Разработка метода и создание системы эксплуатационной диагностики состояния лопаточного аппарата турбоагрегатов с использованием ДФМ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сандовский Андрей Владимирович

• Сандовский Андрей Владимирович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Сандовский Андрей Владимирович

Введение

1 Обзор методов неразрушающего и эксплуатационного контроля

за состоянием лопаток паровых турбин

1.1 Методы диагностики состояния оборудования турбоагрегата

в период среднего и капитального ремонта

1.2 Способы диагностики состояния лопаток в процессе эксплуатации

1.2.1 Тензометрирование

1.2.2 Оптический

1.2.3 Элурирование с использованием прикорневых датчиков

1.2.4 Дискретно-фазовый метод

Выводы по главе

2 Методическая база системы ДФМ

2.1 Краткое описание метода

2.2 Алгоритм

Выводы по главе

3 Программно-аппаратная реализации системы АСДЛ «СКАЛА»

3.1 Назначение системы

3.2 Методическая база системы

3.3 Аппаратура системы и размещение её на объекте

Выводы по главе

4 Отладка и верификации метода, алгоритма

и системы однодатчикового ДФМ

4.1 Экспериментальная база

4.2 Цифровой двойник

Выводы по главе

5 Внедрение и опыт эксплуатации системы ДФМ

на электрических станциях

Выводы по главе

6 Подсчет величины неопределенности однодатчикового ДФМ

при определении смещения периферийного сечения лопатки

Выводы по главе

7 Перспективы развития однодатчикового ДФМ

7.1 Микроволновый датчик в качестве первичного датчика ДФМ

Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка метода и создание системы эксплуатационной диагностики состояния лопаточного аппарата турбоагрегатов с использованием ДФМ»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Основополагающие (основные, современные) требования при эксплуатации турбоагрегата - это своевременная диагностика состояния оборудования, и при необходимости проведение его ремонта. Таким образом, ремонт оборудования производится по фактическому состоянию турбоагрегата, а не по времени наработки. На данный момент времени наиболее развита диагностика вибрации валопроводов, подшипниковых узлов, состояния уплотнений, но при этом мало внимания уделяется эксплуатационной диагностике состояния рабочих лопаток.

Несвоевременное выявление неисправностей в рабочем лопаточном аппарате, может привести к обрыву лопаток и, как результат, к значительным повреждениям паротурбинного и газотурбинного оборудования. В результате чего может происходить останов всего энергоблока на длительное время, длительный ремонт турбоагрегата, который приведет к огромным материальным потерям.

Актуальность задачи эксплуатационной диагностики турбоагрегатов подтверждается количеством аварий, связанных с повреждением рабочих лопаточных аппаратов осевых турбомашин. За последние 40 лет зафиксировано более 45 случаев поломок последних ступеней ЦНД мощных паровых турбин, связанных с обрывом в корневом сечении одной или нескольких рабочих лопаток. Наиболее значительными авариями на турбоагрегатах во время эксплуатации, сопровождающимися разрушениями роторов низкого давления, а также корпусов ЦНД и как следствие пожаром в машинном зале электростанции, стали следующие аварии на:

- Сырдарьинской ГРЭС в 1981 г;

- Экибастузской ГРЭС в 1990 г.

Основные причины аварий рабочих лопаток паровых турбин:

- ошибки в технологическом цикле изготовления рабочих лопаток;

- большой эрозионный износ входных кромок рабочих лопаток, возникновение концентраторов напряжений в месте износа, возникновение усталостных трещин в пере лопатки;

- разрыв периферийной демпферной проволочной связи между лопатками, отгибание ее к периферии центробежной силой и вытягивание из лопаток со временем. При длительной эксплуатации ступени с разорванными проволочными связями возможно попадание разорванной проволоки между

периферийными кромками лопаток и диафрагмой ступени, как следствие заклинивание рабочего колеса ступени и полное разрушение ступени;

- усталостное разрушение бандажных полок рабочих лопаток, выкрашивание зуба полки в районе зацепления друг с другом, расцепление бандажных полок.

Повышение надежности эксплуатации лопаточного аппарата турбоагрегатов промышленных электростанций является актуальным направлением. Данное направление за счет внедрения надежного, не сложного в оснащении, эксплуатационного дискретно-фазового метода (ДФМ) контроля состояния рабочих лопаток позволит в будущем проводить ремонт рабочего лопаточного аппарата не по времени, а по его состоянию.

Современные методы диагностики состояния рабочих лопаток можно разделить на две группы:

- методы неразрушающего контроля в период ремонта (цветная, люминесцентная и магнитная дефектоскопия);

- эксплуатационные методы диагностики (тензометрирование, оптический, элурирование, дискретно-фазовый метод).

Особую важность представляет развитие эксплуатационных методов, позволяющих выявлять дефекты в реальном времени и предотвращать аварии.

Целью работы является повышение надежности эксплуатации осевых турбомашин путем создания и внедрения однодатчикового ДФМ, позволяющего осуществлять мониторинг состояния рабочих лопаток в процессе эксплуатации и реализованного в созданной автоматизированной системе диагностики лопаток (АСДЛ "СКАЛА"), предназначенной для широкого промышленного применения на объектах энергетики.

Объекты исследования: рабочие лопатки осевых турбомашин, а именно, лопатки последних ступеней паровых и газовых турбин, компрессорные лопатки. Оснащение системами диагностики действующих турбоагрегатов и экспериментальных стендов для исследования лопаточного аппарата паровых и газовых турбин.

Предмет исследования: система эксплуатационной и исследовательской диагностики состояния рабочих лопаток на основе однодатчикового ДФМ.

Задачи исследования:

1. Обзор существующих методов эксплуатационной диагностики состояния рабочих лопаток, оценка недостатков классической системы элурирования и ДФМ.

2. Разработка помехозащищенного однодатчикового метода для промышленного применения в автоматизированной системе диагностики рабочих лопаток.

3. Разработка алгоритма реализующего предложенный метод.

4. Создание экспериментальной базы для апробации и доводки метода, алгоритма и программного обеспечения.

5. Разработка и изготовление первичной аппаратуры: индукционных датчиков и компараторов.

6. Разработка и изготовление регистрирующей аппаратуры -электронных измерительных плат аналого-цифровых преобразователей и цифро-аналоговых перобразователей.

7. Разработка программного обеспечения АСДЛ "СКАЛА".

8. Отладка программного обеспечения, алгоритма и метода на экспериментальной базе.

9. Апробация разработанного алгоритма совместно с системой тензометрирования на экспериментальном паротурбинном стенде ЭТНД-2.

10. Внедрение головного образца АСДЛ "СКАЛА" на объекте энергетики - Шатурская ГРЭС с целью подтверждения работоспособности системы.

11. Модернизация алгоритма для работы в качестве исследовательской системы на стенде ЭТНД-2.

12. Внедрение систем АСДЛ "СКАЛА на объектах энергетики.

13. Модернизация АСДЛ "СКАЛА" для определения амплитуды не резонансных колебаний лопаток и контроля дисковых форм колебаний на экспериментальном стенде ЭТНД-2.

Соответствие паспорту специальности. Работа соответствует паспорту специальности 2.4.5 - «Энергетические системы и комплексы» в части направлений исследований по пункту: 4. Разработка ... методов, алгоритмов ... контроля и диагностики, оценки надежности ... оборудования станций и энергокомплексов.

Научная новизна работы:

1. Разработан однодатчиковый дискретно-фазовый метод (ДФМ), основанный на получении данных от одного индукционного датчика, устанавливаемого над рабочими лопатками контролируемой ступени и использовании штатного датчика фазы турбоагрегата, что наиболее актуально для промышленной реализации на турбинах ТЭС и АЭС.

2. Разработан метод обработки получаемых данных. В методе введены понятия:

- вращающейся системы координат,

- теоретического положения лопаток,

- зоны ожидания и окрестности сигнала от лопатки и бандажной проволоки,

- фильтрации по измеренному числу лопаток на одном обороте лопаточного диска,

- фильтрации недостоверных данных, вызванных крутильными колебаниями или сдвигом индуктора датчика фазы,

- трехмерной матрицы данных, содержащей: теоретическое, базовое и эксплуатационное положение лопаток, состояние лопаток, достоверность данных.

3. На базе разработанного метода реализованы: аппаратура, алгоритм, программное обеспечение, система АСДЛ "СКАЛА" для внедрения в эксплуатацию на ТЭС и АЭС.

4. Получена база экспериментальных данных в условиях стендовых исследований и внедрения однодатчикового ДФМ на ТЭС.

Практическая значимость работы, результаты исследования и внедрения. Разработаны: метод и алгоритм на его базе, измерительная аппаратура, программное обеспечение, автоматизированная система диагностики лопаток, в дальнейшем АСДЛ "СКАЛА". Спроектирована и изготовлена стендовая база для отладки системы. Системой "СКАЛА" оснащен экспериментальный паротурбинный стенде ЭТНД-2 в ОАО "НПО ЦКТИ". АСДЛ "СКАЛА" внедрена более чем на 25-ти объектах энергетики -электрических станциях в России и за рубежом. Внедренная система неоднократно успешно предупреждала персонал электростанций об обнаруженных дефектах в лопаточном аппарате.

Методы исследований: Для получения результатов работы использованы методы математического моделирования, численного моделирования, экспериментальных исследований и математической статистики.

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается: использованием апробированных методик исследований; применением предварительно поверенных средств измерений, детальной оценкой неопределенностей измеряемых величин, верификацией разработанного программного обеспечения на стендовой базе и цифровом двойнике; а также опытом эксплуатации АСДЛ "СКАЛА"; удовлетворительным согласованием расчётных и экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный метод и алгоритм диагностирования лопаточного аппарата, позволяющий на основе предложенного метода выполнять контроль состояния лопаточного аппарата.

2. Программно-аппаратная АСДЛ "СКАЛА, реализующая метод и алгоритм однодатчикового ДФМ.

3. Результат внедрения: АСДЛ "СКАЛА" установлена и успешно эксплуатируется более чем на 25-ти энергетических объектах в России и за рубежом на турбоагрегатах мощностью от 60 до 300 МВт, а также на экспериментальном стенде ОАО "НПО ЦКТИ" ЭТНД-2.

Личный вклад автора. Проведен анализ различных методов диагностики состояния рабочих лопаток и обоснование выбора однодатчикового ДФМ. Разработан однодатчиковый ДФМ. Разработан алгоритм основ применения однодатчикового ДФМ. Участие в разработке аппаратной реализации первичной и регистрирующей аппаратуры АСДЛ "СКАЛА". Разработано программное обеспечение АСДЛ "СКАЛА". Выполнена отладка метода, аппаратуры и программного обеспечения на стендах ОАО "НПО ЦКТИ", включая модельный стенд отсека низкого давления ЭТНД-2. АСДЛ "СКАЛА" запущена в эксплуатацию на турбоагрегатах отечественных и зарубежных ТЭС. Проведен анализ получаемых данных от АСДЛ "СКАЛА", дана оценка состояния контролируемых системой рабочих лопаток электростанций.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Новые решения для повышения эффективности работы генерирующего оборудования» (Екатеринбург, 2015); XIII Всероссийском Съезде по теоретической и прикладной механике (Санкт-Петербург, 2023); ежегодной научно-технической конференции «Невская энергетическая перспектива» (Санкт-Петербург, 2024, 2025); научных семинарах в ПЭИПК (Санкт-Петербург, 2001, 2003) и ОАО «НПО ЦКТИ» (Санкт-Петербург, 2002-2025 гг.).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 научных работ, включая 4 статьи в журналах из перечня ВАК (одна из них имеет переводную версию, индексируемую в базах Web of Science и Scopus) и 3 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения и списка литературы, включающего 52 источников. Она содержит 72 рисунка и 2 таблицы. Общий объем диссертации - 120 с.

1 ОБЗОР МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО И ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ЛОПАТОК ПАРОВЫХ ТУРБИН

Для предотвращения аварий, связанных с рабочими лопатками, существует несколько подходов к оценке их состояния в период эксплуатации. Методы контроля можно разделить на две группы:

- метод диагностики состояния рабочих лопаток эксплуатируемых турбоагрегатов в период капитального ремонта. Данным методом производится контроль состояния лопаток в процессе капитального или среднего ремонта, когда лопатки физически доступны для визуального осмотра или инструментального контроля. Также метод позволяет наиболее качественно оценить состояние рабочих лопаток, однако возможность осуществить эту оценку имеется только в межремонтный период при разобранном турбоагрегате;

- метод диагностики состояния рабочих лопаток в период эксплуатации. Данный метод позволяет оценить состояние рабочих лопаток непосредственно в период эксплуатации. Например, своевременное принятие решения об изменении срока эксплуатации турбоагрегата (при внезапном повреждении лопаточного аппарата) и немедленная остановка турбоагрегата может существенно сократить время ремонта и возможные материальные потери.

1.1 Методы диагностики состояния оборудования турбоагрегата в период среднего и капитального ремонта

В период капитального ремонта турбоагрегата для оценки состояния лопаточного аппарата применяются методы неразрушающего контроля.

Неразрушающий контроль лопаточного аппарата - это набор методов, предназначенных для обследования рабочих лопаток и материала, из которого они изготовлены, без их (лопаток) повреждения или разрушения, с последующей возможностью дальнейшей эксплуатации лопаток.

Существуют различные методы неразрушающего контроля состояния оборудования в период среднего и капитального ремонта: молекулярный, магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой. В данной работе

подробно рассмотрены следующие методы контроля, как наиболее распространенные для диагностики состояния лопаток в период среднего или капитального ремонта:

- молекулярный (цветной, люминесцентный, люминесцентно-цветной и т.д.);

- магнитный (магнитопорошковый, магнитографический и т.д.).

Данные методы необходимы в процессе эксплуатации турбоагрегата,

но могут использоваться только в период капитального ремонта, когда есть непосредственный доступ к объекту диагностики, т.е. к лопаткам. Данный подход связан с определенными трудностями и неудобствами в применении - прежде всего выводом турбоагрегата из эксплуатации и частичной его разборкой (для того чтобы иметь визуальный доступ к проточной части).

Данный вид контроля гарантировано может определить дефекты:

- присутствующие на момент контроля;

- возникающие и развивающиеся в процессе эксплуатации.

Основным недостатком рассмотренных методов является отсутствие

возможности диагностики в процессе эксплуатации и как следствие, предотвращением аварии именно в период работы турбоагрегата.

1.2 Способы диагностики состояния лопаток в процессе эксплуатации

Наиболее перспективными с точки зрения повышения надежности эксплуатации турбинного оборудования являются системы эксплуатационного контроля. Они позволяют фиксировать факт неисправности не только при останове турбоагрегата, но и в момент ее возникновения в процессе эксплуатации. В зависимости от серьезности дефекта персонал электростанции может принимать решение о немедленной остановке турбоагрегата или о сдвижке периода ремонта, таким образом предотвращая поломку. В дальнейшем можно перейти к ремонту по состоянию турбоагрегата, т.е. принимать решение о сроке и объеме ремонтных работ не по времени наработки (раз в два года - средний ремонт, раз в четыре года - капитальный ремонт) турбоагрегата, а в зависимости от состояния диагностируемых ступеней. Таким образом, ремонт всего турбоагрегата будет выполняться по состоянию ступени.

Существуют различные способы эксплуатационной диагностики состояния лопаток, такие как:

- с помощью тензометрирования;

- оптический метод;

- метод элурирования.

1.2.1 Тензометрирование

На данный момент для определения состояния лопаток головных образцов паровых и газовых турбин используются только тензометрические методы контроля уровня механических напряжений в лопатках. Данный способ позволяет через изменение сопротивления тензодатчика получить величину деформации лопатки в месте наклейки датчика. Таким образом, на прямую мы получаем величину деформации и соответственно величину механических напряжений на поверхности лопатки. Путем наклейки групп тензодатчиков на исследуемую лопатку в различных сечениях, снимается картина напряжений лопатки на различных режимах работы турбоагрегата.

На рисунке 1.1 представлены результаты работы программно -аппаратного комплекса

тензометрирования "Алиска-7",

используемого в качестве системы для верификации вибрационного

состояния рабочих лопаток, получаемых от системы

однодатчикового дискретно-фазового метода (далее ДФМ).

Система тензометрирования «Алиска-7» позволяет:

- отображать усиленный выходной сигнал от тензодатчиков;

- осуществлять быстрое преобразование Фурье (далее БПФ) полученных сигналов, выводить спектр сигналов по каналам в частотной области, выводить спектр сигнала от одного канала в виде набора амплитуд колебаний на спектральных частотах;

- выводить Кемпбэлл диаграмму (на диаграмме откладывается за-

п, об/мин

Рисунок 1.1 - Результаты работы ПО "Алиска-7"

фиксированная частота колебаний как функция от частоты вращения ротора турбоагрегата);

- выводить диаграмму интенсивности колебаний. Уровень амплитуды колебаний на спектральных частотах отображается соответствующей градацией цветов.

Недостатки. Однако следует отметить, что данный способ дорог и крайне сложен в оснащении, имеет очень ограниченный ресурс и совершенно не подходит для эксплуатационной диагностики состояния лопаток паровых и газовых турбин из-за своего малого ресурса. Малый ресурс определяется недолговечностью тензодатчиков, работающих при знакопеременных нагрузках и при высокой температуре, а также низким ресурсом токосъемных устройств, используемых для передачи данных с ротора, от тензодатчиков, на статор, к регистрирующей аппаратуре.

1.2.2 Оптический

Оптический способ диагностики состояния лопаток основан на принципе эндоскопии и позволяет осматривать выходные кромки рабочих лопаток. Используется оптический зонд в виде стационарно установленного эндоскопа над контролируемой ступенью. При остановленном турбоагрегате на режиме валоповорота оптическая головка зонда опускается в проточную часть перед венцом рабочих лопаток и производится осмотр рабочих лопаток. Данный способ имеет как преимущества, так и недостатки.

Недостатки. К недостаткам следует отнести невозможность определения состояния лопаток непосредственно на эксплуатационных режимах турбины, осмотр лопаток выполняется оператором и носит человеческий фактор. Со временем оптическая система может загрязниться продуктами из проточной части.

1.2.3 Элурирование с использованием прикорневых датчиков

ДФМ измерения колебаний лопаток рабочих колес осевых компрессоров и турбин основан на измерении временных интервалов между импульсами от датчиков, расположенных на неподвижных частях турбомашины - диафрагме ступени паровых турбин или непосредственно на корпусе компрессора. Датчики генерируют сигналы (импульсы) от лопаток

или индукторов, расположенных на лопатках, в момент прохождения лопаток под датчиками.

Задача измерительной (вторичной) аппаратуры ДФМ заключается в том, чтобы из последовательности этих временных интервалов выделить информацию о вибрационной картине лопаток рабочего колеса турбоагрегата.

Первый прообраз системы на основе ДФМ был разработан в виде прибора "Элура". Прибор подробно описан в работах [39, 40]. Суть метода заключается в измерении временного интервала между сигналами, получаемыми от индукторов, установленных в прикорневой зоне лопаток и не подверженных смещению при вращении, и сигналами, получаемыми от периферийных торцов лопаток. Таким образом, устанавливается пара индукционных датчиков - в прикорневой зоне лопатки и на периферии, над пером лопатки. При смещении пера лопатки в тангенциальной плоскости произойдет измерение расстояния между двумя сигналами. Система на основе прибора "Элура" позволяет определять статическое смещение периферийных частей лопаток во вращающейся системе координат относительно прикорневых датчиков, позволяет определять амплитуду не резонансных колебаний. Запуск на процесс измерения осуществляется по сигналу фазового датчика.

На рисунке 1.2 представлено расположение датчиков системы "Элура". Датчики системы представлены:

- периферийным, лопаточным датчиком, установленным над лопатками;

- прикорневым датчиком над шестерней, имитирующей базовый сигнал от лопаток;

- фазовым датчиком для отметчика фазы.

Недостатки прибора "Элура". Данная система обладает наряду с простотой интерпретации сигналов рядом существенных недостатков: сложность установки прикорневого датчика, большая трудоемкость в изготовлении и установке прикорневой шестерни, а часто невозможность установки шестерни с прикорневыми индукторами, например, на турбоагрегатах, находящихся в промышленной эксплуатации.

1.2.4 Дискретно-фазовый метод

С развитием современной электронной и вычислительной техники развивались и подходы к измерению временных интервалов импульсов, регистрируемых датчиком, устанавливаемых над рабочими лопатками. Подходы в реализации новых ДФМ заключаются в разном способе и количестве устанавливаемых датчиков над рабочими лопатками. Современные ДФМ бывают с двойными и одиночными датчиками, в свою очередь данные методы подразделяются на однодатчиковые и многодатчиковые системы.

Большой вклад в разработку многодатчиковых систем диагностики, предназначенных для исследования состояния лопаточного аппарата на головных образцах паротурбинного оборудования, внес д.т.н., профессор К.Н. Боришанский и его сотрудники. Результаты этих исследований представлены в работах [1-38, 41].

Ниже представлен контроль вибрационного состояния лопаток с помощью установки серии сдвоенных датчиков, предложенный К.Н. Боришанским. На рисунке 1.3 показана данная схема установки датчиков. Схема установки индукционных датчиков предназначена для регистрации колебаний бандажированных лопаток с зачеканенными в бандажные полки индукторами. По причине измерения амплитуды стационарных колебаний по окружности колеса ступени устанавливается несколько пар датчиков.

Количество и расположение датчиков, указанное на рисунке 1.3, являются оптимальными для регистрации дисковых форм колебаний обандаженных лопаток с частотой кратной частоте вращения. Следует иметь в виду, что соотношения между измеряемыми с помощью ДФМ амплитудами периферийных сечений лопаток и соответствующими им уровнями динамических напряжений в лопатках могут очень сильно различаться в зависимости от зарегистрированной собственной формы. В связи с этим для обоснованного перехода от амплитуд периферийных сечений лопаток к максимальным динамическим напряжениям необходимо определить собственную форму, с которой автоколебания происходят, т.е. частоту и число узловых диаметров для дисковых форм, частоту и соотношение аксиальной и тангенциальной составляющей прогиба периферийного сечения для синфазных форм. Как амплитуды, так и собственные формы определяются с погрешностями и поэтому выяснить реальную опасность зарегистрированных колебаний можно, только оценив и минимизировав погрешности измерений.

Для регистрации автоколебаний с синфазными собственными формами оказалось необходимым изменить использовавшуюся ранее методику замеров. Кроме того, как показал анализ экспериментальных данных, погрешности измерений при регистрации синфазных и дисковых форм оказались существенно различными.

С развитием электронной базы, компьютерной техники и возможностью обработки больших размеров информации при дальнейшем развитии систем дискретно-фазового метода типа «Элура» появилась возможность отказаться от использования прикорневых датчиков и использовать в качестве датчика синхронизации фазовый датчик, работающий от метки, расположенной на валу турбоагрегата.

На основе данного подхода была разработан метод и эксплуатационная система автоматической диагностики состояния лопаток с использованием

метода ДФМ - АСДЛ «СКАЛА» применительно для промышленного применения на действующих электростанциях.

Работа по внедрению и установке систем АСДЛ «СКАЛА» на энергетических объектах длится уже несколько десятков лет. В связи со сложностью или невозможностью установки датчиков над лопатками в проточной части турбоагрегата без его разборки, данные работы привязываются к среднему или капитальному ремонту турбоагрегатов. Система диагностики лопаток является продуктом высоких технологий, ее развитие связано с развитием электроники, компьютерной техники, операционных систем и непосредственно процесса накопления опыта авторами системы. По мере увеличения количества объектов внедрения систем АСДЛ постоянно велись работы по расширению ее функционала и диагностических возможностей. В результате, на первом этапе внедрения каждый новый монтаж системы, устанавливаемой на турбину, давал возможность получения расширенного объема информации о диагностируемом объекте в результате эксплуатации системы. Например, первая система ДФМ диагностики лопаток могла определять только статическое положение лопаток турбоагрегата во вращающейся системе координат, привязанной к фазовому датчику. Новейшее поколение системы позволяет определять:

- динамику каждой лопатки;

- определять такой опасный дефект как разрыв проволочной связи между лопатками;

- проводить спектральный анализ колебаний лопаток;

- регистрировать резкое изменение вибросостояния лопаток;

- определять сопутствующие параметры, такие как закрутка и осевой сдвиг ротора турбоагрегата относительно места установки регистрирующих датчиков над лопатками.

В процессе создания систем, авторами закладывалась возможность модернизации и преемственности. Это позволяет эксплуатирующему систему обслуживающему персоналу ТЭС не переучиваться для работы с каждой новой версией системы, а просто дополнять и расширять свои знания по использованию новых возможностей системы, основываясь на опыте эксплуатации предыдущих версий. Все системы (кроме первой, установленной на Шатурской ГРЭС) совместимы как по первичной аппаратуре, так и по аппаратуре регистрации и программному обеспечению.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сандовский Андрей Владимирович, 2026 год

- .А

о ь

ДмЧИК.

1 Г'

к + ь

Д11ЧИК4

-Е 1.1 пил ис 1.11 *

ре м:

4

6

- Схема установки датчиков и индукторов на стенде и развертка сигналов от индукторов

ИКМ - мониторинг - [Тренд]

Мониторинг Настройки Печать Вид Окна Помощь Выход

.jsjxl

.41

a exit %

Индикатор крутящего момента

Закрутка(мин), зазор(мм)

99.00 94.00 89.00 84.00 79.00 74.00 69.00 04.00 59.00 54.00 49.00 44.00 39.00 34.00 29.00 24.00 19.00 14.00 9.00 4.00 -1.00

dl.

For Helpj press F1

®C ИКМ -

частота об/мин 3300

12:53 00:13:43 00: 14:33 00: 15:23 00:

■г 3050 2800 ;г 2550 ■г 2300 2050 1800 ■г 1550 1300 ;г 1050 :г 800 550 •г 300 - 50

6:13

►J | время |

закрчтке

13.73

вспл. 1 (м

0.33

f вспл. 2 (м

0.07

динамик;

8.26

□ б/ми

1229

J

01/01/99 00:15:51

Рисунок 4.7 - Тренд угла закрутки от времени в процессе нагружения и снятия электрической мощности с генератора

В дальнейшем все работы по совершенствованию дискретно-фазового метода проводились на экспериментальной турбине низкого давления ЭТНД -2, расположенной в ОАО "НПО ЦКТИ". Общий вид турбины представлен на рисунках 4.8 и 4.9.

Рисунок 4.8 - Стенд ЭТНД-2

Стенд ЭТНД-2 позволяет измерять: 1 Вибрацию рабочих лопаток:

- последней ступени (с помощью тензометрических датчиков и бесконтактного метода ДФМ, МДФМ);

- предпоследней ступени (бесконтактный метод ДФМ).

2 Параметры нестационарного потока (пульсации потока):

- перед последней ступенью;

- за последней ступенью;

- в осевом зазоре между направляющим и рабочим аппаратами последней ступени.

3 Трехмерные характеристики потока (траверсирование по диаметру проточной части пятиточечными газодинамическими зондами) на входе/выходе:

- предпоследней ступенью (Ь-1);

- последней ступенью (Ь-0);

- диффузора.

4 Интегральные характеристики потока:

- измерение давлений по длине проточной части;

- измерение давлений по окружности проточной части для оценки неравномерности потока.

5 Определение мощностных характеристик:

- группы предвключенных первых ступеней;

- предпоследней ступени;

- последней ступени с диффузором.

6 Определение крутящего момента:

- на переднем и заднем валу.

7 Температурные поля элементов конструкции.

8 Влажность пара за последней ступенью:

- определение процессной влаги;

- определение крупнодисперсной влаги;

- определение поля температур путем траверсирования потока термозондами.

Особенно существенным для отладки алгоритма однодатчикового дискретно-фазового метода является оснащение стенда ЭТНД-2 тензометрическими системами исследования вибрационного состояния лопаток. Данное оснащение позволило сравнивать данные получаемые от ДФМ и системы тензометрирования в реальном времени при испытаниях последних ступеней модели цилиндра низкого давления.

На рисунке 4.10 представлено основное окно программы программно -аппаратного комплекса тензометрирования "Алиска-7", используемый в качестве системы для верификации вибрационного состояния рабочих лопаток, получаемых от системы однодатчикового ДФМ. Работа токосъемных устройств, системы в целом и программного обеспечения системы тензометрирования отражена в работе [45].

Рисунок 4.10 - Окно программы тензометрической системы роторного оборудования «Алиска-7» разработана в ОАО «НПО ЦКТИ»

Система тензометрирования «Алиска-7» позволяет:

- отображать сигнал от тензодатчиков;

- осуществлять быстрое преобразование Фурье сигналов, получать спектр сигналов в частотной области, получать спектр сигнала в виде набора амплитуд колебаний на спектральных частотах;

- строить Кемпбэлл диаграмму, на диаграмме откладывается зафиксированная частота колебаний, как функция от частоты вращения;

- строить диаграмму интенсивности колебаний, уровень амплитуды колебаний на спектральных частотах изображается цветом, диаграмма строится в координатах - зафиксированная частота колебаний - частота вращения ротора.

Результаты работы программного обеспечения "Алиска-7" представлены на рисунке 4.11 в виде диаграммы интенсивности зарегистрированных колебаний в координатах - по горизонтали частота вращения ротора, по вертикали - зарегистрированная частота колебаний лопаток.

п. об/мин

Рисунок 4.11 - Кемпбэлл-диаграмма с уровнем интенсивности колебаний

После цикла стендовых испытаний система АСДЛ «СКАЛА» была установлена и введена в опытно-промышленную эксплуатацию на эксплуатируемых турбоагрегатах электрических станций. Дальнейшая модернизация алгоритма и системы выполнялась уже на основе опыта эксплуатации на электростанциях. Например, модернизация алгоритма для внесения возможности определения крутильных колебаний и закрутки была осуществлена в рамках внедрения системы на Шатурской ГРЭС. В главе 5 представлен список объектов внедрения АСДЛ «СКАЛА».

4.2 Цифровой двойник

Помимо верификации на стендовой базе был разработан цифровой двойник поведения рабочей лопатки под установленным неподвижно индукционным датчиком. Для отладки метода и дополнительной верификации алгоритма и ПО разработанного на основе однодатчикового ДФМ создан цифровой двойник показаний индукционного датчика, устанавливаемого над рабочими лопатками. Ниже представлен вывод непосредственно само уравнение фиксации временных интервалов одиночным неподвижным обозревателем колебаний лопатки, двигающейся мимо обозревателя (обозревателем является неподвижный индукционный датчик, установленный в диафрагме над рабочими лопатками).

= ASi + AVij + ADij As¡ - статическое отклонение i-й лопатки,

Ay¡ - текущее отклонение i-й лопатки в процессе колебаний с частотой ю и амплитудой А0Уь

Ad¡ - текущее отклонение i-й лопатки при колебаниях по дисковой форме с амплитудой А%, числом узловых диаметров К, фазой колебаний Faza и прецессией у,

i - номер лопатки,

j - номер оборота диска с лопатками, MaxLop - число лопаток на диске, Rpm - число оборотов ротора в секунду,

K - количество узловых диаметров лопаточного диска при колебаниях с дисковыми формами

VI/

г =

1

I +

1

Ярт • МахЬор Ярт

• /

А. = А% •

1

Время определяется номером лопатки и номером замера ] на 1-м обороте

г +

1

Ярт • МахЬор Ярт

• /

Аог = А

0 • ✓ 2 • ^ • к • г - ч о • 81П(--Ъ Jaza)

МахЬор

Неподвижная волна лопаток с К узловыми диаметрами

АГЛ = А0о • 8т(

. х 2 • ^ • к • г

МахЬор

+ уа^а г)

Ащ = Аио • 8гп( 2 7 г + уага ± /(—-1—;— г + • /)

(0 . .2^к• г

с • зт( ^ , ч

МахЬор ' Ярт • МахЬор Ярт

Aij - итоговое суммарное отклонение 1-й лопатки на ]-ом обороте при прохождении под индукционным датчиком, как суммарный результат:

- статического отклонения лопатки;

- колебаний отдельно стоящей лопатки с задаваемой частотой (она может быть кратной оборотам - частота резонанса или произвольной);

- колебания лопатки в составе пакета лопаток по дисковой форме колебаний.

На рисунке 4.12 представлено окно ПО цифрового двойника системы датчик - лопатка.

Генерация буфера ДФМ - Set.ini

Общие параметры

Диаметр{мм): | 200 Обороты (об/сек.)[ Замеров: Дискрет в 1 сек: [

50

Путь записи буфера: | D:\Andrey-ScalaNewtanja4'|

г'ики

Число датчиков: 1 ? 1 № Угол грд. К л

И- датчика: 1 1 1 1 0 и

? 10 0

Угол установки(грд): 1 ° 1 3 20 0

Коэфф. линейности: 1 ° 1 4 30 о

5 90 0

М Многодатчиковая система < >

Версия 4 от 07.05.20

Число лопаток: | 40

М- лопатки: | 5 |

Статика(мм): | 3 |

Амп нестац.(мм): 0

Частота(Гц): | 0 |

Фаза^рд): | 0 |

Состояние: 0

Применить ко всем

-

Обороти ь«*

Дельта(мм): | -5 Амплитуда(мм): | ¡Г Частота(Гц):

гл

Нелинейностъ(мм): | 0 | Нелин. дельта(мм): | 0 |

Статака Дмпл. нестацир. Частота Фаза Состояние л

1 0 0 0 0 0

2 -2 0 0 0 В

3 -3 0 0 0 О

4 0 0 0 С

а 1Ш

6 0 0 0 0 С

7 0 0 0 0 В

3 0 0 0 0 0

5 в 4 123 0 и

10 0 0 0 0 0

11 0 0 0 0 в V

МК: | 4

Амплитуда(мм): | 0.1 Прецессия(Гц): | -6

Сохранить настройки Загрузить настройки

Генерация буфера АСДП "Скала"

Генерация буфера N1

Рисунок 4.12 - ПО цифрового двойника системы датчик-лопатка

Представленное программное обеспечение предназначено для генерации, с помощью дискретно-фазового метода, массива данных, содержащего временные отметки от «виртуальных» лопаток, проходящих под «виртуальными» датчиками. Результаты работы программы сохраняются в виде текстовых файлов, содержащих массив временных отметок и могут быть переданы в программное обеспечение АСДЛ «СКАЛА» в качестве тестовых входных данных.

С помощью программы осуществляется:

- задание условий состояния лопаточного аппарата турбины (диаметр вала, количество лопаток на «виртуальной» ступени, обороты ротора)

- задание значений, имитирующих параметры основных аппаратных

средств;

- задание количества и параметров установки регистрирующих датчиков;

- задание параметров дисковых колебаний;

- задание параметров колебаний отдельных лопаток;

- задание параметров, определяющих механическое состояния лопаток;

- задание параметров колебания оборотного датчика (датчика фазы);

- сохранение и считывание настроек программы;

- запись результирующего массива данных на диск в двух конфигурациях (с общими или раздельными данными от фазового датчика)

Ниже представлено описание настраиваемых параметров ПО цифрового двойника на входе в расчетную часть.

1 «Общие параметры»

Диаметр - диаметр ступени с лопатками в мм. Обороты - обороты ротора турбины в об./сек. Замеров- число оборотов на которых производятся измерения Дискрет в 1 сек. - число временных отметок (дискрет) за 1 секунду времени

Путь записи буфера - файловый путь для записи полученного массива данных(буфера)

2 «Лопаточный датчик»

Число датчиков - количество регистрирующих датчиков № датчика - отображает номер выбранного датчика для изменения его параметров

Угол установки - угол установки датчика по окружности диска с лопатками в градусах

Коэфф. линейности - коэффициент линейности датчика Многодатчиковая система - переключатель режима с одним или несколькими датчиками в системе.

Таблица с параметрами датчиков - в таблице выводятся параметры датчиков (номер датчика, угол его установки в градусах, коэффициент нелинейности)

3 «Датчик фазы»

Дельта - расстояние от датчика фазы(оборотный датчик) до первой лопатки в мм.

Амплитуда - амплитуда колебаний датчика фазы в мм. Частота - частота колебаний датчика фазы в Герц Нелинейность - нелинейность колебаний датчика в процессе измерений в мм.

Нелин.дельта - дельта нелинейности колебаний датчика фазы в мм.

4 «Лопатки»

Число лопаток - количество лопаток на диске

№ лопатки - отображает номер выбранной лопатки для изменения ее параметров

Статика - смещение лопатки в мм.

Амп. нестац.- амплитуда нестационарных колебаний лопатки в мм. Частота - частота колебаний лопатки в Герц

Фаза - фаза колебаний лопатки в градусах

Состояние - переключатель, указывающий на состояние лопатки (вкл. - лопатка

Таблица с параметрами лопаток - таблица, отображающая параметры всех лопаток на диске

5 «Дисковые колебания»

NK - число узловых диаметров

Амплитуда - амплитуда дисковых колебаний в мм.

Прецессия - частота прецессии диска в Герц

Примеры работы программы с АСДЛ «Скала»

1. Пример № 1 (рисунки 4.13, 4.14) Заданы следующие параметры (см. рисунок 4.13):

- Частота вращения ротора - 550 Гц;

- Обрыв лопатки - №40;

- Амплитуда колебаний лопатки № 15 - 4,8 мм;

- Частота колебаний лопатки № 15 - частота 520 Гц;

- Амплитуда колебаний лопатки № 5 - 1,9 мм;

- Частота колебаний лопатки № 5 - частота 200 Гц.

Рисунок 4.13 - Окно программы с заданными параметрами

Ступень №11 Опасность 10:05:49

Обрыв периферийной части лопатки 40

Ступень №11 Обороты = 10149 об./мин. Число лопаток 58

Рисунок 4.14 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

2. Пример № 2 (рисунок 4.15) При задании для лопатки №15 частоты равной 2200 Гц (4-я кратность относительно частоты вращения ротора 550 Гц) - получаем проход резонанса по статике при изменении фазы колебаний лопатки №15 (см. рисунок 4.15)

Рисунок 4.15 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

3. Пример № 3 (рисунок 4.16) При задании для лопатки №15 частоты равной 1466 Гц.

& б

-6 -8

- 1 О 20 40 60 80

№111 п 1 П П НП ■ I ■ ■■ ^шппл 1 п п

Рисунок 4.16 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

4. Пример № 4 (рисунок 4.17) При задании числа узловых диаметров - 3.

Рисунок 4.17 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

5. Пример № 5 (рисунок 4.18) При задании числа узловых диаметров - 4.

нш нам Н11

■II иа^^на

пи 11Н111

■ II ими

«■■■■■■■■■■■шип ■■■■■■ ■ ■ ■■■■■ПН ■ ■■■

Рисунок 4.18 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

6. Пример № 6 (рисунки 4.19, 4.20) При задании числа узловых диаметров - 5 (см. рисунок 4.19)

| Генерация буфера ДФМ - Set.ini

Общие параметры

Диаметр{мм): I 3000

Обороты{об/сек .)| 169 Замеров:

Дискрет в 1 сек: | 1998

Да тчики

Число датчиков: | 3

N° датчика: | 1

Угол установки{грд): | 0

КоэФФ. линейности: 1

Путь записи буфера: | Р :\Алс!геу-5са1а Меу^а^аЧ^] | ^ |

0 Многодатчиковая система

N° Угол. грд. К

1 0 1

2 30 1

3 60 1

Лопатки

Версия 4 от 07.05.20

59

Число лопаток: ^лопатки: | 15 Статика{мм): 0

1466

Амп. нестац.{мм)| 14.8 Частота{Гц): Фаза{грд.): Состояние: 0 Применить ко всем

0.00

№ Статика Ампл нестацир. Частота Фаза Состояние л

11 0 0 0 0 0

12 0 0 0 0 0

13 0 0 0 0 0

14 0 0 0 0 0

15 0 14.8 1466 0.00 0

16 0 0 0 0 0

17 0 0 0 0 0

18 0 0 0 0 0

19 0 0 0 0 0

20 0 0 0 0 0

21 0 0 0 0 0 V

Оборотный

Дельта{мм):

Амплитуда{мм):

Частота(Гц):

1.5

Нелинейность{мм):

Нелин. дельта{мм): | 0.25

Дисковые колебания

ГЧК: I 5~~

Амплитуда{мм): Прецессия(Гц):

1.2

Сохранить настройки Загрузить настройки

Генерация буфера АСДЛ "Скала"

Генерация буфера N1

Рисунок 4.19 - Окно программы с заданными параметрами

Рисунок 4.20 - Результат передачи моделированных данных в АСДЛ «Скала»

Выводы по главе 4

1 Экспериментальные стенды ОАО "НПО ЦКТИ" позволили:

- отработать метод и алгоритм однодатчикового ДФМ;

- основные аппаратные средства системы АСДЛ «СКАЛА»;

- осуществить верификацию метода и программного обеспечения АСДЛ «СКАЛА».

2 В рамках выполнения работы по созданию ПО на основе разработанного алгоритма и метода был создан цифровой двойник данных, получаемых датчиком от лопаточного аппарата, перемещающегося под установленным одиночным индукционным датчиком в диафрагме над рабочими лопатками. С помощью ПО, разработанного на основе цифрового двойника удалось, задавая различные частоты колебаний как одиночных лопаток, так и колебания всего венца с различным числом узловых диаметров отладить алгоритм и ПО основного метода.

3 Стендовая база, используемая для отладки системы АСДЛ «СКАЛА» уникальна и позволила в полном объеме отладить метод однодатчикового ДФМ, алгоритм и программное обеспечение для дальнейшей промышленной реализации. Созданная в рамках разработки алгоритма стендовая база и программно-аппаратные средства системы АСДЛ «СКАЛА» могут быть использованы для развития дискретно-фазового метода и создания на его базе многодатчикового ДФМ.

5 ВНЕДРЕНИЕ И ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМЫ ДФМ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ

Автоматическая система диагностики состояния лопаток (в дальнейшем АСДЛ) «СКАЛА», разработанная на основе алгоритма однодатчикового ДФМ, представленного в данной работе, установлена на следующих объектах энергетики:

1 К-300 блок ст.№1 ГРЭС-24;

2 К-215 блок ст.№1 Псковской ГРЭС;

3 К-215 блок ст.№2 Псковской ГРЭС;

4 К-210 блок ст.№2 Шатурской ГРЭС-5;

5 К-210 блок ст.№4 Шатурской ГРЭС-5;

6 К-210 блок ст.№5 Шатурской ГРЭС-5;

7 К-300 блок ст.№3 Киришской ГРЭС;

8 К-300 блок ст.№4 Киришской ГРЭС;

9 ПТ-60 блок ст.№2 Петрозаводской ТЭЦ;

10 Т-110 блок ст.№3 Петрозаводской ТЭЦ;

11 Т-110 блок ст.№6 ТЭЦ-8 ОАО «Мосэнерго»;

12 Т-110 блок ст.№8 ТЭЦ-8 ОАО «Мосэнерго»;

13 Т-110 блок ст.№8 ТЭЦ-22 ОАО «Мосэнерго»;

14 Т-250 блок ст.№10 ТЭЦ-22 ОАО «Мосэнерго»;

15 Т-250 блок ст.№9 ТЭЦ-22 ОАО «Мосэнерго»;

16 Т-250 блок ст.№7 ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго»;

17 К-200 блок ст.№9 ТЭЦ Керацини Пирей, Греция;

18 АТ-6 блок ст.№1 ТЭЦ ОАО «НПО ЦКТИ»;

19 К-300 блок ст.№1 ТЭЦ «Аминдион», Греция;

20 К-300 блок ст.№3 ТЭЦ «Рамин», Иран;

21 К-300 блок ст.№1 ТЭЦ «Рамин», Иран;

22 Т-250 ст.№1 Красноярская ГРЭС-3;

23 Т-250 ст.№10 Верхнетагильская ГРЭС;

24 АР-6-35 ст.№2 ТЭЦ ОАО «НПО ЦКТИ»,

25 Стенд аэродинамических исследований ступеней низкого давления паровых турбин ОАО «НПО ЦКТИ»;

26 Т-250 ст.№8 Черепетская ГРЭС;

27 Т-250 ст.№9 Черепетская ГРЭС.

Опыт эксплуатации системы АСДЛ «СКАЛА» при участии автора отражен в работах [50, 51]. Ниже представлены примеры эксплуатации системы АСДЛ «СКАЛА» на различных ТЭС.

Шатурская ГРЭС-5 К-210 блок ст.№№2 , 4, 5

В октябре 1998 года на блоке К-210 ст.№2 Шатурской ГРЭС-5 «Мосэнерго» была введена в опытно-промышленную эксплуатацию первая версия системы диагностики рабочих лопаток (АСДЛ «СКАЛА»), реализованная на базе промышленного компьютера и электронной платы цифровой обработки сигналов. В свое время основные данные по работе диагностической системы на блоке №2 Шатурской ГРЭС 5 были доложены на научно-техническом семинаре «Проблемы вибрации, виброналадки, мониторинга и диагностики оборудования ЭС» в 2001 году.

В процессе опытной эксплуатации системы АСДЛ «СКАЛА» на Шатурской ГРЭС-5 в программное обеспечение и аппаратуру системы были введены следующие доработки:

1 Разработана единая схема преобразователя входных сигналов как для канала синхронизации (фазовый датчик), так и для измерительных каналов (лопаточный датчик).

2 Изменен принцип построения одномерной матрицы данных для увеличения объема получаемой информации о диагностируемой ступени турбоагрегата. Аппаратура системы построена после данной модернизации на базе одного контроллера, а не каскадной информационной системы.

3 Программное обеспечение АСДЛ "СКАЛА" расширено возможностями определения величины амплитуды колебаний каждой измеренной лопатки и калькуляции средней амплитуды колебаний лопаток на каждом диагностируемой ступени турбоагрегата.

4 Разработана новая база данных архива системы, позволяющая строить, просматривать и анализировать тренды положения каждой лопатки и соответствующие амплитуды ее колебаний. Дополнительно выполняется формирование списка зафиксированных системой неисправностей диагностируемого объекта, а также списка неисправностей, обнаруженных в самой системе в процессе ее эксплуатации.

5 Учитывая полупиковый по вырабатываемой нагрузке режим работы многих турбоагрегатов, в том числе и турбоагрегатов Шатурской ГРЭС, программное обеспечение АСДЛ "СКАЛА" дополнено алгоритмом определения частоты вращения диагностируемой ступени, что дает

возможность выбирать режим работы системы АСДЛ «СКАЛА» в зависимости от частоты вращения турбоагрегата.

6 Учитывая полупиковый по вырабатываемой нагрузке режим работы многих турбоагрегатов, в том числе и турбоагрегатов Шатурской ГРЭС, в программное обеспечение системы введена функция определения величины закрутки ротора от места установки штатного фазового датчика, установленного на роторе возбудителя генератора до диагностируемой ступени в зависимости от вырабатываемой нагрузки. При анализе поведения рабочих лопаток система АСДЛ "СКАЛА" отображает оперативную информацию о текущей нагрузке турбоагрегата, основанной на измерении величины закрутки ротора.

7 Предусмотрена возможность работы программного обеспечения АСДЛ "СКАЛА" по локальной сети станции.

Указанные мероприятия реализованы в новой модернизированной системе АСДЛ «СКАЛА», установленной на блоках №4 и №5 Шатурской ГРЭС №5 уже в 2002 году.

Опыт эксплуатации системы на блоках №4 и №5 показал, что расширение функций программного обеспечения существенно упростило просмотр и анализ данных измерений, а также позволило выявить характерные особенности в поведении лопаток контролируемых ступеней.

Так, например, отмечено, что отдельные лопатки контролируемых ступеней имеют значительные перемещения в период набора нагрузки от холостого хода до рабочего значения, но при этом всегда с ростом нагрузки величина перемещения возвращается в диапазон калибровочных значений.

Индивидуальные свойства диагностируемых рабочих лопаток проявляются также и при изменении нагрузки турбоагрегата в рабочем диапазоне режимов. В этом случае статическое отклонение периферии этих лопаток коррелируется с изменением частоты вращения ротора, а также электрической нагрузки турбоагрегата. Величина дрейфа статического положения рабочих лопаток относительно их базового положения не превышает 1,0 мм, что существенно ниже уставок по предельным отклонениям. В качестве примера на рисунках 5.1 и 5.2 показаны фрагменты тренда двух лопаток ступени №27 блока №5 в зависимости от изменения величины нагрузки турбоагрегата.

Фрагменты тренда двух лопаток ступени №27 блока №5

Рисунок 5.1 - Тренд отклонения лопатки № 7

Рисунок 5.2 - Тренд отклонения лопатки №21

Фрагменты тренда лопаток степеней №27 и №31 блока №4 показаны на рисунках 5.3 и 5.4.

□бороты'! 00 мощность^

Вт 08 Ср 0Э Чт 10 Пт 11 0512 Ее 13 Пн 14 Вт 15 Ср 16 Чт17 Пт 18

Рисунок 5.3 - Тренд отклонения лопатки № 55

оборот ы1 00 МОЩНОСТЬ^

Вт 08 Ср 09 Чт 10 Пт 11 С612 Вс13 Пн14 Вт15 Св16 Чт17 Пт18

Рисунок 5.4 - Тренд отклонения лопатки № 56

Фрагменты тренда амплитуды колебаний лопаток

Что касается колебаний вершин лопаток, то в диапазоне рабочих нагрузок значение амплитуд практически не изменяется, оно одинаково для всех лопаток и составляет 0,05-0,15 мм, данный тренд представлен на рисунках 5.5, 5.6, 5.7.

Рисунок 5.5 - Амплитуда колебаний лопатки № 55, ступень №27, блок №4

Рисунок 5.6 - Амплитуда колебаний лопатки № 56, ступень №31, блок №4

Рисунок 5.7 - Амплитуда колебаний лопатки № 15, ступень №27, блок №5

За период функционирования системы «АСДЛ СКАЛА» на Шатурской ГРЭС №5 накоплен большой практический опыт работы оперативного персонала станции с системой, получены ценные результаты по ее дальнейшему совершенствованию и более полной адаптации системы к конкретным условиям ГРЭС и ТЭЦ.

Опыт работы диагностической системы «СКАЛА» на трех турбоагрегатах Шатурской ГРЭС №5 показал, что она является весьма эффективным инструментом контроля состояния лопаток последних ступеней ЦНД, вследствие чего повышается надежность работы турбоагрегата и технический уровень эксплуатации оборудования. Однако следует отметить, что за период эксплуатации системы АСДЛ «СКАЛА» на Шатурской ГРЭС не было зафиксировано никаких дефектов лопаточного аппарата.

Также АСДЛ «СКАЛА» была запущена в эксплуатацию в опытно-промышленную эксплуатации на других объектах энергетики.

Далее представлены результаты работы системы АСДЛ «СКАЛА» на электростанциях, где с помощью данной системой на основе разработанного модернизированного метода, были зафиксированы повреждения лопаточного аппарата.

Иран, ТЭЦ «Рамин», К-300 блок ст. №3

В 2010 году, в республике Иран, ТЭЦ «Рамин», на энергоблоке К-300 блок ст.№3 в период эксплуатации системы диагностики лопаточного аппарата "БДРАБ" (название экспортного варианта системы АСДЛ «СКАЛА»), было зафиксировано повреждение демпфирующих связей.

По данным системы полученным в результате эксплуатации выявлено:

- Общее механическое состояние лопаточного аппарата ступеней №№ 29, 39 находится в удовлетворительном состоянии.

- Общее механическое состояние лопаток ступени № 34 находится в удовлетворительном состоянии.

Однако имеющиеся данные указывают с, высокой степенью вероятности, на наличие повреждений в нескольких местах верхнего ряда бандажной демпфирующей проволочной связи. При этом система диагностики вибрационного состояния «ВИДАС» не показала ухудшения уровня общей вибрации турбоагрегата (см. рисунок 5.10). Смещение рабочих лопаток ступени произошло одномоментно 7 сентября 2010 года в 13.00.