Система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата
SYSTEM FOR AUTOMATIC MONITORING OF TURBINE UNIT SUPPORT FOUNDATION STATE

Область использования
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях для периодического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата паротурбинной (ПТУ) или газотурбинной энергетической установки (ГТУ).
Уровень техники
В процессе эксплуатации турбоагрегатов тепловых электростанций возникает необходимость периодического контроля расцентровки валопровода, возникающей из-за смещений фундамента опоры, в связи с изменением температуры, усадки бетона, уплотнения и вымывания грунта под грунтовой частью фундамента, а также деформацией его верхней плиты от силового воздействия турбоагрегата при его пуско-остановочных режимах работы.
Известна система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата, содержащее гидравлический нивелир для мониторинга деформаций грунтовой части фундамента с электропреобразующими датчика-ми линейного перемещения, подключенными к компьютеру для вычисления требуемого результата по заданной программе (RU 92178, G01F 23/18, 2010 [1] - прототип). Недостатком системы [1] является то, что она позволяет контролировать только грунтовую часть фундамента опоры и не выдает информации о состоянии его верхней плиты и связанной с этим расцентровкой валопровода турбоагрегата.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является обеспечение получения периодической информации о возможном появлении расцентровки валопровода турбоагрегата, а техническим результатом - обеспечение периодического автоматического контроля состояния верхней плиты фундамента опоры.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата обеспечивается тем, что система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата, содержащее гидравлический нивелир для мониторинга деформаций грунтовой части фундамента с электропреобразующими датчиками линейного перемещения, подключенными к компьютеру для вычисления требуемого результата по заданной программе, согласно патентуемому изобретению дополнительно содержит электропреобразующие датчики линейного перемещения для мониторинга деформаций верхней плиты фундамента относительно его грунтовой части.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков изобретения и указанным техническим результатом заключается в том, что введение электропреобразующих датчиков линейного перемещения для мониторинга деформаций верхней плиты фундамента относительно его грунтовой части позволяет получить информацию об элементе фундамента, расположенном непосредственно под опорным подшипником валопровода и, соответственно, влияющем на расцентровку последнего, в то время как информация только о состоянии грунтовой части фундамента опоры такой информации дать не может.
Краткое описание фигур чертежа
На чертеже схематически изображен участок валопровода турбоагрегата, сопрягающийся через опорный подшипник с фундаментом опоры и структурная схема автоматической системы состояния фундаментов опор турбоагрегата согласно патентуемому изобретению.
Условные обозначения
ВГМ - виброгасящий модуль;
ВП - валопровод
ВПФ - верхняя плита фундамента
ГН - гидравлический нивелир
ГТУ - газотурбинная установка
ГЧ - грунтовая часть нижней плиты фундамента
К - компьютер
КФ - колонна фундамента
ЛД - электропреобразующий датчик линейного перемещения
НПФ - нижняя плита фундамента
ОП - опорный подшипник;
ПТУ - паротурбинная установка
Перечень позиций чертежа
10 - валопровод; 20 - опорный подшипник; 30 - фундамент опоры; 31 - верхняя плита фундамента; 32 - виброгасящий модуль; 33 - колонна фундамента; 34- нижняя плита фундамента; 341 - грунтовая часть нижней плиты фундамента; 40 - гидравлический нивелир; 50, 60 - электропреобразующие датчики линейного перемещения; 70 - компьютер.
Осуществление изобретения
На современных тепловых электростанциях зачастую в состав фундамента, кроме грунтовой части, колонн и верхней плиты, включается промежуточный виброгасящий модуль (Оценка деформации линии валопровода при эксплуатации ГТУ АЕ64.3А, установленной на виброизолированном фундаменте / Тарадай Д.В., Гудошников B.C., Дон Э.А. // Электрические станции - 2016. - №6, с. 41-44. [2]). Осуществление изобретения ниже описывается применительно к фундаменту указанного типа.
Контролируемый участок валопровода ВП 10 турбоагрегата (не показан) через основание опорного подшипника ОП 20 установлен на фундамент опоры ФО 30. В состав ФО 30 входят непосредственно контактирующая с основанием ОП 20 верхняя плита ВПФ 31 и расположенные под ней последовательно виброгасящий модуль ВГМ 32, колонна фундамента КФ 33 и его нижняя плита НПФ 34 с грунтовой частью ГЧ 341.
Система автоматического контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата, согласно патентуемому изобретению, содержит гидравлический нивелир ГН 40 для мониторинга деформаций грунтовой части ГЧ 341 фундамента, снабженный электропреобразующими датчиками линейного перемещения ЛД 50. Датчики такого же типа ЛД 60, согласно патентуемому изобретению, дополнительно предусмотрены для мониторинга соответственно деформаций верхней плиты ВПФ 31. Все перечисленные электропреобразующие датчики линейного перемещения подключены к компьютеру К 70 для вычисления по заданной программе требуемого результата о смещении элементов фундамента ФО 30 и наличии или отсутствии расцентровки валопровода 10 турбоагрегата.
Промышленная применимость
Автоматическая система контроля состояния фундаментов опор турбоагрегата, согласно патентуемому изобретению, отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и на чертеже достаточно ясно для понимания и промышленной реализации соответствующими специалистами на основании современного уровня техники в области теплоэнергетики. Практическая реализация данного изобретения может быть проиллюстрирована на примере исследования состояния расцентровки валопровода газотурбинной установки ГТУ АЕ64.3А.
Для определения деформаций фундамента на начальной стадии выполнения работы были установлены реперные площадки (репера) для проведения ручных замеров. Измерение деформации грунтовой части фундамента опоры производилось путем высокоточного гидростатического нивелирования слева и справа от оси валопровода турбоустановки с помощью переносного гидроуровня модели 115-1 завода "Калибр" и компенсационного бака. Для определения деформаций верхней плиты фундамента была разработана, изготовлена и установлена автоматизированная система контроля. Обработка результатов измерений с расчетом положения фундаментов опор и изменения центровок валопровода как от ручных замеров, так и по данным мониторинга выполнялась с помощью специально разработанных алгоритмов и программных средств. Деформация линии валопровода в вертикальной плоскости от изменения положения верхней плиты фундамента и деформации статора определялась как полусумма перемещений реперов, расположенных в одной поперечной плоскости. По замерам изменения высоты блоков виброгасящего модуля строилось пространственное изменение положения верхней плиты фундамента в зависимости от базового замера. Смещение линии валопровода в горизонтальной плоскости определялось из соотношения:
где L - расстояние между реперами, Δу - разность перемещений реперов в одной поперечной плоскости, h - расстояние оси валопровода от верхней плиты фундамента. Для установления достоверности показаний автоматической системы контроля они были сверены с соответствующими показаниями ручных замеров.
1. Результаты замеров показали, что линия валопровода ГТУ весьма чувствительна к перераспределению опорных нагрузок верхней плиты фундамента на различных режимах работы ГТУ и при деформации фундамента. Оказалось, что суммарная деформация грунтовой части фундамента за период измерений незначительная и не препятствует эксплуатации ГТУ. На работающей ГТУ, вследствие неравномерного прогрева бетона, происходит пространственная деформация верхней плиты фундамента. Также выявлено смещение точек данной плиты от изменения реактивного момента, воздействующего на статор ГТУ, при взятии и изменении активной нагрузки электрогенератора. Суммарные деформации грунтовой части фундамента и его верхней плиты, выявленные в процессе испытаний, приводят к смещению фундаментов опор и к расцентровкам валопровода, величины которых могут превосходить монтажные допуски завода-изготовителя.