8.7.2. Испытания на месте установки
На месте установки все турбо-, гидрогенераторы и крупные синхронные машины подвергаются приемо-сдаточным испытаниям, которые включают кроме приемо-сда-точных испытаний на стенде завода-изготовителя дополнительно испытания на нагрев; измерение вибраций подшипников; проверку работы газомасляной системы водородного охлаждения и определение утечки водорода (для машин с водородным охлаждением); проверку работы системы жидкостного охлаждения (для машин с жидкостным охлаждением).
На месте установки проводят также испытания гидрогенераторов и других синхронных машин большого габарита, испытания которых на стенде завода-изготовителя или не представляются возможными, или требуют больших затрат на их проведение.
Испытание на нагревание. В гидрогенераторах измерение температуры обмотки статора и активной стали производят с помощью термометров сопротивления. Температуру обмотки определяют по показаниям термометра сопротивления, заложенного между стержнями (сторонами катушек) обмотки статора. Температуру активной стали определяют по показаниям термометров
сопротивления, заложенных на дно паза. Согласно требованиям ГОСТ 5616-81Е для измерения температуры обмотки в гидрогенераторах мощностью свыше 10 MB А должно устанавливаться 12 термометров сопротивления при одной или двух параллельных ветвях обмотки и по два термометра на каждую параллельную ветвь при числе ветвей более двух. Для измерения температуры сердечника статора должно устанавливаться не менее шести термометров на гидрогенератор. Для генераторов с водяным охлаждением обмотки статора должны устанавливаться термометры (или другие температурные индикаторы) в конце каждой параллельной цепи системы охлаждения.
Для измерения температуры воздуха на выходе из каждой секции воздухоохладителя устанавливают по одному термометру, а в зоне горячего воздуха — два термометра на генератор.
В соответствии с ГОСТ 5616-81Е в гидрогенераторах с помощью термометров также измеряют температуру сегментов подпятников и подшипников (устанавливают по два термометра на каждый сегмент) и температуру масла в ванне подпятника и каждого подшипника (по данным показаний двух термометров).
Определение температуры обмотки возбуждения производят по данным измерения сопротивления обмотки в нагретом и холодном состояниях. Если гг, гх — сопротивления обмоток в нагретом и холодном состояниях, а 9,- температура обмотки в практически холодном состоянии, то превышение температуры обмотки возбуждения
да = -^——(235-ад.
г*
Определение температуры активных и конструктивных элементов гидрогенераторов производят как методом непосредственной нагрузки, так и по данным испытаний в косвенных режимах.
При испытании методом непосредственной нагрузки определение превышений температуры обмоток и стали производят при трех-четырех различных нагрузках (от 0,6 номинальной и выше). По данным испытаний строят зависимости превышения температур от квадрата тока статора, а с их помощью уточняют (или определяют) превышения температур при номинальной мощности.
Превышение температуры обмотки статора по данным измерений превышения температуры обмотки в косвенных режимах определяют в виде
где ДОК_ з — превышение температуры в режиме короткого замыкания (обусловлено основными и добавочными потерями в обмотке, а также механическими потерями); ДЭХ_ х — превышение температуры в режиме холостого хода (обусловлено потерями в стали и механическими); Д9мех — превышение температуры в режиме холостого хода без возбуждения.
Определение номинального тока возбуждения. Номинальный ток возбуждения определяют методом непосредственной нагрузки или методом графического построения. В последнем случае номинальный ток возбуждения находят по характеристикам холостого хода, короткого замыкания и реактивности Потье хр (рис. 8.17). Из характеристики холостого хода с учетом хр находят ток 1В, из характеристики короткого замыкания — составляющую тока возбуждения /к>3 и по этим величинам — номинальный ток возбуждения
*ъ, ном-
Определение КПД гидрогенератора. Для экспериментального определения КПД гидрогенератора используют метод отдельных потерь, который предусматривает два способа измерения потерь — калориметрический и самоторможения. Предпочтительным является метод самоторможения.
Калориметрическим способом определяют потери механические, в стали, а также добавочные. С этой целью последовательно проводят опыты холостого хода без возбуждения, холостого хода с возбуждением до номинального напряжения и установившегося симметричного короткого замыкания с номинальным током в обмотке статора. Потери в каждом опыте определяют по количеству тепла, отводимого охлаждающей средой (или охлаждающими средами, если различные части машины охлаждаются различными охлаждающими средами), при установившемся тепловом состоянии машины по формуле
где Vc — объемный расход охлаждающей среды, м3/с; Су — объемная теплоемкость охлаждающей среды, кДж/м3; 92 и 9j — температура охлаждающей среды на входе в машину и выходе из нее.
Для определения потерь испытуемый гидрогенератор приводится во вращение с номинальной частотой вращения в режиме ненагруженного двигателя от другого гидрогенератора.
Для определения потерь способом само-
Рис. 8.17. К определению номинального тока возбуждения
торможения частота вращения испытуемого гидрогенератора доводится до значения, несколько превышающего номинальное, после чего источник энергии отключается. При этом проводят три опыта: самоторможение без возбуждения; при холостом ходе и номинальном напряжении; в режиме симметричного короткого замыкания на выводах машины и номинальном токе в обмотке статора.
Из опыта самоторможения при осушенной полости турбины определяют механические потери всего агрегата. Суммарные механические потери в генераторе находят путем вычитания потерь на трение вращающихся частей турбины о воздух, которые рассчитывают по эмпирическим формулам. Потери в подпятнике и подшипниках либо принимают равными расчетным, либо измеряют калориметрическим способом.
В соответствии с требованиями ГОСТ 10169-77 каждый опыт проводится не менее 3 раз. Во всех опытах определяется время, в течение которого частота вращения машины изменится от 1,1 до 0,9 номинальной. Отсчеты по приборам, измеряющим электрические величины, производятся в момент прохождения испытуемой машиной синхронной скорости. Соответствующие потери из опыта самоторможения находятся по формуле
Я = Спном-^-, At
где С — постоянная самоторможения; ином — номинальная частота вращения; At — время, в течение которого частота вращения машины изменяется на Дп.
Постоянная самоторможения С определяется по маховому моменту гидрогенератора или же опытным путем по данным измерений потерь в режиме ненагруженного двигателя.
Для синхронных машин по требованиям действующих стандартов измеряется вибра-
ция подшипников машин. Измерение вибрации (виброперемещений или эффективного значения вибрационной скорости) производят на верхних крышках подшипников в вертикальном направлении и у разъема в поперечном и осевом направлениях.
Для турбогенераторов эффективное значение вибрационной скорости не должно превышать 4,5 мм/с во всех режимах работы.
В гидрогенераторах вибрацию измеряют в горизонтальной плоскости крестовин. Согласно ГОСТ 5616-8IE до частоты вращения 100 об/мин допустимая вибрация составляет 180 мкм, свыше 100 до 187,5 об/мин — 150 мкм, до 375 об/мин — 100 мкм, до 750 об/мин — 70 мкм.
На головных (опытных) образцах турбо-и гидрогенераторов измеряют вибрацию сердечника и лобовых частей обмотки статора. Допустимая вибрация (размах колебаний) для сердечника статора турбогенератора составляет 60 мкм, гидрогенератора - 30 мкм. Вибрация (размах колебаний) для лобовых частей обмотки статора не должна превышать 150 мкм.
Вибрация контактных колец в турбогенераторах не должна быть больше 200 мкм.
Для машин с водородным охлаждением производят определение утечки водорода. Испытание производят на опрессованных машинах и машинах, испытанных на газоплотность в неподвижном состоянии после сборки на месте испытания. Определение утечки должно выполняться при рабочем давлении газа внутри машины и при вращении с номинальной частотой вращения на холостом ходу без возбуждения.
Для поддержания неизменной температуры газа расход и температура охлаждающей воды поддерживаются неизменными.
Определение утечки производится как с подпиткой при постоянном давлении в машине, так и без подпитки.
При подпитке от баллона объемом Кб утечка водорода Vy определяется по формуле
где VT — объем газа в машине.
Для турбогенераторов утечка водорода не должна превышать 12 м3/сут.
Измерение уровня шума производят при работе машины в режиме холостого хода с возбуждением или при номинальной нагрузке на расстоянии 1 м от машины по ее контуру. По нормам на турбогенераторы уровень звука не должен превышать 90 дБ, на гидрогенераторы и другие синхронные машины — 85 дБ (по шкале А).
Измерение сопротивления изоляции подшипников проводят при температуре окружающей среды мегаомметром на напряжение не менее 1000 В.
Измерение электрического напряжения между концами вала осуществляют на работающей машине с помощью вольтметра с малым внутренним сопротивлением, при этом прибор присоединяют непосредственно к концам вала.
Масло- и воздухоохладители испытывают гидравлическим давлением в течение 30 мин. Если рабочее давление р в охладителях менее 0,5 МПа, испытательное давление принимают равным 1,5р, но не менее 0,3 МПа; при большем рабочем давлении испытательное давление должно составлять 1,25р, но не менее р + 0,3 МПа.