Статья посвящена расчетно-экспериментальному исследованию вибрационного состояния элементов торцевых зон статоров мощных турбогенераторов. В связи с особенностями конструкции и условиями работы при совместном воздействии температурных и нестационарных электромагнитных полей, конструктивные элементы торцевых зон статоров мощных турбогенераторов подвержены вибрации. Чрезмерные уровни вибрации в конструкции ведут к возникновению усталостных трещин в вибронагруженных элементах и выходу их из строя с последующим остановом генератора и, как следствие, целого энергоблока. В связи с этим создание надежно работающей электрической машины является важной и актуальной научно- технической задачей. Для решения подобных задач в настоящее время активно применяются различные расчетные и экспериментальные методики, которые зачастую используются независимо друг от друга. Особенностью настоящей работы является совместное использование современных расчетных и экспериментальных методов для решения задачи по обеспечению вибронадежности элементов торцевых зон статоров мощных турбогенераторов. Рассмотрены вопросы вибрационной диагностики статоров турбогенераторов методом ударных импульсов с целью повышения вибрационной надежности. Выполнено численное моделирование импульсного динамического воздействия на модель выводного конца мощного турбогенератора. Модель состоит из шинодержателя, жестко закрепленного по основанию элемента нажимной плиты, и выводного конца c композитной изоляцией. Физико- механические свойства изоляции приняты в соответствии с результатами расчетно-экспериментальных исследований. Результаты расчетных исследований позволили определить зависимости регистрируемых откликов от места и длительности удара, а также выбрать точку приложения импульса в зависимости от формы колебаний. Разработаны рекомендации по проведению вибрационной диагностики методом ударных импульсов на примере выводных шин статоров турбогенераторов, позволяющие увеличить уровень получаемых сигналов и повысить вероятность обнаружения всех форм колебаний в требуемом диапазоне частот.
The present work is devoted to the calculation and experimental study of the vibrational state of the stator end zone elements at high-power turbogenerators. Due to the design features and operating conditions under the combined effect of temperature and non-stationary electromagnetic fields, the structural elements of the stator end zones at powerful turbo generators are subject to vibration. Excessive levels of the structure vibration lead to the appearance of fatigue cracks in the vibration-loaded elements and their subsequent failure, leading to the stop of the generator and, as a consequence, the whole power unit. In this regard, the creation of a reliable electric machine is an important and urgent scientific and technical task. To solve such problems, various computational and experimental methods are being actively used at present, which are often used independently of each other. A feature of this work is the joint use of modern design and experimental methods for solving the problem of ensuring vibrational reliability of the end zone elements of stators at powerful turbo-generators. The paper considers the use of the method of shock impulses for vibration diagnostics of turbogenerator stators, in order to increase the vibrational reliability. Numerical simulation of the impulse dynamic impact on the end winding element of a powerful turbogenerator is performed. The model comprises a bus holder rigidly fixed on the base of the pressure plate, and an output end with composite insulation. The physical and mechanical properties of insulations are assumed according to results of design and experimental studies. The results of computation studies have made it possible to determine the dependencies of the recorded responses on the location and duration of the impact, and also to select the point of pulse application, depending on the shape of the oscillations. Recommendations for conducting vibration diagnostics by shock pulses have been developed on the example of output busbars of turbo generator stators, which allow to increase the level of received signals and the probability of detecting all forms of oscillations in the required frequency range.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.