УДК 621.313.322

ВИМІРЮВАННЯ ДІАГНОСТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ У ПОТУЖНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИНАХ

        Контроль стану потужних електричних машин під час їхньої роботи та при періодичних обстеженнях входить до складу профілактичних заходів по підтримці роботоздатності машини. Виявлення виникаючих при роботі дефектів, їх знаходження на ранній стадії розвитку, а також своєчасне прийняття правильних рішень по ліквідації дефектів до виникнення аварійної ситуації забезпечують високий коефіцієнт готовності генераторів, скорочення часу простою, зменшення витрат на ремонти, подовження терміну служби обладнання.
        Розробка нових систем контролю та діагностики, різноманітність методів та засобів, призначених для цієї мети, потребують аналізу та порівняння їх ефективності, полегшення вибору найбільш доцільного комплексу контрольно-діагностувальних заходів при експлуатації генераторів.
        Аналіз дефектів у потужних електричних машинах показав, що найбільша кількість діагностичних параметрів, які необхідно вимірювати за допомогою спеціальних датчиків, характерна для дефектів у потужних гідрогенераторах [1]. Це пояснюється їхніми особливостями, що істотно впливають на методи оцінки їхнього стану, а саме:
        • великий діаметр машини, велика кількість пазів і відповідно котушок обмотки;
        • малий (у порівнянні з діаметром ротора) повітряний зазор і відповідно більші механічні зусилля магнітного тяжіння в ньому;
        • механічна нестійкість сердечника статора, що становить собою порівняно вузьке кільце невеликої товщини;
        • висока маневреність роботи гідроагрегата, що вимагає особливої уваги до контролю механічної міцності вузлів;
        • несхожість агрегатів різних ГЕС і, як наслідок, дрібно-серійність виробництва, що призводить до необхідності суто індивідуального підходу до конструкції датчиків та знижує можливість здійснення порівняльного аналізу з машинами такого ж типу на інших станціях;
        • більш значний, ніж у турбогенераторі, вплив нестаціонарних процесів у турбіні на весь агрегат.
        Проаналізувавши характер дефектів у гідрогенераторах, визначення яких здебільшого вимагає вимірювання механічних переміщень, а також діапазони переміщень, умови застосування, необхідні метрологічні характеристики, зробимо висновок, що практично всі механічні переміщення, а отже, дефекти, що їх викликають, можна виміряти за допомогою ємнісних датчиків різноманітної форми та розмірів. Один із типів ємнісних датчиків, а саме з компланарними електродами, описаний у роботі [2]. Попередньо можемо сказати, що для всіх типів датчиків можна використати два типи універсальних вимірювачів: один для звичайних датчиків з ізольованими електродами, а другий – при використанні в якості другого електрода одного із заземлених елементів конструкції гідрогенератора.
        Перспективними є науково-дослідні роботи зі створення наступних приладів на ємнісному принципі:
        • вимірювача повітряного зазору між статором і ротором;
        • вимірювача биття вала;
        • вимірювача взаємного зміщення секторів складеного осердя статора;
        • вимірювача зміщень вала у підшипниках;
        • вимірювача стану пресування осердя статора.
        Особливо важливим для гідрогенераторів є контроль повітряного зазору. Відхилення величини зазору від норм можуть призвести до тяжких аварій. Проведений огляд і теоретичний аналіз існуючих методів автоматичного вимірювання повітряного зазору показали, що основними методами, які в однаковій мірі застосовуються на ГЕС Канади, США та Європи, є оптичний і ємнісний [1]. Оптичний метод більш точний, але при цьому витрати на виготовлення апаратури і її монтаж на машині у кілька разів більші, ніж при використанні ємнісного методу. Використавши наробки ІЕД НАНУ в області імпедансометрії та ємнісних датчиків в Україні, можна успішно використати ємнісний метод. За участю автора розроблено новий, відмінний від зарубіжних аналогів, ємнісний спосіб вимірювання зазору, при якому використовується інша побудова ємнісного датчика [3, 4]. Запропонований метод у порівнянні із зарубіжними аналогами має більшу точність.
        При виконанні досліджень проведено розрахунок електричної ємності датчика для запропонованого методу [3]. Визначена залежність C_χ=f(d_χ), де d_χ – вимірюваний зазор, з урахуванням номінального зазору d₀, кривизни полюса ротора гідрогенератора R і геометричних розмірів електродів вимірювального конденсатора. Отримані аналітичні й графічні залежності дали змогу розробити вторинний вимірювальний перетворювач.
        Роботи виконувались у відділі електричних та магнітних вимірювань по наукових темах „Адаптація-2” та „Зазор-ЕМ”.


        1. Левицький А.С. Методи та прилади автоматичного вимірювання повітряного зазору між ротором і статором в гідрогенераторах // Гідроенергетика України. – 2007. – №4. – С. 29–35.
        2. Левицкий А.С., Балящук Л.И. Расчет электрической емкости конденсаторов с планарными электродами // Техн. електродинаміка. – 2008. – №1. – С. 65–70.
        3. Левицкий А.С., Новик А.И. Емкостный датчик измерителя величины воздушного зазора в гидрогенераторах // Техн. електродинаміка. – 2008. – №2. – С. 55–61.
        4. Заявка 2007 12431, МПК G01B 7/14, G01R 27/26. Спосіб вимірювання повітряного зазору між ротором і статором в гідрогенераторі та пристрій для його реалізації // С.І. Поташник, К.В. Вощинський, О.П. Грубой, А.С. Левицький, Є.Ю. Неболюбов, А.І. Новік, Г.М. Федоренко, А.К. Шофул; Заявлено 09.11.2007.