Опытная эксплуатация общепромышленной версии БДСК на автономной газотурбинной электроэнергетической установке мощностью до 7 МВт

Д.В. Грищенко, Н.В. Капустин, В.В. Федорищев. 

 

Опытная эксплуатация общепромышленного прототипа БДСК проводится на сложной для диагностики газотурбинной энергетической установке, состоящей из высокооборотного газотурбинного двигателя, понижающего обороты планетарного редуктора и четырехполюсного генератора электроэнергии.

Схема установки с расстановкой датчиков вибрации и тока приведена на рис.1.

 

 

Рис.1. Схема установки. Слева направо указаны: силовая турбина, компрессор (между ними – камера сгорания), планетарный редуктор с вращающейся короной, и трехфазный электрогенератор. Централизованная смазка агрегата обеспечивается масляным насосом с зубчатым приводом от редуктора.

Частота вращения двигателя – 252,5 Гц,

Частота вращения генератора – 25Гц

Энергетическая установка обеспечивает электроснабжение крупного предприятия и расположена в отдельном помещении, см. рис. 2

Рис.2. Помещение с выгородкой для энергетической установки

Имеется доступ к основным агрегатам установки, позволяющий на первых этапах эксплуатации проводить ее диагностику переносными приборами, см. рис. 3-6 , поэтому на начальном этапе эксплуатации из стационарных средств контроля использовалась только штатная система вибрационного мониторинга. Решение установить стационарную систему диагностики принято заказчиком только после первой аварийной остановки агрегата с отказом редуктора

Рис.3 Компрессор

 

Рис.4. Редуктор с пусковым электродвигателем

 

Рис.5. Масляный насос

Рис.6. Синхронный генератор промышленной частоты 50Гц

В состав БДСК входят четыре измерительных блока (БАЭС), подключенные по измерительной сети к компьютеру с программой мониторинга состояния и оперативной диагностики (ОДА). Количество датчиков вибрации – 15 (4 на двигателе, 4 на редукторе 6 на генераторе и один на масляном насосе), датчиков тока – один (контроль тока возбудителя).

Все точки измерения отображаются на мнемосхеме, выведенной на экран компьютера (рис.7) с цветовым отображением состояния по каждой точке контроля:

Зеленый цвет – норма

Желтый цвет – предупреждение

Красный цвет  - опасное состояние (опасность)

Красный мигающий – требуется вывод из эксплуатации (останов)

Синий – отказ измерительного тракта

 

Рис.7. Мнемосхема энергетической установки со всеми точками контроля для обслуживающего установку персонала. Текстовая информация для персонала периодически отображает следующие группы текущих показателей:

Текущее состояние, Данные контроля, Данные диагностики, Тренды состояния (прогноз), Рекомендации. Последние результаты периодического самоконтроля системы.

Кроме измерительной сети компьютер с программой диагностики подключен к информационной сети. По этой сети организована связь системы мониторинга состояния диагностики с рабочим местом диагноста, т.е. с удаленным компьютером, позволяющим принимать и анализировать данные, получаемые и хранимые в программе диагностики.

Для анализа доступны первичные данные измерений, база данных с накапливаемыми параметрами диагностических сигналов, промежуточные результаты их обработки, а также результаты диагностики и прогноз состояния энергетической установки и ее отдельных узлов.

На рис.8 приведено одно из окон программы с промежуточными данными анализа узкополосных спектров вибрации, доступных для просмотра и анализа с рабочего места диагноста.

Рис.8. Одно из группы окон программы анализа промежуточных данных (узкополосных спектров вибрации) в системе мониторинга состояния и диагностики, доступных с рабочего места диагноста

 

Для рассматриваемой энергетической установки был разработан индивидуальный диагностический модуль, позволяющий выявлять следующие группы дефектов:

• дисбаланс ротора двигателя и генератора,
• несоосность генератора и редуктора,
• дефекты подшипников двигателя,
• дефекты подшипников редуктора,
• дефекты подшипников генератора,
• дефекты проточной части компрессора и турбины,
• дефекты солнечной шестерни, сателлитов и короны редуктора,
• дефекты электромагнитной системы генератора,
• дефекты зубчатого привода масляного насоса,
• дефекты масляного насоса.

За первый месяц эксплуатации системы мониторинга состояния и диагностики изменений состояния, представляющих потенциальную опасность для эксплуатации энергетической установки, не обнаружено. В то же время обнаружены незначительные монотонные изменения ряда параметров, отвечающих за состояние сателлитов редуктора, а также за несоосность генератора и короны.