Наши услуги
Дата публикации: 22.07.2022
Время прочтения:
Ключевые слова:
Многим из нас приходилось, ввиду отсутствия доступности к электросети, приобретать и использовать для получения электричества дизель (бензиновый, газовый) генератор, то есть, по-научному, электрическую машину. Вал турбины соединен (напрямую или через редуктор) с ротором генератора. Создать конструкцию без применения подшипников не удастся. Даже в генераторах небольшой мощности (5-50 кВт) после определенного срока эксплуатации рекомендуется замена подшипников. Что же с ними происходит?
Факторы, снижающие срок службы подшипника
Предположим, что конструктивно правильно выбраны и тип подшипника (упорный, скольжения, качения и т.д.), и допустимые механические нагрузки, и самая качественная антифрикционная смазка. Все равно, наиболее частой причиной отказа генератора становится проявление со временем несоосности (а то и клина) подшипника. Оказывается, на работоспособность детали, кроме механических нагрузок, влияет переменное электромагнитное поле.
Почему вырабатываемое электричество влияет на элементы конструкции
Возникающие паразитные токи ищут «лазейки», для них не предусмотренные, то есть, по законам физики образуют электрический контур, где корпус подшипника выступает проводником. Сразу оговоримся, что по величине эти токи невелики, и на общую производительность генератора почти не влияют. Приведем основные причины появления контурных токов. Иллюстрации станут более понятными, если вспомнить, что при пересечении магнитного поля проводником в последнем, во время движения, возникает ЭДС (то есть, ток).
Экспериментально, на основании анализа проводимых ремонтно-восстановительных работ турбин различной мощности, обозначились ошибки, которых нельзя допускать при сборке. Основных – две.
Несимметричность сердечника статора
Пульсация магнитного потока из-за несимметрии статора
При вращении ротора образующееся электромагнитное поле имеет пульсирующий характер, за счет чего возникают паразитные токи. Они создают контур, включающий вал, подшипники и корпус (кратчайший путь на «землю»).
Намагниченность вала генератора
При вращении намагниченного (что случается после некоторого отработанного генератором времени) вала проявляется эффект униполярного генератора, причем именно в местах установки подшипников. Контурный ток проходит между зонами контакта (скольжения) отдельно взятого подшипника.
Паразитные контурные токи
Как и положено, ток идет по пути с наименьшим сопротивлением. Специалисты компании «ЮВТЕК» на основании диагностики электромагнитного состояния турбоагрегатов собрали статистические данные и оформили в виде графика, из которого можно сделать вывод о том, что от позиции подшипника относительно генератора зависит величина индуцированного в нем напряжения.
В результате дополнительных исследований поведения подшипников в турбоагрегатах после длительного срока их эксплуатации было сделано заключение о том, что электроэрозионные повреждения металла носят активно-емкостной характер. В виде конденсатора выступает конструкция: вкладыш подшипника – смазка – вал. Емкость относительно невелика, порядка 10-30 nF (для турбин мощностью 60-300 МВт), и емкостное сопротивление по высшей гармонике находится в пределах 100-500 кОм.
Пробой масляной пленки может произойти при достаточно высоком напряжении, составляющем 20-25В или при перекосе самого подшипника, когда появляются зоны с чрезмерно тонким (относительно нормы) слоем смазки. В этом случае для пробоя потребуется 5-7В.
Полностью избавиться от появления контурных токов в конструкции, содержащей генератор – задача почти нереальная. Найдено оптимальное решение: подстуловая изоляция подшипника, на котором может возникнуть максимальное напряжение, то есть прервать контур.
Пути замыкания апериодических контурных токов
Выводы
Величина возникающих паразитных токов в собранном по всем нормативам турбоагрегате невелика, может достигать значения в несколько миллиампер, и никак не влияет на эксплуатацию. Но стоит допустить при изготовлении генератора малейшее отклонение размеров, нарушить симметрию при фиксации положения ротора или не проверить намагниченность вала при регламентном обслуживании агрегата – контурные токи вполне могут снизить ресурс.
