Гібридний сенсор для визначення аномалій повітряного зазору в синхронних генераторах

Анотація

У статті показано, що з моменту початку виробництва і до моменту остаточного виведення з експлуатації в елементах конструкції потужних гідрогенераторів (ГГ) протікає цілий ряд фізико-хімічних та термомеханічних процесів в його обертових та не обертових елементах конструкції. Ці процеси з плином часу призводять до зміни фактичного технічного стану вузлів ГГ та розвитку дефектів, які впливають на ефективність роботи ГГ. Визначення фактичного технічного стану ГГ базується на оцінюванні комплексу контрольно-діагностичних параметрів різної природи, до яких відносяться електричні, механічні, температурні, магнітні та технологічні. Достовірність визначення фактичного технічного стану, визначення наявності дефектів в об'єкті, оцінка можливості подальшого використання енергетичного об'єкта залежить від того, наскільки повно контрольовані параметри відображають його фактичний технічний стан. Одним із основних вузлів ГГ, в якому відбувається перетворення механічної енергії напору води в електричну енергію є повітряний зазор між ротором і статором. Конструктивною особливість повітряного зазору в ГГ є порівняно невелика його величина в порівнянні з діаметром розточення статора. В таких умовах особливо складно домогтися стабільної величини та рівномірності повітряного зазору особливо під час експлуатації ГГ. Розмір та значення асиметрії та нерівномірного розподілу повітряного зазору в значній мірі визначають фактичні характеристики ГГ та його поведінку в процесі експлуатації, а також істотно впливають і на ряд інших характеристик машини: на значення торцевих магнітних потоків і втрат, які мають місце в крайніх пакетах осердя і натискних плитах статора, на значення і розподіл втрат на поверхні полюсів ротора, а також на області допустимих режимів роботи генераторів. Визначення значення асиметрії та нерівномірності розподілу повітряного зазору тільки за даними контролю повітряного зазору не дозволяє в повній мірі, на працюючій машині, визначити тип дефекту, який призвів до зміни  розподілу повітряного зазору. Показано, що збільшення ефективності визначення типів дефектів пов'язаних з  аномаліями повітряного зазору є доцільним застосування гібридних сенсорів, які окрім ємнісних сенсорів повітряного зазору в своїй структурі містять додатковий сенсор. Приведено розрахунок додаткової інформаційної складової у вигляді залежності вихідної величини сенсору від параметрів магнітного поля між полюсами ротора та статора.