СТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРАЦИИ КОНТАКТНЫХ КОЛЕЦ ЩЕТОЧНО-КОНТАКТНОГО АППАРАТА ТУРБОГЕНЕРАТОРА
STATIONARY SYSTEM FOR MEASURING VIBRATION PARAMETERS OF CONTACT RINGS OF TURBOGENERATOR BRUSH-CONTACT APPARATUS

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для вибрационного контроля, защиты и диагностики контактных колец щеточно-контактного аппарата турбогенератора.
Известна система диагностирования технического состояния контролируемого вала или валопровода, включающая закрепленные на валу два контактных датчика абсолютной вибрации и по меньшей мере одно устройство согласования сигналов указанных датчиков, подключенное к считывающему устройству. Система также содержит снабженный аналогичным портом отдельный аппаратурно-программный блок для проведения детальной обработки результатов измерений в соответствии с техническим заданием на диагностирование (патент № 2536774, G01H 11/00, оп. 27.12.2014 Бюл. № 36).
Недостатком известного устройства является то, что устройство не определяет состояние контактных колец.
Известен способ автоматической диагностики вращающихся машин с использованием анализа вибрации в реальном времени, в котором с помощью устройства сбора данных собираются данные о вибрации, генерируемые датчиком вибрации, установленным на множестве точек вращающегося механизма; затем собранные данные о вибрации передаются в модуль автоматической диагностики через модуль связи, применяя OLE для управления технологическим процессом (OPC) схема связи; модуль автоматической диагностики диагностиут дефекты на основе полученных данных о вибрации; модуль автоматической диагностики отображает результат диагностики и проверку того, выполняется ли проверка через устройство отображения (патент № KR10-2120756, оп. 09.06.2020).
Недостаток известного устройства заключается в том, что устройство не определяет состояние контактных колец.
Известно контрольное устройство для контактного состояния токовой щетки коллектора в ротационной электрической машине, включающее щетку, высокочастотный акустический датчик, установленный на боковой поверхности коллекторной шины, усилитель 6, процессор, вычислитель эффективного значения, дискриминатор и блок сигнализации (патент № JPS5944951A, H01R39/58, оп. 13.03.1984).
Недостаток известного аналога заключается в том, что устройство не определяет состояние контактных колец.
Задача предлагаемого изобретения - автоматическое измерение параметров вибрации щеток и контактных колец, автоматическое определение вибрационного состояния в процессе эксплуатации турбогенератора с оповещением пользователя.
Технический результат заключается в снижении числа незапланированных остановок турбогенератора ввиду получения точных данных о вибрационном состоянии щеточно-контактного узла в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат достигается стационарной системой измерения параметров вибрации контактных колец щеточно-контактного аппарата турбогенератора, включающей датчик измерения абсолютной вибрации, щеткодержатель, диэлектрический стержень, упор, нажимную пружину и регистрирующую аппаратуру, корпус датчика измерения абсолютной вибрации выполнен с диэлектрическим покрытием, диэлектрический стержень размещен внутри нажимной пружины, взаимодействующей с упором, выполненным с возможностью передачи прижимного усилия от нажимной пружины на щетку, датчик измерения абсолютной вибрации размещен на ответном конце диэлектрического стержня и подключен к регистрирующей аппаратуре, включающей блок обработки параметров вибрации, программное обеспечение и выполненной с возможностью автоматического анализа, а также выдачи результатов диагностики, прогнозирования периода безаварийной эксплуатации и предоставления рекомендаций по дальнейшей эксплуатации.
Целесообразно прижимнуюпружину выполнить цилиндрической.
Целесообразно датчик измерения абсолютной вибрации выполнить изолированным от токопроводящих частей.
Целесобразно щеткодержатель выполнить радиальным.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - пример установки датчика на контактное кольцо ЩКА, на фиг. 3 - пример установки датчика на контактное кольцо ЩКА.
Устройство состоит из датчика измерения абсолютной вибрации 1 с диэлектрическим покрытием, однощеточного радиального щеткодержателя 5, диэлектрического стерженя 2 с резьбовыми соединениями с двух сторон, упора 4 с резьбовым соединением для крепления диэлектрического стержня и нажимной пружины 3, выполненной цилиндической. Корпус датчика измерения абсолютной вибрации 1 покрывается диэлектрическим составом, например, на основе фторопласта, или закрывается термоусадочной трубкой с диэлектрическими свойствами до 1500 В. Это необходимо для предотвращения выхода из строя элементов датчика измерения абсолютной вибрации 1 и фиксирующей аппаратуры при контакте с токопроводящими элементами ЩКА. Для измерения вибрации щетки (токопроводящий элемент) в процессе эксплуатации необходимо установить датчик измерения абсолютной вибрации 1, который не должен касаться токопроводящих частей, на поверхность щетки, при этом нельзя существенно изменять конструкцию используемого щеткодержателя 5. Чтобы решить данную задачу, изготавливается диэлектрический стержень 2 из любого диэлектрического материала (PTFE, POM-C, стеклотекстолит и т.д.), обеспечивающего качественную передачу вибрационного сигнала от щетки на датчик измерения абсолютной вибрации 1 диаметром, достаточным для его размещения внутри нажимной пружины 3. Упор 4 передает прижимное усилие от нажимной пружины 3 на щетку, с которой он имеет непосредственный контакт. Упор 4 щеткодержателя 5 для возможности крепления диэлектрического стержня 2 оснащен резьбовым соединением. На ответном конце диэлектрического стержня 2 подготавливается штатное крепление (резьбовое соединение) для установки датчика измерения абсолютной вибрации 1. В качестве регистрирующей аппаратуры применяется система автоматической вибрационной диагностики производства и разработки АО «ТСТ», построенная на основе сертифицированного и внесенного в реестр СИ РФ блока обработки параметров вибрации ТСТ БОС-8. Отображение результатов измерений и диагностики выполняется в программном обеспечении TSTMonitor - разработка и производство АО «ТСТ».
Устройство работатет следующим образом.
Количество устройств на один турбогенератор выбирается таким образом, что на одно контактное кольцо необходимо применить два комплекта устройства - один комплект для измерения в вертикальном направлении, второй комплект - для измерения в горизонтальном направлении. Подбирается датчик измерения абсолютной вибрации 1, например, акселерометр, подходящий по частотному и динамическому диапазону для фиксации параметров вибрации контактного кольца, при этом масса должна быть минимальной для исключения негативного влияния на ресурс щетки.
Вибрация контактного кольца (возникающая в процессе эксплуатации ТГ) передается через щетку на упор 4, соединенный диэлектрическим стержнем 2 с датчиком абсолютной вибрации 1, преобразующим динамические воздействия в сигнал напряжения, пропоциональный действующему виброускорению, регстрирующая аппаратура - ТСТ БОС-8- измеряет сигнал напряжения и выполняет процесс АЦП с частотой дискретизации не менее 256000 Гц по каждому измерительному каналу, после полученный сигнал виброускорения (временной сигнал) обрабатывается полосовыми фильтрами (НЧ и ВЧ), выполняется интегрирование, обработка весовыми функциями и детекторами, рассчитываются прямые спектры (БПФ), спектры огибающей, спектрограммы, фаза вибрации и т.д. Полученные данные (статистические параметры, спектры, спектрограммы, спектры огибающей, временные сигналы, фазовые составляющие) передаются на сервер системы, где происходит автоматический анализ в ПО TSTServer с выдачей результатов диагностики (вид дефекта на контактном кольце, степень развития, рекомендации по эксплуатации и прогнозируемый период безаварийной эксплуатации) в клиентском ПО TSTMonitor.