения на обмотках полюсов при одном и том же токе. На обмотку возбудителя плавно по­дается напряжение 220 В, а на дополнительную обмотку 20—30 В. Магнитная система симметрична, если разница в падении напряжения не превышает 1—1,5%.

3.10. ВИБРАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И ЕЕ УСТРАНЕНИЕ

Вибрация электрических машин может возникнуть из-за механической неуравновешенности роторов; несиммет­рии электромагнитных сил; неправильной центровки валов турбин и генераторов или нарушения ее из-за тепловых де­формаций, а также осадки фундамента, неправильной сбор­ки или износа детален соединительной муфты между гене­ратором и турбиной; износа или неправильной шабровки подшипников, появления трещин в сварке фундаментной плиты и т.д.

Вибрация может появиться также при тепловой неста­бильности ротора. Из-за температурной деформации обмо­ток, витковых замыканий или неравномерных потоков ох­лаждающего газа по вентиляционным каналам возникает неравномерный нагрев бочки ротора по окружности, что приводит к изменению упругой линии прогиба ротора и на­рушению его уравновешенности. Например, для ротора дли­ной 8000 мм разность температур на противоположных об­разующих бочки всего лишь 2°С приводит к прогибу рото­ра на 0,17 мм.

У крупных двухполюсных генераторов при недостаточ­ной жесткости конструкции корпуса статора может возник­нуть вибрация статора с частотой, равной двойной частоте сети. Характерным признаком такой вибрации является по­явление ее при подаче возбуждения на ротор.

В мощных турбогенераторах размеры контактных колец и консольных концов ротора, на которых они размещают­ся, увеличены, что нередко вызывает появление значитель­ной вибрации контактных колец от дополнительного про­гиба консольного конца ротора. В гидрогенераторах при определенных режимах работы возможно появление виб­рации под воздействием кавитационных явлений в турбине.

При больших частотах вращения роторов машин даже небольшая неуравновешенность вызывает значительную несбалансированную центробежную силу, создающую вред­ные нагрузки на ротор и подшипники и вызывающую их вибрацию. Центробежная сила, Н, появляющаяся из-за не­уравновешенности массы, определяется из следующего вы­ражения:

где (Q — неуравновешенная масса, кг; r — расстояние не­уравновешенной массы от оси вращения, мм; п — частота вращения, об/мин.

Например, при неуравновешенности в 1 кг на радиусе 500 мм и n=3000 об/мин центробежная сила будет равна 50000 Н.

Нарушение уравновешенности ранее отбалансированно­го ротора генератора может произойти из-за неплотной за­прессовки обмотки, при ослаблении посадки бандажных или центрирующих колец. При механической неуравновешенности ротора вибрация появляется уже на XX машины и мало зависит от изменения нагрузки.

Несимметрия электромагнитных сил, вызывающая виб­рацию машины, может возникнуть в результате неравно­мерности воздушного зазора или появления виткового за­мыкания в обмотке ротора.

При витковом замыкании магнитные потоки обоих по­люсов двухполюсной машины остаются равными друг другу,

Рис.4. Распределение индукции в воздушном зазоре:

а — при отсутствия повреждения в роторе: б — при витковом замыкании: в— сравнение распределения индукции (при витковом замыкании — пунктир), г —сравнение квадратов индукции; д — результирующие усилия, действующие на ротог

но распределение магнитной индукции станет несиммет­ричным относительно поперечной оси ротора. На рис. 4 показано распределение индукции в зазоре двухполюсного ротора, обмотка которого условно состоит всего из шести витков. При замыкании витка 3—3' распределение индук­ции в зазоре изменится, как показано на рис. 4,б. При этом площади, ограниченные кривой индукции, под обои­ми полюсами останутся равными друг другу, так как че­рез оба полюса проходит один и тот же магнитный поток (рис. 4, в). Однако площади квадратов индукции уже не будут равны (рис. 4,г), вследствие чего нарушится и равенство притяжений полюсов к статору, пропорциональ­ное квадрату индукции (рис. 4,(д). Неуравновешенное усилие будет перемещаться вместе с ротором и вызовет вибрации, подобные тем, какие возникают при наличии неуравновешенных масс. Чем ближе к середине полюса короткозамкнутые витки, тем больше одностороннее результирующее усилие, действующее на полюс, и тем больше будут вызванные им вибрации.

Одним из признаков того, что вибрация возникла из-за неснмметрии магнитного потока, вызванной витковым за­мыканием или неравномерностью зазора, является ее за­висимость от тока возбуждения. При снятом' возбуждении вибрация полностью исчезает.

Контроль за вибрацией турбогенераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей производится измере­нием амплитуды ее на крышках подшипников в трех на­правлениях: вертикальном, горизонтально-поперечном и горизонтально-осевом. Оценка состояния машины произво­дится по вибрации любого подшипника при самом небла­гоприятном режиме его работы.

Вибрация подшипников турбогенераторов и соединен­ных с ними возбудителей не должна превышать:

Номинальная частота вращения, об/мин……….. 1500 3000

Двойная амплитуда вибрации, мкм . ………… 50 30

Вибрация контактных колец турбогенераторов, измеря­емая до и после каждого ремонта с выемкой ротора, не должна превышать 200 мкм.

Вибрация подшипников синхронных компенсаторов с номинальной частотой вращения 750—1000 об/мин не дол­жна превышать 80 мкм.

На гидрогенераторах измеряются амплитуды вибрации верхней и нижней крестовин в трех направлениях: верти­кальном, горизонтальном «нижний бьеф — верхний бьефэ и горизонтальном «начало здания — конец зданияэ.

Вибрация крестовин вертикальных гидрогенераторов со встроенными в них направляющими подшипниками и под­шипников горизонтальных гидрогенераторов не должна превышать:

Номинальная частота вращения,

об/мни.......................... До 100 До 187,5 До 375 До750

Двойная амплитуда колебаний, мм 0,18 0,15 0,10 0,07

Измерения амплитуды вибрации проводятся после мон­тажа, до и после капитального ремонта, периодически 1 раз в 3 мес, а также при заметном увеличении вибрации.

Для устранения вибрации необходимо прежде всего найти ее причину, т.е. источник возмущающих сил. С этой целью при заметном увеличении вибрации производятся вибрационные исследования по специальной программе. Если проведенные измерения покажут, что причиной виб­рации является неуравновешенность масс, производится балансировка ротора, при которой определяются масса груза, необходимого для уравновешивания, и место его за­крепления на роторе. Балансировка роторов генераторов является специфической операцией, выполнение которой поручается опытным специалистам-балансировщикам.

СУШКА ГЕНЕРАТОРОВ

И СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ

После монтажа и капитального ремонта генераторы и синхронные компенсаторы, как правило, включаются в ра­боту без сушки, так как увлажнения компаундированной и тем более термореактивной изоляции обмоток статоров в нормальных условиях монтажа или ремонта не происходит. При этом может наступить только поверхностное увлаж­нение изоляции и снизится ее сопротивление, но оно вос­становится без проведения сушки во время пуска машины.

Генераторы и синхронные компенсаторы с воздушным или водородным охлаждением обмоток статора включают­ся без сушки при соблюдении следующих условий:

а) абсолютное значение сопротивления изоляции для машин мощностью 5 МВт и более при температуре 75°С должно быть не менее

где ( —номинальное линейное напряжение, В; — номинальная мощность, кВ-А.

Для фактической температуры, при которой производи­лось измерение (она должна быть не ниже 10°С), наи­меньшее значение сопротивления определяется умножени­ем значения, полученного по формуле, на коэффициент /С_т:

Температура, °С 75 70 60 50 40 30 20 10

Коэффициент, К_Т 1,0 1,2 1,7 2,4 3,4 4,7 6,7 9,4

б) значение коэффициента абсорбции R_{60``</sub>/R<sub>15``} 15-при температуре 10—30 °С должно быть не ниже 1,3;

в) значение коэффициента нелинейности Кс, определя­емого по зависимости тока утечки от испытательного нап­ряжения, должно быть не более 3.

Турбогенераторы ТГВ-300 допускается включать без сушки при коэффициенте К_U более 3, если выполнены ус­ловия «а» и «б».

Роторы электрических машин, охлаждаемые воздухом или водородом, не подвергаются сушке, если сопротивле­ние изоляции обмоток при температуре 10—30°С имеет значение не менее: 0,5 МОм для генераторов и синхронных компенсаторов и 0,2 МОм для электродвигателей.

Допускается ввод в эксплуатацию синхронных машин мощностью не выше 300 МВт с неявнополюсными ротора­ми, охлаждаемых газом, имеющих сопро­тивление изоляции не ниже 2 кОм при температуре 75°С или 20 кОм при тем­пературе 20 °С. При большей мощности ввод машины в эксплуатацию с сопротив­лением изоляции обмотки ротора ниже

Рис. 6. График сушки генератора:

1 — температура. °С: 2 — сопротивление изоляция. МОм; 3 — коэффициент абсорбции

Рис. 5. Схема сушки генератора мето­дом потерь в стали генератора

0,5 МОм при 10—30 °С допускается только по согласова­нию с заводом-изготовителем.

Роторы электрических машин, охлаждаемые водой, включаются без сушки с соблюдением условий, указанных в инструкции завода-изготовителя, согласованной с Мин­энерго СССР.

При необходимости сушка обмотки статора производит­ся одним из следующих методов: потерями в активной ста­ли статора; нагревом обмотки постоянным током; в режи­ме трехфазного короткого замыкания (для гидрогенерато­ров); воздуходувками.

Сушка обмотки статора крупных машин после монтажа и ремонта чаще всего производится потерями в активной стали или постоянным током. Метод трехфазного КЗ на вращающейся машине применяется главным образом в ус­ловиях эксплуатации, когда изоляция увлажнилась не сильно. Сушка генераторов вентиляционными потерями за­прещается. Однако прогрев обмотки таким методом в тече­ние 2—3 ч для устранения поверхностного увлажнения изо­ляции вполне допустим.

Для сушки потерями в стали на статоре укладывается намагничивающая обмотка, как показано на рис 5. При подаче на эту обмотку напряжения создается магнитный поток, вызывающий нагрев активной стали от перемагничнвания и вихревых токов.

Сушка производится, как правило, когда ротор вынут так как при вставленном роторе трудно уложить обмотку. Кроме того, по заводской инструкции для исключения ос­таточного прогиба ротор следует поворачивать на 180° че­рез каждые 20—30 мин, что сильно усложняет проведение сушки.

Сушка потерями в меди обмоток статора и ротора при питании постоянным током может производиться как на разобранной, так и на полностью собранной машине Зна­чение тока для сушки составляет (0,4—0,6) I_НОМ

Источником питания может быть резервный возбуди­тель, а для обмотки статора также и выпрямитель, напри­мер типа КВТМ-280/0,5, применяемый для прогрева мощ­ных трансформаторов и позволяющий получить постоян­ный ток до 1800 А при напряжении 155 В.

Сушка током трехфазного КЗ производится на машине вращающейся с номинальной частотой вращения за счет активных потерь от тока в обмотке статора, тока' возбуж­дения в обмотке ротора и вентиляционных потерь. Регули­ровку температуры обмоток генератора следует произво­дить изменением тока в обмотке или расхода воды в возду­хоохладителях. Скорость подъема температуры обмоток при сушке их любым током не должна превышать 5°С/ч

При сушке машин любым из способов они должны быть утеплены асбестовым или брезентовым полотном.

Максимально допустимая температура при сушке не должна превышать:

для обмоток статоров с изоляцией класса В 90—95 °С;

для запеченных обмоток роторов с изоляцией класса В 120°С, класса В С 130°С;

для незалеченных обмоток ротора с изоляцией класса В и для обмоток с изоляцией класса А 100°С.

Допустимые температуры обмотки ротора даны при условии измерения их по сопротивлению обмотки. При изме­рении термометрами или термопарами эта температура не должна превышать 110°С для запеченных обмоток, 90 °С для незалеченных обмоток и для обмоток с изоляцией клас­са А.

Для контроля за ходом сушки через 1—2 ч производит­ся замер сопротивления изоляции R_60`` с отсчетом через 60 с. Для крупных машин 1—2 раза в сутки определяется коэффициент абсорбции К. По полученным данным стро­ятся кривые зависимости сопротивления изоляции и коэф­фициента абсорбции от времени с начала сушки (рис. 13). Сопротивление изоляции обмоток в начале сушки снижает­ся, так как происходит распаривание изоляции, и в даль­нейшем по мере подсушивания возрастает до предельного значения и остается на этом уровне. Сушка обмотки счи­тается законченной, когда сопротивление изоляции и коэф­фициент абсорбции после возрастания остаются неизменны­ми в течение 3—5 ч при установившейся температуре.

На месте сушки должны быть средства пожаротуше­ния. Все пространство вокруг машины должно быть очи­щено от мусора и горючего материала, освобождено от громоздких предметов.