Спосіб центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою

Спосіб центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою, що включає центрування валів за допомогою механічних пристосувань, вимір зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному повороті й здійснення корекції їх положення, який відрізняється тим, що корекцію положення елементів сполучених валів здійснюють при запущеному на валообертання сполучному агрегаті по величині статичної і динамічної складових струму живлення електродвигуна валоповороту, а вимір зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному повороті виконують у робочому режимі по величині вектора вібрації. (19) (21) a200811166 (22) 15.09.2008 (24) 11.05.2010 (46) 11.05.2010, Бюл.№ 9, 2010 р. (72) ЄМАКАЄВ МИКОЛА АНАТОЛІЙОВИЧ, СОЛОВЙОВ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (73) ЄМАКАЄВ МИКОЛА АНАТОЛІЙОВИЧ, СОЛОВЙОВ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ (56) RU, 2279631 C2, 10.07.2006, увесь документ RU, 2316725 C1, 10.02.2008, увесь документ JP, 58151950 A, 09.09.1983, реферат, рис.1-3 JP, 2157611 A, 18.06.1990, реферат, рис.1-7 JP, 2232503 A, 14.09.1990, реферат, рис.1-4 JP, 3270211 A, 02.12.1991, реферат, рис.1-7 3 1 a3 a4 , 2D де 1 = значення зсуву вала машини 1 щодо осі зала машини 2; 2 - значення зсуву вала машини 2 щодо осі зала машини 1; D - відстань між індикаторами; 1 - відстань між центрами мембранних вузлів; а1, а2, а3, а4 - показання відповідних індикаторів після повороту на 180° зі своїми знаками у вертикальній або горизонтальній площинах. Недоліком даного способу центрування валів машин є залежність від кваліфікації виконавця і від якості засобів виміру, що може різко знизити точність центрування сполучених валів і тривалий час виконання робіт, а також через відсутність виміру й реєстрації ступеня вібрації сполученого вала. Даний спосіб центрування валів машин по істотних ознаках і технічному результату, що досягається, є найбільш близьким до способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою, що заявляється. Загальними ознаками найближчого аналога (прототипу) і способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою, що заявляється, є: - центрування валів за допомогою механічних пристосувань; - вимір зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному повороті; - здійснення корекції їхнього положення. В основу винаходу покладено аналіз зниження додаткових витрат електроенергії на подолання неспіввісності ваду керуючись показниками статичної і динамічної складових струму живлення електродвигуна валообертання, на протязі одного повного оберту агрегату й/або на вирівнювання вісі обертання в горизонтальній площині, що дозволить підвищити точність центрування сполученого вала при мінімальних значеннях протидіючих сил, з послідуючим контролем сполучених валів шляхом виміру і реєстрації ступеню вібрації елементів агрегату. Запропонований спосіб виключає людський фактор і виконується з однаковою гарантованою точністю. Очікуваним технічним результатом винаходу (способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою), що заявляється, с підвищення точності центрування сполучених валів за рахунок виконання операції центрування під час обертання сполученого вала, виміри й реєстрації ступеня вібрації сполученого вала. Зазначений технічний результат досягається тим, що в способі центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою, який включає центрування валів за допомогою механічних пристосувань, вимір зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному повороті й здійснення корекції їхнього положення, відповідно до винаходу, корекцію положення елементів зчленованого вала здійснюють при запущеному на валообертання сполученому агрегаті по величині статичної і динамічної складових струму живлення електродвигуна валообертання, а вимір зсуву ва2 90582 4 лів відносно один одного при їхньому спільному обертанні роблять у робочому режимі агрегату по величині вектора вібрації. Сутність технічного рішення, що заявляється, по корекції положення елементів зчленованого вада, здійснюваної при запущеному на валообертання сполученому агрегаті по величині статичної і динамічної складових струму живлення електродвигуна валообертання, і по виміру зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному обертанні полягає в наступному. Особливістю агрегатів з великою маховою масою є необхідність їх постійно обертати з метою виключити прогин вала. Велика маса елементів, що сполучаються, не дозволяє їх провертати вручну. Довжина зчленованого вала становить десятки метрів. Тому виконати орієнтування хоча б одного елемента агрегату, горизонтально звичайними способами вкрай складно. Корекцію положення елементів здійснюють під час обертання на швидкості валообертання пристосуваннями центрування, у основі підшипників. Сутність пропонованого способу полягає в оцінці витрат енергії на обертання зчленованого агрегату. Витрати енергії для обертання зчленованих елементів складаються із двох частин: постійної - на обертання великих мас і змінної - сили подолання неспіввісності елементів агрегату з урахуванням горизонтального положення вісі обертання. Низька швидкість обертання в режимі валоповертання дозволяє, за показниками датчиків струму відслідковувати й виконати орієнтування положення елементів. Зниження витрат енергії в частині подолання сил вигину вала веде до досягнення зазначеного у винаході технічного результату - до підвищення точності центрування сполучених валів вздовж горизонтальної вісі обертання. Таким чином, сукупність істотних ознак способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою (корекція положення елементів зчленованого вала при запущеному на валообертання сполученому агрегаті по величині статичної і динамічної складових струму живлення електродвигуна валоповорота, і вимір зсуву валів відносно один одного при їхньому спільному обертанні в робочому режимі агрегату по величині вектора вібрації) дозволяє досягти технічного результату, зазначеного у винаході, що заявляється. Застосування способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою ілюструється наступним прикладом конкретного здійснення. Приклад. До складу сполученого електричного агрегату енергоблоку атомної електростанції (АЕС) входять турбіна й генератор. У свою чергу турбіна складається з п'яти циліндрів, зчленованих між собою в один ланцюг. У продовженні ланцюга елементів підключений властиво генератор електроенергії і його збудник. Схема ланцюга апаратів сполученого електричного агрегату представлена на кресленні (Фіг.). Всі сім елементів енергоблоку встановлюють на вісім підшипників ковзання. У основі кожного підшипника знаходяться центрувальні й анкерні болти. Корпус кожного підшипника 5 встановлюють на фундаменті. Зчленування валів окремих елементів викошують усередню підшипників. У районі підшипника №1 розташовують механізм валообертання. У момент розкручування турбіни на робочий режим механізм валообертання відключають. На кабель, яким виконане живлення двигуна валообертання, в кожну з фаз установлюють датчики струму фірми «LЕM». Показники датчиків струму й значення живлячої напруги вводять в обчислювач, у якому здійснюють аналіз струму. Величина статичного струму для конкретного агрегату постійна (або змінюється в незначних межах). А величина динамічної складової струму характеризує енергію, яку витрачають на подолання неспіввісності елементів агрегату й/або на подолання сил тертя при похилій вісі обертання зчленованого вала. Властиво, метою є зниження використаної електроенергії для обертання агрегату. Переміщаючи центрувальні болти в режимі валообертання, досягають мінімального значення статичної і динамічної складових струму живлення. Корекція положення валів при запущеному на валообертання сполученому агрегаті є завершеною. У робочому режимі енергоблоку роблять відстеження величини вектора вібрації за показниками віброакселерометрів. На енергоблоці встановлені віброакселерометри зі зрушенням на 90°, на всіх підшипниках по два штуки. Показники існуючих віброакселерометрів за період обертання валу в робочому режимі - це рознесеш по вісях Ζ і Υ усередненні показники. Частота таких показників становить 50Гц при швидкості обертання агрегату 3000об/хвил. Додатково встановлюють два віброакселерометри на вільних торцях зчленованого вала для відображення переміщень зчленованого вала по вісі X. Особливістю запропонованого способу є зменшення у 100 разів періоду виміру показників віброакселерометрів, що встановлені на енергоблоці. Враховуючи вимоги теореми Котельникова, частоту опитування беруть у два рази більше найбільшої частоти процесу. Розрахунок необхідної частоти опитування віброакселерометрів здійснюють за формулою: Fопит = f * Ρ *К = 50 * 100 * 2 = 10 000Гц = 10кГц, 90582 6 де: f = 50Гц - частота робочої швидкості (3000об/хвил/ 60сек); Ρ = 100 - коефіцієнт збільшення частоти опитування; К = 2 - коефіцієнт згідно теореми Котельникова. Запропоновану частоту опитування віброакселерометрів встановлюють не менш як 10кГц. Показаники віброакселерометрів використовують тільки на робочій швидкості енергоблоку. Показання віброакселерометрів - це прискорення вібрації в точні їхньої установки. "Перерахування показань віброакселерометрів дає відстань, на яку було зафіксоване відхилення. У ході спостережень реєструють відхилення по трьох вісях простору в конкретний момент часу. За цими даними будуються моделі поведінки кожного елемента сполученого валу. При спільному відображенні вимальовують просторову поверхню вібрації вісі сполученого вала. У випадку перевищення припустимих відхилень поверхні вібрації енергоблок зупиняють. За характером поведінки поверхні вібрації визначають причини, що викликали її: дефект турбіни, дефект технологічного процесу й т.п. Запропонований спосіб зможе запобігти виникнення резонансу обладнання, що значно впливає на цілісність будівельних конструкцій. Використання даного способу центрування сполучених валів електричних агрегатів з великою маховою масою підвищує коефіцієнт установленої потужності енергоблоку. Складовими частинами цього є: - оптимізація технологічного процесу (у ряді випадків можливе усунення причин вібрації без зупинки енергоблоку - втрата вакууму, попадання води в турбіну й т.п.); - економія за рахунок зниження простоїв енергоблоку (при відомому дефекті зупинка на ремонт триває менше часу); - економія за рахунок зниження витрат ресурсів на ремонт (запчастини, ремонтний персонал); - продовження терміну експлуатації рухомих елементів агрегату і будівлі АЕС (термін експлуатації значної кількості діючих енергоблоків завершується). 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 90582 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601