Автоматика та інформаційно-вимірювальна техніка
АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПЕРЕКОСУ ЕЛЕКТРОДІВ ЄМНІСНОГО СЕНСОРА БИТТЯ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ СТАНУ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ НА ЙОГО ФУНКЦІЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ
Ключові слова
генератор
ємнісний сенсор
функція перетворення
система моніторингу
Анотація
Досліджено вплив перекосу поверхні, на якій розташовані електроди (чутливі елементи) ємнісного сенсора биття, на його функцію перетворення. Сенсор биття призначений для використання в системах контролю та діагностики фактичного технічного стану потужних гідрогенераторів. Показано, що під час монтажу сенсори биття можуть бути встановлені з відхиленнями відносно нормалі до поверхні, яка контролюється, або в наслідок технологічних похибок поверхня сенсорів може бути розташована під деяким кутом відносно осі сенсора, також відхилення можуть виникати в наслідок вібраційних або інших впливів під час експлуатації агрегату. Зазначено, що найбільше на функцію перетворення ємнісного сенсора биття впиває відхилення площини розміщення електродів відносно нормалі до осі поверхні вала. Для оцінки впливу перекосу на функцію перетворення ємнісних сенсорів биття використано схему розрахунку та проведено моделювання в середовищі Comsol Multiphysics. Проведені дослідження дозволили отримати функції перетворення для ємнісних сенсорів биття з плоскопаралельними електродами за різних кутів перекосу поверхні розташування електродів. Наведено результати експериментальних досліджень, які підтвердили правильність прийнятих аналітичних положень та даних, отриманих як результат комп’ютерного моделювання. Результати аналізу отриманих функцій перетворення дозволили визначити, що перекіс впливає на значення інформативної складової ємності вихідної величини ємнісних сенсорів биття та призводить до зміщення графіка функції перетворення на адитивну складову.
Як цитувати
[1]
«АНАЛІЗ ВПЛИВУ ПЕРЕКОСУ ЕЛЕКТРОДІВ ЄМНІСНОГО СЕНСОРА БИТТЯ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ СТАНУ ГІДРОГЕНЕРАТОРІВ НА ЙОГО ФУНКЦІЮ ПЕРЕТВОРЕННЯ», Вісник ВПІ, вип. 4, с. 7–14, Сер 2024, doi: 10.31649/1997-9266-2024-175-4-7-14.
Посилання
V. I. Smirnov, Methods and means of functional diagnostics and control of technological processes based on electromagnetic sensors, Ulyanovsk State Technical University, 2001, p. 190.
L. Zhaohui, Y. Ai, and S. Huixuan, “Optimal maintenance information system of gezhouba hydro power plant,” in Proc. of the 2007 IEEE power engineering society general meeting, pp.1-5, Tampa, FL, USA, 23 July 2007, https://doi.org/10.1109/PES.2007.385722 .
Condition Management System for Hydro-Turbine Generators. An Application Guide. [Electronic resource]. Available: http://www.fr-eps.com/docs/Bently-Nevada-CMS-HydroTurbine-brochureEN.pdf .
Condition monitoring solutions for hydroelectric power generation. [Electronic resource]. Available: https://dam.bakerhughesds.com/m/65bbcaf2f9e27e6a/n original/BHCS13978Hydro_Brochure_R2-pdf.pdf .
Bently Nevada 3500 Series Machinery Monitoring System. [Electronic resource]. Available: https://www.instrumart.com/productsets/425/bently-nevada-3500-series-machinery-monitoring-system .
Bently Nevada 3500 Vibration Monitoring System. [Electronic resource]. Available: https://www.ge.com/content/dam/gepower-pgdp/global/en_US/documents/technical/upgrade-documents/GEA32070ABentlyNevada3500-US-R1-LR.pdf .
2300 Vibration Monitors. Product Datasheet.Bently Nevada Asset Condition Monitoring. [Electronic resource]. Available: https://www.instrumart.com/assets/2300-Datasheet.pdf .
Bently Nevada 2300 Vibration Monitor Series. [Electronic resource]. Available: http://www.shurhay.com/pdf/2300-fact-sheet-gea31447d.pdf .
R. B. Randall, Vibration signals from rotating and reciprocating machines. Vibration-based condition monitoring. New York, 289 p., 2011.
ISO 20816-1:2016. Mechanical vibration. Measurement and evaluation of machine vibration. Part 1: General guidelines ISO79. Released: 2016-11-30. ISO/TC 108/SC 2 Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied to machines, vehicles and structures, 2016.
C. Trivedi, M. J. Cervantes, and B. K. Gandhi, “Investigation of a high head francis turbine at runaway operating conditions,” Energies, vol. 9, p.149, 2016. https://doi.org/10.3390/en9030149 .
G. C. B. Junior, R. D. Machado, A. C. Neto, and M. F. Martini, “Experimental aspects in the vibration-based condition monitoring of large hydrogenerators,” International Journal of Rotating Machinery, vol. 1, 14 p, 2017. https://doi.org/10.1155/2017/1805051 .
A. S. Levytskyi, G. M. Fedorenko, and O. P. Gruboi, “Control of the state of powerful hydro and turbogenerators by means of capacitive measuring instruments of mechanical defects parameters,” Kyiv: IED NANU, 2011, 242 p.
V. I. Bryzgalov, and L. A. Gordon, Hydropower plant. Krasnojarsk: IPC KGTU, 2002.
B. A. Alekseev, Determining the status (diagnostics) of large hydro generators. ENAS, 2002, 144 p.
A. V. Beloglazov, Development of adaptive tools for fault diagnostics and strategies for servicing hydrogenerator. Novosibirsk, 2011.
ISO 7919-5:2005. Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts . Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants. Released: 2005-04. ISO/TC 108/SC 2 Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied to machines, vehicles and structures, 2005.
ISO 13381-1:2015. Condition monitoring and diagnostics of machines. Prognosics. Part 1: General guidelines. Released: 2015-09. ISO/TC 108/SC 5 Condition monitoring and diagnostics of machine systems, 2015.
K. Zhuang, S. Huang, X. Fu, and L. Chen, “Nonlinear hydraulic vibration modeling and dynamic analysis of hydro-turbine generator unit with multiple faults,” Energies, vol. 15, p. 3386, 2022. https://doi.org/ 10.3390/en15093386 .
I. Zaitsev, and V. Bereznychenko, “Condition monitoring and fault diagnosis systems of power generators with non-contact shaft runout electrocapacitive transducer,” in 2023 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek-2023), 7-10 Oct. 2024, Kharkiv, Ukraine. pp. 1-6, 10.1109/KhPIWeek61412.2023.10311584 .
R. J. Muhammad, and S. A. R. Khaled, “Vibration measurement of a rotating shaft using electrostatic sensor,” Int. J. Recent Technol. Eng., vol. 10, pp. 97-105, 2021.
I. Zaitsev, A. Levytskyi, and V. Bereznychenko “Hybrid diagnostics systems for power generators faults: systems design principle and shaft run-out sensors,” in Power systems research and operation: Selected problems, Kyrylenko O., Zharkin A. and other. Eds., Springer, 2021, pp. 71-98. https://doi.org/10.1007/978-3-030-82926-1_4 .
V. L. Gerike, Monitoring and diagnostics of the technical condition of machine units, KuzGTU, 1999, 230 p.
I. A. Glebov, V. V. Dombrovsky, A. A. Dukshtau, A. S. Paper, G. B. Pinsky, and E. V. Shkolnik, Hydrogenerators, Energoizdat, 368 p., 1982.
F. Rolim, A. Tetreault, and R. Marshall, “Air gap monitoring system key element to correctly diagnose generator problems,” in Proc. II ENAM, Belém city, Para state, Brazil, 9 p., 2004.
А. С. Левицький, Є. О. Зайцев, В. О. Березниченко, «Відносна та абсолютна радіальна вібрація вала вертикального гідроагрегата,» Гідроенергетика України, № 3-4, с. 36-39, 2019.
I. Zaitsev, A. Levytskyi, and V. Bereznychenko, “Analysis of the technological production defects influence on response function of shaft run-out sensor for generator fault diagnosis system,” in 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Lviv, Ukraine, 2021, pp. 435-438, https://doi.org/10.1109/UKRCON53503.2021.9575886 .
I. Zaitsev, “Shaft run-out optical remote sensing system for large generator fault diagnosis, ” in Ukraine International conference on electrical and computer engineering (UKRCON-2021), 26-28 August, 2019 Lviv, Ukraine. pp. 339-342. https://doi.org/ 10.1109/UKRCON53503.2021.9575432 .
I. O. Zaitsev, A. S. Levytskyi, A. I. Novik, V. O. Bereznychenko, and A. M. Smyrnova, “Research of a capacitive distance sensor to grounded surface,” Telecommunications and Radio Engineering, vol. 78(2), pp. 173-180, 2019, https://doi.org/10.1615/TelecomRadEng.v78.i2.80 .
