Средства и методы контроля состояния отдельных узлов.

Сер­дечник статора. Ослабление прессовки сердечника приводит к его повышенной вибрации, которая контролируется специальными датчиками, установленными на корпусе машины. Повреждение межлистовой изоляции приводит к местным перегревам, которые контролируются либо термодатчиками, установленными в активной стали статора, либо тепловизорами, либо с помощью специальных термоиндикаторных покрытий. Эти покрытия наносятся на поверхность критических по перегревам узлов машины, и при достижении предельной температуры выделяют определенные газы и аэрозоли, которые выявляют при химическом анализе охлаждающего газа. На разные узлы машины наносятся покрытия различного химического состава, что позволяет не только зафиксировать местные перегревы, но и идентифицировать их источники. Кроме покрытий на опасные места могут устанавливаться термочувствительные «этикетки», изменяющие свой цвет при превышении по­лового значения температуры места установки. Осмотр «этикеток» возможен только во время ревизии на остановленной машине.

Обмотка статора. Контроль теплового состояния обмотки осуществляется либо с помощью встроенных датчиков температуры, либо с помощью тепловизоров, либо путем химического анализа охлаждающего газа, в котором находятся продукты терми­ческого разложения изоляции. По концентрации продуктов разло­жения можно судить о степени перегрева изоляции. Контроль за местными перегревами можно проводить с помощью нанесения термоиндикаторных покрытий или термочувствительных «этикеток».

Контроль состояния изоляции осуществляется анализаторами |ЧР, измеряющими интенсивность частичных разрядов. Сигналы на анализатор поступают от емкостных датчиков связи, устанав­ливаемых под пазовым клином. Существующие анализаторы ЧР позволяют распознать следующие дефекты обмотки статора: ос­лабление крепления обмотки в пазу, повреждение полупроводящего покрытия, расслоение или плохая пропитка изоляции, от­слоение меди от корпусной изоляции, существенный износ изо­ляции, ослабление крепления обмотки. В связи с высокой инфор­мативностью анализаторы ЧР получили широкое распростране­ние в системах диагностики крупных электрических машин.

Частичные разряды приводят к появлению озона в охлажда­ющем газе. Большая концентрация озона свидетельствует о нали­чии частичных разрядов в изоляции, связанных с повреждением полупроводящего покрытия.

Воздушный зазор. Контроль воздушного зазора осуществляется с помощью систем оптического контроля, имеющих точность 0,05 мм при пределе измерения 40 мм. С помощью таких систем, имеющих датчики на статоре и роторе, удается выявить радиаль­ные колебания статора, неравномерное расширение статора при Нагревании, динамические изменения воздушного зазора при из­менениях режима работы и биение вала.

В последнее время широко используются системы контроля воздушного зазора гидрогенераторов на базе емкостных датчиков. Они проще оптических и позволяют обойтись только датчиками, установленными на статоре.

Подшипники и подпятники. Для определения состояния подшип­ников осуществляется непосредственный (путем установки дат­чиков на баббитовых вкладышах) или косвенный (измерение температуры масла на входе и выходе подшипника) тепловой конт­роль, а также контроль вибрации.

Отдельно следует сказать о широко применяемых в настоящее время системах вибродиагностики. Эти системы позволяют получать достоверную информацию о наличии следующих дефектов: разбалансировка ротора, несоосность вала, неравномерность воз­душного зазора, дефекты уплотнений, трещины в роторе, струк­турные резонансы и ряд других.

На базе комплекса методов выявления дефектов созданы авто­матизированные системы контроля состояния крупных электри­ческих машин. Так, созданная в России система СКДГ контроли­рует температуру, электрические и механические параметры и вы­дает предупредительные и аварийные сигналы при выходе изме­ряемых величин за допустимые пределы. Система имеет 120 кана­лов контроля, обрабатывает и сохраняет данные измерений и по­казатели режимов работы.

Наиболее универсальной в настоящее время считается разра­ботанная по заказу EPRI система HYDROSCAN (фирма «МСМ Enterprise Ltd», США). Система включает сканирующее устрой­ство, являющееся по существу диагностической системой состоя­ния статора и ротора гидрогенератора. Устройство (рис. 1) со­стоит из комплекта датчиков, стабилизатора питания, телеизме­рительной системы, управляющего контроллера и пульта управ­ления. Измерение температуры на статоре производится со сторо­ны ротора, а температуры ротора — со стороны статора.

Рис. 1. Устройство диагностиче­ской системы HYDROSCAN:

1 — стабилизированный источник пи­тания; 2 — спицы ротора; 3 — полюса ротора; 4 — приемник сигналов дат­чиков, установленных на роторе; 5 — статор; 6 — линейка датчиков;

Сканирование поверхности расточки статора производится дат­чиками 6, установленными на роторе в межполюсном простран­стве. Имеется 14 полос измерения температуры, обегающих все пазы статора (соответствует 7056 точкам измерения температуры на сердечнике статора). Частота опроса по пазам составляет 1 кГц, чувствительность — 1 °С на площади длиной 2,5 см и шириной, равной ширине зубца.

Развивающиеся повреждения стержней обмотки статора гид­рогенератора, которые сопровождаются частичными разрядами в изоляции, определяются с помощью радиочастотных датчиков. Для получения большей чувствительности и точности фиксации места разряда эти датчики устанавливают на оси полюса. Кроме того, контроль за частичными разрядами ведется с помощью емкостных датчиков, встроенных в пазы статора.

Контроль величины воздушного зазора осуществляется двумя индуктивно связанными катушками, закрепленными в воздуш­ном зазоре. Разрешающая способность измерений воздушного за­зора составляет 0,64 мм. В зазоре измеряется также вращающаяся составляющая магнитного поля (по трем осям с помощью датчи­ков Холла), позволяющая выявить витковые замыкания в катуш­ках статора.

Выявление ослабления пазовых клиньев, крепления лобовых частей и вибрации сердечника статора осуществляется путем ана­лиза шума с помощью трех микрофонов, установленных в блоке датчиков. В блоке датчиков установлены также акселерометр для измерения вибрации ротора, устройство питания датчиков и оп­товолоконное устройство передачи данных на приемник 4.

Система диагностики (сканирующее устройство является ее частью) контролирует температуру воздуха в воздушном зазоре, состояние подшипников и щеточно-контактного аппарата.

Основным направлением развития систем диагностики явля­ется автоматизация. Примером автоматизированных систем может служить система SUPER, установленная на одной из канадских ГЭС (рис. 2).

Рис. 2. Расположение датчиков в диагностической системе SUPER:

1 — датчики температуры обмотки статора; 2 — датчики температуры охлаждающей воды; 3 — датчик температуры охлаждающего возду­ха; 4 — датчик температуры окру­жающего воздуха; 5 — емкостные Датчики смещения; 6 — датчики вибрации на подпятнике(вибрации на оборотной частоте и частоте се­ти); 7— датчики вибрации (по двум осям в горизонтальной плоскости); 8 — датчики температуры корпуса Подшипников, масла и охлажда­ющей воды; 9 — датчики темпера­туры масла и виброускорения в подпятнике; 10 — датчики смещения; 11— датчики вибрации вала; 12 — Датчики положения направляющего аппарата; 13 — датчики состояния I кольцевого уплотнения турбины

Система контролирует следующие характеристики основных узлов гидроагрегата.

измерение температуры обмотки статора (датчики 1), охлаж­дающей воды (датчики 2), охлаждающего (датчики 3) и окружа­ющего (датчики 4) воздуха;

положение ротора относительно статора (датчики 5);

напряжение и силу тока обмоток статора и ротора, активную и реактивную мощность генератора, коэффициент мощности;

вибрации на оборотной частоте и на частоте сети (датчики 6 на верхнем подшипнике).

вибрации по двум осям в горизонтальной плоскости (датчики 7);

температуру на корпусе подшипников, температуру масла и воды охлаждающей системы (датчики 8);

вибрации на подпятнике (датчики 9), а также расход масла в системе смазки и воды в системе уплотнения.

износ щеток (по температуре контактных колец);

Кроме того контролируется работа гидротурбины и направля­ющего аппарата (датчики 10. 13).

Система SUPER фиксирует каждую минуту 52 механических и 10 электрических параметров и содержит 50 уставок на сигнал. В основной процессор данные передаются обычно один раз в час. В случае срабатывания какой-либо из уставок (сигнал тревоги — выход контролируемого параметра за допустимые пределы) в процессор передаются данные за предыдущий час работы. Математическое обеспечение позволяет обрабатывать и передавать сигналы датчи­ков, отбирать их для базы данных, осуществлять постоянный кон­троль и анализ в режиме «on-line» и проводить специальные тесты.

В системах функциональной диагностики нашли широкое при­менение устройства контроля химических и механических приме­сей в охлаждающем газе, позволяющие определять перегревы изо­ляции (по продуктам ее тепловой деструкции или по продуктам разложения термочувствительных покрытий) и степень ее меха­нического износа (по составу и количеству механических приме­сей). Эти устройства могут быть как стационарными (для постоян­ного контроля состояния изоляции), так и переносными (для пе­риодического контроля состояния изоляции).

Применение систем функциональной диагностики совместно с испытаниями и проверками во время ревизий и осмотров по­зволяет максимально увеличить межремонтный период, а при не­обходимости проведения ремонта более точно определить место и степень повреждения, минимизировав тем самым его объем и время проведения.

Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 1841 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ МАШИН Н ИХ УЗЛОВ

ООСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ МАШИНЫ

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ МАШИН И ИХ УЗЛОВ

Контроль, которому подвергают каждый узел и каждую изготовленную машину, имеет целью проверить соответствие точности формы, относительного положения и перемещения их исполнительных поверхностей установленным нормам. Эффективность всякого контроля тем выше, чем ближе удается получить результаты измерений контролируемых параметров к их действительным значениям. Степень приближения измеренного к действительному зависит от следующих факторов:

1) раскрытия смысла контролируемого параметра и явлений, порождающих возникновение погрешностей;

2) правильности раскрытия взаимосвязи различных параметров и умения выделить контролируемый параметр;

3) правильности выбора или разработки средств контроля;

4) техники осуществления контроля.

Правильная и четкая терминология раскрывает смысл контролируемого параметра. Основные термины, характеризующие отклонения формы, относительное положение и перемещение поверхностей деталей, сформулированы в ГОСТе 10356—63 «Отклонения формы и расположения поверхностей».

Однако для успешного осуществления контроля еще недостаточно представлять смысл контролируемого параметра. Необходимо видеть и учитывать ту взаимосвязь, в которой находится контролируемый параметр с другими параметрами точности машины. Например, точность определения расстояния между двумя плоскими поверхностями детали зависит от точности поворота и формы этих поверхностей. По этой причине в первую очередь Необходимо контролировать форму, затем поворот и в последнюю очередь расстояние между плоскими поверхностями детали.

Контроль, которому подвергают каждый узел и каждую изготовленную машину, имеет целью проверить соответствие точности формы, относительного положения и перемещения их исполнительных поверхностей установленным нормам. Эффективность всякого контроля тем выше, чем ближе удается получить результаты измерений контролируемых параметров к их действительным значениям. Степень приближения измеренного к действительному зависит от следующих факторов:

1) раскрытия смысла контролируемого параметра и явлений, порождающих возникновение погрешностей;

2) правильности раскрытия взаимосвязи различных параметров и умения выделить контролируемый параметр;

3) правильности выбора или разработки средств контроля;

4) техники осуществления контроля.

Правильная и четкая терминология раскрывает смысл контролируемого параметра. Основные термины, характеризующие отклонения формы, относительное положение и перемещение поверхностей деталей, сформулированы в ГОСТе 10356—63 «Отклонения формы и расположения поверхностей».

Однако для успешного осуществления контроля еще недостаточно представлять смысл контролируемого параметра. Необходимо видеть и учитывать ту взаимосвязь, в которой находится контролируемый параметр с другими параметрами точности машины. Например, точность определения расстояния между двумя плоскими поверхностями детали зависит от точности поворота и формы этих поверхностей. По этой причине в первую очередь Необходимо контролировать форму, затем поворот и в последнюю очередь расстояние между плоскими поверхностями детали.

Рис. 6.1. Несоосность шеек вала в двух координатных плоскостях

Согласно определению радиального биения (ГОСТ 10356—63) го причиной служит несовпадение оси контролируемой поверхности с осью вращения самой детали. Но это несовпадение складывается из относительного смещения и поворота осей W—1 и 2—2 в пространстве (рис. 15). Поэтому судить К радиальном биении какой -либо поверхности детали можно не вообще, а лишь применительно к сечению, в котором осуществляется контроль.

Чтобы получить при контроле наиболее полное представление о значении Контролируемого параметра, необходимо исключить, насколько это возможно, влияние погрешностей параметров взаимосвязанных с ним. Например, соосность переднего и заднего центров токарного станка обычно проверяют при помощи оправки,

Рис.5.2. Проверка соосности центров токарного станка с помощью оправки:

• — длина измерения: v — разность показаний индикаторовскрепляемой в центрах.

Перемещая вдоль по оправке расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и устаноо-ные на суппорте индикаторы судят о величине и направлении осности центров (рис. 5.2, а). Но анологичные показания могут индикаторы при повороте оси оправки относительно направляющих станины при абсолютной соосности центров (рис. 5.2, б). Поэтому прежде чем приступать к проверке совпадения осей центров в передней и задней бабках токарного станка, необходимо обеспечить параллельность осей отверстий под центры в шпинделе и пиноли в более жестких пределах в сравнении с допустимой несоосностью центров.

Ряд проверок требует материализации геометрических представлений. Например: нельзя непосредственно измерить расстояние между осями двух отверстий в деталях машины, так как оси отверстий—воображаемые понятия и в природе их не существует, или измерить неплоскостность поверхности детали без материализации идеальной плоскости, проходящей через три выступающие точки контролируемой поверхности. Геометрические представления материализуют при помощи специальных деталей или устройств. Так, чтобы измерить расстояние между осями отверстий в корпусной детали, в отверстия вставляют оправки, измеряют расстояние между их образующими и делают соответствующий пересчет. Идеальную плоскость при определении неплоскостности поверхности детали воспроизводят при помощи контрольной плиты.

Так как все это связано с введением в измерительные размерные цепи дополнительных звеньев, обладающих погрешностями, то большое значение имеет собственная точность всех деталей и устройств, используемых при проверках, а также точность их установки. При всех этих условиях считается допустимой погрешность определения контролируемого параметра, не превышающая 10—20% его поля допуска. В соответствии с методикой проектирования контрольных устройств и приспособлений (21 ниже приводятся методы контроля точности наиболее часто встречаемых параметров машин.

Радиальное биение цилиндрической поверхности вращающейся детали проверяют по схеме, приведенной на рис. 5.3, а- О радиальном биении для данного сечения детали судят по разности показаний индикатора при повороте детали на 180°. Проверку производят в одной координатной плоскости. За начало отсчета обычно принимают одно из крайних показаний индикатора, найденное при повороте детали на 360°. Овальность и огранка контролируемой поверхности влияют на точность определения радиального биения, поэтому должны быть установлены ранее и учтены, если их значениями нельзя пренебречь.

Осевое перемещение вращающейся детали определяют как разность крайних показаний индикатора, расположенного точно по оси вращения детали (рис.5.3, б). Если деталь полая, то осевое отверстие при контроле заглушается.

Торцовое биение вращающейся детали определяют по схеме, приведенной на рис. 5.3, в. Индикатор, установленный по торцу детали, на заданном радиусе, показывает сумму осевого перемещения, не плоскости ост и торца и его неперпендикулярности оси вращения детали; детали дается полный оборот.

Соосность цилиндрических поверхностей двух неподвижных Галей проверяют индикатором, установленным на одной из них к. 17, г) при помощи муфты; вращая муфту, обкатывают индикаторомвторую деталь. О несоосности судят по крайним показаниям индикатора при нахождении его в двух противоположных положениях в одной из плоскостей измерения. Так как в общем случае оси контролируемых поверхностей деталей скрещиваются в пространстве, то полученный результат измерения следует считать действительным только для контролируемого сечения. На точность определения несоосности влияют погрешности формы поверхностей второй детали, а также точность базирования муфты на первой детали.

Совпадение оси вращения одной детали с осью цилиндрической поверхности другой детали может быть проверено при помощи индикатора, установленного на вращающейся детали (рис. 17, д). Вращая первую деталь, производят обкатку индикатором неподвижной детали. О несоосности судят по наибольшей разности показаний индикатора при его нахождении в противоположных положениях в одной из плоскостей измерения. Измерение действительно только для контролируемого сечения. Овальность и огранка неподвижной детали сказываются на результатах измерения.

Прямолинейность перемещения узла в заданном направлении проверяют при помощи индикатора и эталона, в качестве которого можно использовать линейку, угольник, оправку. Индикатор закрепляют на перемещаемом узле. Эталон предварительно выставляется по показаниям индикатора в крайних положениях узла (рис. 5.3, е).

Параллельность «(перпендикулярность) перемещения узла заданному направлению проверяют индикатором по эталону, предварительно выставленному в заданном направлении (рис.5.3, ж).

Перпендикулярность оси вращения детали плоскости (стола) может быть проверена индикатором, соединенным с вращающейся деталью приспособлением, обеспечивающим необходимый вылет индикатора (рис. 5.3, з). Деталь вместе с индикатором повертывают на 180°. В каждой из координатных плоскостей о неперпендикулярности на диаметре вращения индикатора судят по разности его показаний. Точность определения неперпендикулярности зависит от осевого перемещения вращающейся детали и неплоскостности контролируемой поверхности.

Параллельность оси вращения детали плоскости (стола) проверяют индикатором, установленным на плоскости (стола) (рис. 5.3, и). Ось вращения детали материализуется оправкой, конструкция которой должна допускать регулирование ее положения в пространстве для совмещения оси оправки с осью вращения детали

Рис. 5.3. Контроль точности различных параметров машины