"Eksploatacja i diagnostyka maszyn elektrycznych i transformatorów"

Spis treści

OD AUTORÓW 12

1. EKSPLOATACJA MASZYN I TRANSFORMATORÓW 18

1.1. Rodzaje eksploatacji 20

1.2. Czas życia maszyn i transformatorów oraz ich podział 27

1.3. Awaryjność w przemyśle i energetyce 30

1.3.1. Wskaźniki niezawodnościowe i eksploatacyjne krajowych bloków energetycznych 30

1.3.2. Analiza awaryjności maszyn w krajowych elektrowniach 32

1.3.3. Awaryjność maszyn potrzeb własnych 38

1.4. Cyberbezpieczeństwo przemysłowe 40

1.5. Utrzymanie ruchu maszyn i urządzeń 46

Literatura do rozdziału pierwszego 48

2. DIAGNOSTYKA MASZYN I URZĄDZEŃ – UWAGI OGÓLNE 52

2.1. Diagnostyka techniczna maszyn 53

2.2. Symptomy uszkodzeń – zagadnienia ogólne 56

2.3. Diagnostyka eksploatacyjna w przemyśle i energetyce 58

2.4. Podstawy badań diagnostycznych 64

2.5. Analiza sygnałów diagnostycznych – zagadnienia wybrane 69

2.6. Elementy analizy sygnałów 69

2.6.1. Sygnały zdeterminowane 70

2.6.2. Sygnały losowe 77

2.6.3. Identyfikacja sygnałów 78

2.7. Czujniki pomiarowe w diagnostyce 80

2.7.1. Czujniki do pomiarów drgań bezwzględnych 80

2.7.2. Czujniki do pomiarów drgań względnych 87

2.7.3. Czujniki do pomiarów prądu 92

2.7.4. Czujniki do pomiarów temperatury 100

2.7.5. Czujniki do pomiarów wyładowań niezupełnych 105

2.7.6. Czujniki do pomiarów akustycznych 118

2.8. Aparatura pomiarowa 121

2.8.1. Aparatura do pomiarów i analizy sygnału napięciowego, prądowego, drganiowego, akustycznego i temperatury 121

2.8.2. Aparatura do pomiarów stanu izolacji uzwojeń off-line 131

2.8.3. Aparatura do badań pakietu i stanu zaklinowania 146

2.8.4. Aparatura do pomiarów ustawienia zespołów maszynowych 149

2.9. Diagnostyka off-line 155

2.9.1. Stanowisko pomiarowe na stacji prób 155

2.10. Diagnostyka on-line (monitoring) 160

2.11. Jednolity system nadzoru maszyn w przedsiębiorstwie 160

Literatura do rozdziału drugiego 164

3. FUNDAMENTY I KONSTRUKCJE WSPORCZE, USTAWIANIE MASZYN 174

3.1. Uwagi ogólne 175

3.2. Kryteria formalne szkodliwego oddziaływania drgań 178

3.3. Rezonanse 180

3.3.1. Drgania swobodne 180

3.3.2. Drgania wymuszone 184

3.3.3. Badania własne 188

3.4. Wizualizacja drgań jako użyteczna technika diagnozowania 190

3.5. Ocena wizualna fundamentów 195

3.6. Ustawianie zespołów maszynowych 196

3.6.1. Uwagi ogólne 196

3.6.2. Nieosiowość w układach napędowych 199

3.6.3. Wpływ fundamentu na rozosiowanie 202

3.6.4. Temperatura jako czynnik wpływający na prawidłowość osiowania 204

3.6.5. Sprzęgła – wpływ na dokładność osiowania 206

3.6.6. Dopuszczalne odchyłki osiowania 208

3.6.7. Metody pomiaru osiowości 209

3.6.8. Wykrywanie niecentryczności zespołu maszynowego w sygnale prądowym 213

3.6.9. Przykłady pomiarów diagnostycznych 215

Literatura do rozdziału trzeciego 216

4. DIAGNOSTYKA DRGANIOWA MASZYN I ZESPOŁÓW MASZYNOWYCH 219

4.1. Niewywaga, uwagi ogólne 220

4.2. Przyczyny niewywagi, rodzaje niewywagi 225

4.3. Metody wyważania wirników sztywnych 236

4.3.1. Wyważanie jednopłaszczyznowe 237

4.3.2. Wyważanie dwupłaszczyznowe 241

4.3.3. Wyważanie on-line 242

4.4. Metoda wyważania wirników gibkich 244

4.5. Luzy 249

4.6. Wygięty wał 251

4.7. Krzywy wał 252

4.8. Przycieranie 253

4.9. Uszkodzenia łożysk tocznych i ich przyczyny 253

4.10. Diagnostyka łożysk tocznych 260

4.10.1. Wykorzystanie amplitudowych dyskryminant bezwymiarowych procesów wibroakustycznych 261

4.10.2. Metoda SPM (ang. shock pulse method) 263

4.10.3. Wykorzystanie wytycznych producenta 266

4.10.4. Metoda detekcji obwiedni 267

4.10.5. Monitoring łożysk tocznych w przemyśle 283

4.11. Łożyska ślizgowe w silnikach 285

4.11.1. Uszkodzenia i zakłócenia w pracy łożysk ślizgowych 287

4.11.2. Diagnostyka łożysk ślizgowych w silnikach 290

Literatura do rozdziału czwartego 296

5. DIAGNOSTYKA UZWOJEŃ 302

5.1. Wstęp 302

5.2. Pomiar rezystancji uzwojeń 303

5.2.1. Metodyka pomiaru 303

5.2.2. Przebiegi nieustalone 305

5.3. Badanie układów izolacyjnych uzwojeń napięciem przemiennym 312

5.3.1. Informacje ogólne 312

5.4. Diagnostyka izolacji uzwojenia napięciem stałym 320

5.4.1. Nazwa metody 320

5.4.2. Diagnostyka izolacji uzwojeń napięciem stałym 320

5.4.3. Postępująca w czasie degradacja układu izolacyjnego maszyn 330

5.4.4. Metoda na podstawie pomiarów PI, C, SV, DD – test Meggera 332

5.4.5. Diagnostyka izolacji zwojowej 337

5.5. Badanie wyładowań niezupełnych w izolacji uzwojeń 343

5.5.1. Zjawisko wyładowań niezupełnych 343

5.5.2. Badanie wyładowań niezupełnych off-line 345

5.5.3. Badanie wyładowań niezupełnych on-line 349

5.6. Porównanie metod diagnostycznych: napięciem stałym i wyładowań niezupełnych 365

5.6.1. Badane maszyny elektryczne 365

5.6.2. Wyniki badań wyładowań niezupełnych off-line 366

5.6.3. Wyniki badań diagnostycznych izolacji napięciem stałym 368

Literatura do rozdziału piątego 371

6. TRANSFORMATORY 374

6.1. Wstęp 374

6.2. Pomiary podstawowe 375

6.2.1. Sprawdzenie poprawności oznaczeń 375

6.2.2. Charakterystyki stanu jałowego 377

6.2.3. Charakterystyki stanu zwarcia 378

6.2.4. Schemat zastępczy i moc rozpraszana w transformatorze 379

6.3. Oddziaływanie przepięć na układ izolacyjny transformatora 381

6.2.5. Próba izolacji napięciem udarowym 381

6.3.1. Rozkład fali napięciowej na uzwojeniu transformatora 381

6.4. Pomiar parametrów układu izolacyjnego transformatora 387

6.4.1. Metodyka realizacji pomiarów 388

6.4.2. Przykład pomiarowy 389

6.5. Diagnostyka transformatorów 395

6.5.1. Diagnostyka off-line oparta na badaniach okresowych oleju 395

6.5.2. Diagnostyka transformatora na podstawie parametrów układu izolacyjnego 401

6.6. Diagnostyka przełącznika zaczepów 407

6.7. Diagnostyka izolatorów przepustowych 409

6.7.1. Budowa izolatora przepustowego typu OPI 409

6.7.2. Elektryczny schemat zastępczy izolatora przepustowego 410

6.7.3. Jak dochodzi do zwarcia w izolatorze przepustowym 412

6.7.4. Diagnostyka izolatorów przepustowych 414

6.8. Pomiar drgań i hałasu transformatora 418

6.9. Przykładowe awarie transformatorów w eksploatacji 419

6.9.1. Awaria transformatora blokowego 419

6.9.2. Awaria transformatora sieciowego 425

6.9.3. Awaria transformatora hutniczego 432

Literatura do rozdziału szóstego 437

7. MASZYNY INDUKCYJNE 439

7.1. Eksploatacja silników indukcyjnych 439

7.2. Warunki eksploatacji silników indukcyjnych i ich wpływ na uszkodzenia 440

7.2.1. Rozruch silników indukcyjnych pierścieniowych 441

7.2.2. Rozruchy bezpośrednie silników indukcyjnych klatkowych 445

7.2.3. Wpływ uszkodzonych prętów wirnika na charakterystykę mechaniczną silnika 450

7.2.4. Wpływ niesymetrii wirnika na drgania silnika 451

7.3. Charakterystyczne zaburzenia i awarie silników indukcyjnych 452

7.3.1. Rozruch przerywany 453

7.3.2. Wpływ warunków eksploatacji na uszkodzenie uzwojenia klatkowego 455

7.3.3. Statystyka uszkodzeń silników indukcyjnych 457

7.4. Diagnostyka uzwojenia klatkowego wirnika 459

7.4.1. Diagnostyka na podstawie zarejestrowanego prądu rozruchowego silnika 460

7.4.2. Diagnostyka na podstawie zarejestrowanego prądu obciążenia 462

7.4.3. Diagnostyka na podstawie analizy harmonicznej drgań 473

7.4.4. Diagnozowanie uzwojenia klatkowego przy wyjętym wirniku 473

7.5. Diagnostyka niesymetrii szczeliny powietrznej pomiędzy stojanem a wirnikiem 474

7.6. Prądy łożyskowe 479

7.7. Zapobieganie prądom łożyskowym 486

Literatura do rozdziału siódmego 488

8. MASZYNY SYNCHRONICZNE 490

8.1. Wstęp 490

8.2. Schemat zastępczy i parametry maszyny synchronicznej 491

8.3. Reaktancje synchroniczne i elektromagnetyczne stałe czasowe w stanach nieustalonych 493

8.4. Zasady poprawnej eksploatacji maszyn synchronicznych 496

8.4.1. Opis stref eksploatacji maszyn synchronicznych 496

8.4.2. Przykładowa instrukcja stanowiskowa hydrogeneratora 498

8.5. Diagnostyka i ocena stanu technicznego generatora 499

8.5.1. Diagnostyka uzwojenia i rdzenia stojana generatora 500

8.5.2. Diagnostyka uzwojenia wirnika 500

8.6. Diagnostyka wirników silników synchronicznych 502

8.5.3. Diagnostyka pierścieni ślizgowych i szczotek 502

8.7. Charakterystyczne zaburzenia i stany awaryjne 507

8.8. Awaria wyłącznika– awaria bloku elektroenergetycznego 509

8.9. Awaria układu elektromechanicznego z silnikiem synchronicznym 512

Literatura do rozdziału ósmego 513

9. MASZYNY KOMUTATOROWE PRĄDU STAŁEGO 514

9.1. Problemy eksploatacyjne maszyn prądu stałego 514

9.1.1. Komutacja prądu twornika 514

9.1.2. Przyczyny iskrzenia szczotek 516

9.2. Ustawienie szczotek w strefie neutralnej 518

9.3. Badanie stabilności kontaktu ślizgowego szczotki z komutatorem 522

9.4. Symetria elektryczna i magnetyczna 523

9.5. Sprawdzenie obwodu magnetycznego biegunów komutacyjnych 527

9.5.1. Strefa komutacji beziskrowej 527

9.5.2. Charakterystyka zwarcia I = f(Ib) przy If = 0 529

9.5.3. Korekta parametrów biegunów komutacyjnych 530

9.5.4. Bocznikowanie uzwojenia B1C2 indukcyjnością 532

9.5.5. Ocena właściwości komutacyjnych szczotek 534

9.6. Komutacja w silnikach prądu stałego pracujących przy odwzbudzeniu 535

9.7. Zabezpieczenie silników prądu stałego 539

9.8. Diagnostyka on-line iskrzenia szczotek w maszynach prądu stałego 548

9.9. Czynniki determinujące iskrzenie szczotek przy komutacji prądu pulsującego 549

9.10. Połączenie uzwojenia wirnika z komutatorem –chorągiewki 555

9.11. Uszkodzenia mechaniczne osadzenia pakietu blach wirnika 561

Literatura do rozdziału dziewiątego 564

10. ORGANIZACJA SŁUŻB DIAGNOSTYCZNYCH W PRZEMYŚLE I ENERGETYCE 565

10.1. Zadania służb diagnostycznych 565

10.2. Miejsce służb diagnostycznych w strukturach przedsiębiorstwa 566

10.3. Liczebność służb diagnostycznych 568

10.4. Wyposażenie Laboratorium Diagnostyki Maszyn 568

Literatura do rozdziału dziesiątego 570

11. UWAGI KOŃCOWE 572