РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА НОВОЙ СИСТЕМЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ТУРБОАГРЕГАТА АЭС
2.1 Общий подход к созданию системы вибродиагностики
С развитием современной техники повышаются требования к качеству машин, приборов и аппаратуры, которые определяются точностью и стабильностью их рабочих характеристик в условиях многообразия действующих факторов. Они могут быть обусловлены воздействием ударных и вибрационных нагрузок, переменных тепловых режимов, электромагнитных полей и радиации. Вместе с тем, увеличивается и число контролируемых параметров (скорость, давление, напряжение).
Для более правильного и четкого представления назначения системы вибродиагностики дадим краткую характеристику объекта диагностирования.
В нашем случае, объектом является паровая турбина. Турбина является двигателем, в котором потенциальная энергия пара превращается в кинетическую, а кинетическая в свою очередь преобразуется в механическую энергию вращения ротора.
Конструктивно турбина представляет собой одновальный пятицилиндровый агрегат один цилиндр высокого давления и четыре низкого. Каждый из цилиндров выполнен двухпоточным с пятью ступенями давления в каждом потоке. Роторы ЦВД и ЦНД сварно-кованые, жёсткие и соединены между собой и ротором генератора жёсткими муфтами. Каждый ротор опирается на два подшипника скольжения. На роторе ЦВД со стороны регулятора расположен упорный подшипник.
Ротор ЦВД состоит с девяти частей, откованных из стали 32ХМ1А, сваренных электродуговой сваркой под флюсом. Восемь кольцевых швов с подкладными кольцами имеют одинаковую форму. Ротор под сварку собирается из предварительно проточенных заготовок. Диски первой, второй, третей и четвёртой ступеней выполнены в виде цельных поковок без центрального отверстия. На наружной поверхности дисков выточены канавки под диафрагменные уплотнения. Хвостовики ротора откованы заодно с фланцами полумуфт, они имеют сквозные центральные отверстия, закрытые со стороны полумуфт пробками. На обоих хвостовиках выточены шейки диаметром 520?0,024мм для опорных подшипников, а также пазы и гребни лабиринтовых уплотнений. На хвостовике со стороны генератора имеется упорный гребень упорного подшипника.
Сваривается ротор в горячем состоянии. После сварки ротор проходит термообработку для снятия внутренних напряжений. Перед окончательным точением ротор проходит статическую балансировку, при которой снимается метал с тяжёлой стороны. Остаточный дисбаланс должен быть таким, чтобы нагрузка от него на рабочих оборотах не превышала 4% полной нагрузки на ротор.
Высокое качество турбоагрегата обеспечивается разработкой более совершенных конструктивных решений; совершенствованием технологии производства; разработкой и применением эксплуатационных мероприятий, направленных на обеспечение стабильности рабочих характеристик.
Решение технологических задач по обеспечению высокого качества выпускаемой продукции, стабильности ее рабочих характеристик и виброустойчивости при эксплуатации требует проведения исследований, которые оказываются не менее важными, чем исследования, связанные с разработкой принципа действия, конструкции и выбором параметров. Одним из наиболее перспективных направлений по обеспечению высокой работоспособности и надежности машин и приборов является разработка методов технической диагностики.
Одним из наиболее перспективных направлений технической диагностики, следует считать вибродиагностику вращающихся элементов. Содержание вибродиагностики заключается в изучении и обосновании способов косвенных измерений скрытых параметров механизмов по параметрам и характеру их функционального поведения во время эксплуатации или при тестовых испытаниях. Другими словами, целью методов вибродиагностики является измерение таких параметров узлов и агрегатов (назовём их параметрами состояния), которые определяют рабочее состояние узла, его основные эксплуатационные характеристики и которые сложно или практически невозможно измерить непосредственно. Особенностью задач вибродиагностики является также необходимость косвенного определения одновременно нескольких рабочих параметров.
Вибродиагностика базируется на том положении, что работающий механизм или узел является лучшим прибором для оценки своего состояния, необходимо только правильно расшифровать его показания. В диагностике все явления рассматриваются с информационной точки зрения, а их взаимосвязь подобна системе преобразования информации. Постановка диагноза осуществляется с помощью диагностической системы, под которой будем понимать информационное и аппаратное обеспечения решения задачи.
Безопасная эксплуатация энергооборудования АЭС было всегда одной из первоочередных технических проблем. Согласно нормативным документам Украины необходимо определять и периодически контролировать основные показатели работоспособности оборудования АЭС. При достижении их предельного состояния (при котором эксплуатация недопустима или нецелесообразна) они направляются в ремонт или списываются. Плохое состояние отдельных узлов агрегата, приводит к внеплановым остановам, напрямую связанных со значительными экономическими потерями. Продление ресурса объекта до списания и предотвращения незапланированных отказов, а также повышение безопасности работающих, является одной из важнейших задач АЭС.
Большое значение для обеспечения работоспособности энергооборудования имеет достижение их большого срока службы, который оказывает существенное влияние на эффективность функционирования АЭС. Обслуживание энергооборудования АЭС, внеплановые ремонты, связаны с материальными затратами. Для безаварийной эксплуатации энергооборудования необходимо своевременно распознать такие изменения их состояния, как износ, дефекты, возникающие повреждения и с помощью соответствующих мер вовремя предупредить их разрушение. Поэтому возникает задача определения технического состояния турбоагрегата без его разборки.
Превращение в машинах и механизмах одних видов энергии в другие, преобразование форм движен