ДИАГНОСТИРОВАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ РАДИАЛЬНЫХ

ЗАЗОРОВ ГАЗОВЫХ ТУРБИН С ПРИМЕНЕНИЕМ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Объект исследования: влияние радиального зазора (РЗ) на работу ГТУ и проблемы его измерения.

Результаты, полученные лично автором: анализ способов измерения радиальных зазоров бесконтактным методом.

Радиальный зазор в газовой турбине является одним из главных факторов, влияющих на эффективность ее работы.

При эксплуатации ГТУ изменение радиальных зазоров ведет как к снижению КПД турбины, так и к изменению осевых усилий на ротор, а также возможности задевания элементами вращающегося ротора неподвижных частей корпуса агрегата (статора). Высокий уровень температур и интенсивное охлаждение в газовых турбинах требует активного регулирования размеров радиальных зазоров и диагностирования этого процесса.

Так как с проблемой необходимости регулирования радиальных зазоров конструкторы впервые столкнулись в узлах турбины, то и первые технические решения относятся к нагретым частям двигателя. Не случайно, что именно тепловые методы регулирования радиальных зазоров стали наиболее распространенными. Появились и другие методы регулирования.

Одним из методов может быть использован бесконтактный дискретно-фазовый метод (ДФМ) и соответствующая аппаратура для регистрации и обработки результатов диагностирования.

При работе ГТД на экране ЭЛТ появляются вертикальные строчки по числу рабочих лопаток исследуемой ступени компрессора с яркими метками различной длины, соответствующей размаху колебаний конца конкретной лопатки, а также величине радиального зазора.

Однако, достоверная оценка предельно-допустимых величин амплитуд колеблющихся лопаток в эксплуатации для использования классического метода ДФМ, как правило, связана с большими техническими трудностями, вызванными доработкой статорной части при частичной или полной разборке ГТД, использованием сложной технологической оснастки и большими денежными затратами. Все это в значительной степени сдерживает широкое применение классического варианта ДФМ.

Поэтому предложен способ измерения величин радиальных зазоров коротковолновыми импульсными системами (радарами).

Микроволновый метод измерения радиальных зазоров (РЗ) представляет собой адаптированный к условиям газотурбинного двигателя фазовый метод измерения расстояний с использованием электромагнитных СВЧ колебаний. Он заключается в том, что расстояние, пройденное до отражающего объекта, определяют через измерение разности фаз излучаемого и принятого сигналов.

Таким образом, может быть решена проблема мониторинга радиальных зазоров в газовых турбинах с целью автоматизации регулирования их величин в процессе эксплуатации и создания эффективной системы диагностирования газотурбинных двигателей. Микроволновые системы обеспечивают измерение в реальном масштабе времени радиальных зазоров по каждой лопатке во всем диапазоне частот вращения роторов при воздействии высоких температур и вибраций.

Материал поступил в редколлегию 11.04.2017

УДК 621.3

М. С. Постникова, К. В. Володина

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная электроника и электротехника», к.т.н. Н. А. Кривоногов

volodichka1296@gmail.com

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОПОЛЮСНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

ДЛЯ ВЕТРОУСТАНОВОК МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Объект исследования: создание специальных безредукторных многополюсных конструкторов для повышения эффективности работы ветроэнергетических установок.

Результаты, полученные лично автором: анализ существующих разработок малооборотных машин, в том числе конструкции бесконтактного многополюсного генератора.

Ветрогенераторы приводятся в движение энергией ветра. Они состоят из нескольких узлов и основное это ветроколесо и генератор. Генератор с ветроколесом может быть соединён напрямую и тогда обороты ветроколеса и генератора будут одинаковые, или может быть установлен редуктор для повышения оборотов генератора. В небольших ветряках обороты генератора не стабилизируют. Для стабильности работы ветроэлектростанции используют аккумуляторы. Для зарядки аккумуляторов между ветряком и АКБ (аккумуляторная батарея) ставится контроллер, который следит за зарядкой АКБ. Ветрогенератор с контроллером выступает в роли зарядного устройства для блока аккумуляторов, а сама энергия берётся именно из аккумуляторов, а не от ветряка. Но в аккумуляторах постоянное низкое напряжение 12/24/48 вольт, а для обеспечения дома нужны 230 вольт, поэтому устанавливается инвертор, который преобразует постоянное напряжение в переменное 220 вольт.

Анализ существующих разработок малооборотных машин позволяет выделить два основных подхода к решению поставленной задачи:

- уменьшение углового размера полюсного деления за счет применения магнитоэлектрической системы возбуждения;

- повышение относительной частоты вращения активных частей машины (биротативные конструкции), где также предполагается использование постоянных магнитов.

Применение магнитоэлектрической системы обладает рядом преимуществ:

• Во-первых, это отсутствие узла скользящих контактов, что значительно повышает долговечность и надежность работы генератора.

• Во-вторых, безобмоточная конструкция ротора более проста в изготовлении и как следствие обладает большей надежностью.

• В-третьих, исключение электрических потерь "на возбуждение" повышает КПД генератора.

Недостатком магнитоэлектрической системы возбуждения является невозможность регулировки величины потока возбуждения, т.к. требуется применение высококоэрцитивных магнитов.

Рассмотрим многополюсный генератор коммутаторного типа. В нем имеется неподвижная обмотка возбуждения, что позволяет снизить размер полюсного деления и делает машину бесконтактной. Для изменения потока в воздушном зазоре применяется принцип коммутации потока возбуждения.

Статор генератора состоит из трех блоков: центрального и двух крайних, отделенных от него через воздушные зазоры дисками ротора. Центральный блок является системой возбуждения генератора и содержит сосредоточенную обмотку с двумя группами пакетов магнитопровода. Якорь состоит из двух магнитно- и электрически симметричных частей, содержащих сосредоточенную обмотку и пакеты магнитопровода. Ротор генератора состоит из вала и двух немагнитных дисков. Каждый из дисков имеет пакеты магнитопровода двух разных направлений. Особенностями конструкции является аксиальное направление потока возбуждения в воздушном зазоре, сосредоточенный тип обмоток якоря и возбуждения и распределенный тип магнитной системы.

При угловом положении ротора 0 эл. град. постоянный магнитный поток образует одновременно два контура. Первый контур соответствует стороне правого роторного диска, замыкаясь через "сквозные” пакеты, охватывает левую обмотку якоря W _a ₁ обеспечивая тем самым максимальное значение взаимного потокосцепления обмотки возбуждения с обмоткой правой части якоря . Второй контур потока возбуждения замыкается сам на себя, минуя правую обмотку якоря W _aII в результате действия шунтирующих пакетов. Поток реакции этой части якоря также шунтируется пакетами ротора. Таким образом, взаимное потокосцепление , обмотки возбуждения W_f и правой обмотки якоря W _aII равно нулю благодаря действию пакетов.

Когда угловое положение ротора равно 180 эл. град потоки возбуждения , на стороне правого диска и реакции левой части якоря шунтируются полюсами диска и их взаимное потокосцепление становится равным нулю. Контур потока возбуждения замыкается через сквозные полюса диска и взаимное потокосцепление , обмотки возбуждения W_f и правой обмотки якоря W _aII возрастает до максимального значения.

Таким образом, эффект шунтирования позволяет повысить коэффициент использования потока возбуждения до 0,5.

Изменение собственной индуктивности обмотки якоря генератора L_aI, происходит в противофазе изменению взаимной индуктивности. Электромагнитные процессы, происходящие в правой и левой частях генератора идентичны, но имеют друг относительно друга фазовый сдвиг на 180 эл. град.

Материал поступил в редколлегию 11.04.2017

УДК 621.3

А.Р. Проконина, М.Г. Парфёнова

Научный руководитель: доцент кафедры «Промышленная электроника и электротехника», к.т.н., В.П. Маклаков

anechkari@yandex.ru, mery_09@bk.ru

Дата добавления: 2018-10-27; просмотров: 202; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 243 244 245 246 247248249 250 251 252 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!