-Испытание судового генератора на нагревание следует проводить по возможности непосредственно в его номинальном режиме. При невозможности осуществления номинального режима испытание на нагревание следует проводить в таком режиме или в нескольких режимах, по результатам которых можно с практически достаточной точностью предопределить результаты испытания в номинальном режиме.
-При испытании генератора на нагревание надлежит измерять все электрические величины, определяющие режим работы машины: напряжение и ток якоря, частоту, отдаваемую мощность генератора, ток возбуждения; температуру частей машины по всем применяемым измерителям, температуру и давление охлаждающей среды, иные величины, могущие оказывать влияние на нагревание испытуемого генератора, или измерение которых предусматривается в стандартах или технических условиях на конкретные типы генераторов.
-Испытание ССГ на нагревание следует проводить при температуре охлаждающих сред, более близкой к установленной в стандартах или технических условиях на конкретные эти генераторы. Температура газообразной охлаждающей среды должна быть не ниже 10С, а температура жидкой охлаждающей среды, применяемой как для непосредственного, так и для косвенного охлаждения, не ниже точки росы при данном давлении газообразной охлаждающей среды. При нескольких видах охлаждающих сред разность их температуры на входе в машину должна быть не более 10С.
-Испытание на нагревание в продолжительном номинальном режиме S1, а также в любом другом продолжительном режиме работы, следует проводить при практически неизменных параметрах режима до практически установившейся температуры всех частей генератора. Отклонение параметров номинального режима S1 от установленных значений
|
|
- в течение опыта не должно быть более:
- по току, % ±3,0
- по напряжению, % ±2,0
- по току возбуждения, % ± 1,5
- по частоте вращения, % ±1,0
- по частоте тока, % ±1,0
- по температуре охлаждающей жидкости, С ±1,0
- по температуре охлаждающего газа, С ±1,0
- по давлению газа, МПа ±0,01
- по расходу охлаждающей жидкости, % ±10,0
-Допускается при длительности испытаний 3 ч и более установленные значения параметров режима с отклонениями не более указанных поддерживать не менее последних 2 ч опыта. Испытание может быть начато как с практически холодного, так и с нагретого состояния генератора. Для сокращения продолжительности испытания генератор допускается перегрузить в начале испытания, насколько это допустимо в соответствии с ТУ.
-Испытание генераторов на нагревание может проводиться следующими методами: непосредственной нагрузкой в номинальном или ином заданном режиме с применением различных схем включения эквивалентной нагрузки, а на месте установки также бортовой нагрузкой.
-Испытание ССГ на нагревание непосредственной нагрузкой может проводиться для машин любого типа. Предпочтительным является испытание в продолжительном номинальном (или эквивалентном) режиме S1. Для генераторов более крупных мощностей (например, более 10000кВт) рекомендуется по возможности испытание па нагревание в нескольких режимах при напряжении, отличающемся от номинального в пределах не более±5%, и коэффициенте мощности, близком к номинальному, от 0,6 номинальной мощности до максимально возможной по условиям испытания, в том числе и перегрузки сверх номинальной мощности в допустимых для данной машины пределах.
|
|
- 20.1.3. Испытания на кратковременную перегрузку по току.
-Испытание генераторов при кратковременной перегрузке по току обмотки якоря следует проводить при температуре обмотки и активной стали, по возможности близкой к температуре, соответствующей номинальному режиму работы данного генератора. Испытание проводится при работе машины под нагрузкой, соответствующей ее виду; при этом следует ограничивать напряжение на выводах испытуемой машины таким пределом, при котором еще не наступают недопустимые перегрузки других ее обмоток, связанные с перегрузкой обмотки якоря. Для испытания следует увеличить ток обмотки якоря до требуемого значения повышением нагрузки па валу или повышением тока возбуждения, выдержать это значение в течение времени, установленного ГОСТ 183 или в стандартах или технических условиях на конкретные типы судовых генераторов, и затем разгрузить машину так, чтобы значение тока стало не больше номинального.
-До и после испытания при кратковременной перегрузке по току следует тщательно осмотреть испытуемую машину, проверить состояние креплений обмотки якоря и состояние ее изоляции измерением сопротивления последней.
- 20.1.4. Измерение температуры частей генераторов.
-В процессе испытания генератора могут производиться измерения температуры как его активных частей, в первую очередь изолированных обмоток, так и неактивных опор (подшипников и подпятников, а также масляных уплотнений), деталей конструкции, главным образом подвергающихся действию магнитных полей, и охлаждающих сред, газообразных и жидких.
|
|
-Измерение температуры частей электрической машины и охлаждающих сред в процессе испытания может производиться следующими методами:
термометра;
сопротивления;
заложенных термопреобразователей;
встраиваемых термопреобразователей.
-Метод термометра является наиболее общим методом измерения температуры в электрических машинах, которым можно измерять температуру любой доступной части машины прикладыванием к поверхности этой части воспринимающих теплоту элементов любых измерителей температуры: жидкостных термометров, термопреобразователей сопротивления, термопар, полупроводниковых терморезисторов и других средств измерения, обеспечивающих ту же точность измерения. Для измерения методом термометра температуры неподвижных частей рекомендуется предварительная установка измерительных элементов, не нарушаемая во все время испытания. Воспринимающие теплоту элементы, в том числе резервуары с расширяющейся жидкостью (ртутью, толуолом, спиртом и т. п.) жидкостных термометров, следует защищать от обдувания струями воздуха, от излучателей теплоты и т. д. теплоизолирующими материалами. Если измерение температуры методом термометра применяется в таких местах электрической машины, в которых могут быть переменные магнитные поля, то ртутные термометры применять не следует. При измерении методом термометра температуры вращающихся частей после остановки машины воспринимающий теплоту элемент измерителя температуры прикладывают к намеченному для измерения месту немедленно после прекращения вращения и прикрывают теплоизолирующим материалом. Отсчет температуры следует производить только после полного установления показаний измерителя. При измерении методом термометра температуры охлаждающих сред, газообразных или жидких, воспринимающие теплоту элементы, в том числе резервуары с расширяющейся жидкостью (ртутью, толуолом, спиртом и т. п.) жидкостных термометров должны быть полностью погружены в среду, температуру которой они измеряют. Если производится измерение температуры сред, протекающих по закрытым трубопроводам, то термометры следует помещать в карманы, врезанные в трубопроводы и заполненные маслом; глубина этих карманов должна быть порядка 0,6-0,8 диаметра трубопровода, а стенки их - по возможности более тонкими и изготовленными из материала с большой теплопроводностью. В случае, если в качестве такого термометра применяется какое-либо электрическое устройство, то провода от него должны быть плотно приложены к поверхности трубопровода на протяжении не менее 250 мм и прикрыты теплоизолирующим материалом.
-Метод заложенных термопреобразователей предназначается для измерения температуры обмоток и активной стали на неподвижной части генератора, как в процессе ее испытания, так и на протяжении всего срока ее службы. С этой целью термопреобразователи закладываются при постройке машины в места, которые могут стать недоступными после сборки машины, и в которых ожидаются наибольшие температуры. Термопреобразователи различного рода применяются также для измерения температуры неактивных частей генератора и охлаждающих сред, а также смазочного масла. Основным видом заложенных термопреобразователей являются термопреобразователи сопротивления, которые могут различаться по материалу обмотки, стандартному сопротивлению при некоторой условной температуре (обычно 0С), по форме и размерам, по числу выводов. Совместно с этими термопреобразователями могут применяться любые устройства для измерения сопротивления, в том числе автоматически действующие с линейной, точечной или цифровой записью. В случае термопреобразователей сопротивления с двумя выводами должно быть заранее известно сопротивление всей проводки от каждого термопреобразователя до измерительного устройства и сопротивления всех цепей должны быть доведены до установленного значения добавочными подгоночными сопротивлениями. В случае термопреобразователей сопротивления с тремя выводами сопротивление проводки в оба конца может быть измерено между парными выводами и учтено при измерении температуры. В случае термопреобразователей сопротивления с четырьмя выводами сопротивления проводников, подводящих измерительный ток, исключаются из измерения. В зависимости от числа активных сторон секций в каждом пазу заложенные термопреобразователи должны быть расположены следующим образом: при двух или более сторонах секций между их изолированными активными сторонами в местах внутри паза, где ожидаются наибольшие превышения температуры; при одной стороне секции в пазу - под клином, закрывающим паз, однако, в этом случае получаемые значения могут более или менее сильно отличаться от действительных. Термопреобразователи, заложенные на дно паза, измеряют температуру сердечника якоря. В машинах с непосредственным жидкостным охлаждением обмоток, термопреобразователи сопротивления должны быть установлены в конце каждой гидравлической цепи. Во всех случаях закладываемые термопреобразователи должны быть защищены теплоизоляцией от обдувания охлаждающим газом. Температуру по термопреобразователям сопротивления в месте их установки определяют по градуировочным характеристикам в зависимости от их вида.
-Помимо заложенных термопреобразователей допускается применение термопреобразователей, встраиваемых в различные места генератора только на время его испытания, по окончании которого они должны быть удалены. В качестве таких термопреобразователей применяются главным образом термопары как имеющие стандартную градуировку, например, хромель-алюмель, хромель-копель, так и нестандартные, например, медь-константан; в последнем случае они должны проходить метрологическую аттестацию в установленном порядке. Совместно с термопарами могут применяться любые устройства для измерения малых ЭДС, в том числе автоматически действующие с линейной, точечной или цифровой записью. Предпочтительным способом измерения является потенциометрический, при котором термопара в момент отсчета не нагружена током и потому сопротивление соединительных проводников между нею и измерительным устройством не влияет на результат измерения. Если проводники из материалов термопар доходят до измерительного устройства, то у последнего должен быть помещен термометр, защищенный от обдувания струями воздуха и от лучеиспускания и измеряющий температуру холодных спаев термопар; если же проводники из материалов термопар не доходят до измерительного устройства, то такой термометр должен быть помещен в то место, где, они заканчиваются. Рекомендуется в это место устанавливать компенсирующую термопару, включенную в измерительную цепь встречно прочим термопарам, при этом термометр, измеряющий холодный спай компенсирующей термопары, располагается у измерительного устройства. Если для измерения ЭДС термопары применяется милливольтметр, внутреннее сопротивление которого превосходит сопротивление термопары не менее чем в 100 раз, то никаких поправок на сопротивление термопар вводить не требуется; если же такое условие не соблюдено, то показания милливольтметра необходимо корректировать на сопротивление термопары по формуле:
,
где:
- U - действительное значение ЭДС термопары, мВ;
- Uн - измеренное значение ЭДС, мВ;
- Rв - внутреннее сопротивление милливольтметра, Ом;
- Rm - сопротивление термопары, Ом.
Сопротивление термопары следует измерять мостом дважды, изменяя полярность источника питания моста, или другими методами, исключающими влияние ЭДС термопары на результат измерения. Температуру по термопарам в месте их установки определяют по градуировочным характеристикам с добавлением температуры холодного спая.
-Измерение температуры опор (подшипников и подпятников), если оно производится, должно выполняться на неподвижных частях этих опор наружных обоймах подшипников качения, нижних вкладышах подшипников скольжения и опорных частях подпятников измерителями температуры - термометрами, термопреобразователями сопротивления или термопарами, предусмотренными конструкцией машины или встраиваемыми на время испытания, если это указано в стандартах или технических условиях на конкретные виды генераторов. При отсутствии такого указания для подшипников и подпятников скольжения достаточным является измерение температуры масла в опоре, а в случае проточной смазки - при выходе из нее. Для опор качения и нижних вкладышей опор скольжения точка измерения температуры должна отстоять от рабочей поверхности опоры не более чем на 10 мм. При отсутствии возможности доступа к наружной обойме подшипников качения измерение температуры наружной обоймы может быть заменено измерением температуры гнезда опоры.
-Измерение температуры охлаждающих сред; жидких и газообразных, в том числе температуры окружающей среды, может производиться методами термометра, заложенных термопреобразователей или посредством встраиваемых термопреобразователей.
-При измерении температуры методом заложенных или встроенных термопреобразователей рекомендуется применять вторичные приборы, имеющие температурные шкалы. При измерениях холодные спаи термоэлектрических преобразователей следует помещать в термостатирующее устройство, обеспечивающее точность поддержания температуры в нем ±0,5С в час.
-Для измерения местной температуры во вращающихся частях генераторов допускается применять нестандартизованные термоэлектрические преобразователи, прошедшие метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ8.326. Для передачи измерительного сигнала от вращающихся деталей рекомендуется применять токосъемники с контактной парой щетка - кольцо. Допускается бесконтактная передача измерительных сигналов, проведение измерений направленными инфракрасными приборами. Дополнительная погрешность при передаче измерительного сигнала от вращающихся деталей не должна превышать 2С.
- 20.1.5. Измерение напряжений и изоляции между изолированными частями генератора.
-Ротор генератора представляет собой большую металлическую массу, вращающуюся в магнитном поле. Как и в любом проводнике, претерпевающем такое движение, в железе ротора возникают вихревые токи. Переменное магнитное поле воздействует также и на другие части машины: подшипники, элементы и узлы крепления и т.п. Для генераторов, работающих в нормальных климатических условиях, проблема возникновения вихревых токов в вале и подшипниках не является острой, т.к. их протекание вызывает незначительные негативные последствия, которые легко устранимы в процессе планово-предупредительных осмотров и ремонтов.
По иному обстоит ситуация для генераторов работающих в условиях повышенной влажности (турбогенераторы, машины с водяным охлаждением и др.). В этих условиях, например, подшипниковые токи приводят к резкому повышению уровня коррозии шеек валов в местах крепления подшипников. Известны случаи разрушения валов турбогенераторов в результате такой коррозии.
Для предотвращения этих негативных явлений роторы турбогенераторов электрически изолированы от статоров прокладками. Величина электрического сопротивления изоляции подшипниковых узлов для различных типов машин варьируется в широких пределах, но, как правило, не ниже 50 кОм.
По ТУ для некоторых видов турбогенераторов также нормируются электрические напряжения между валом генератора и элементами статора. Также проверяется наличие напряжения между каналами системы водяного охлаждения, ротором генератора и «землёй».
-Для измерения сопротивления изоляции подшипниковых узлов турбогенераторов следует применять мегаомметры на напряжение 1000В. Измерение производится в двух состояниях:
- «сухом» - после стоянки ТГ не менее 72 часов.
- «мокром» - через 5 часов работы на не менее чем 50% номинальной нагрузки с СВО.
Разница в измерениях не должна составлять более 20% от «сухого» значения. При этом не допускается проведение испытаний при разнице температур воздуха и охлаждающей среды более чем на 10С. Типовая схема измерений приведена на рис.20.1:
Рис.20.1. Измерение сопротивления изоляции подшипникового узла.
20.2. Цели и задачи швартовых испытаний судовой электростанции
При создании программ ШИ ССГ учитываются требования следующих документов:
1. Государственные стандарты. Являются определяющими документами при составлении программ ШИ. Определяют методы измерений, используемое оборудование, нормы безопасности. В первую очередь учитывают требования ГОСТов:
- ГОСТ 183 – Машины электрические вращающиеся. Общие технические требования.
- ГОСТ 10169 – Машины электрические трёхфазные синхронные. Методы испытаний.
- ГОСТ 11828 – Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний.
2. Технические условия (ТУ) на конкретный тип генератора.
3. Правила МРС (морского регистра судоходства) СССР (РФ).
4. ПЭК (правила электрооборудования кораблей)
5. Технические описания и ТУ ЭЭС кораблей и судов.
6. Типовые методики ШИ.
Как видно, в настоящее время не существует единой методики проведения ШИ судовых генераторов. Каждая отдельно взятая методика учитывает особенности не только конкретного генераторного агрегата, но и всей ЭЭС в целом, включая предусмотренные проектом режимы работы. Таким образом, даже два однотипных генератора, имеющих различное назначение в СЭЭС, будут испытываться по различным методикам, учитывающим специфику их режимов работы.
Вместе с тем существуют общие методы испытаний, на основе которых разрабатывается конкретная методика. Ниже мы рассмотрим эти методы.