УДК 658.562+658.58

ПРИБОРНОЕ И РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФАЗОХРОНОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ.

В.С. Темнов, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Россия

Исследование работы циклических машин и механизмов фазохронометрическим методом актуально так как, наиболее распространенный амплитудный метод не обеспечивает необходимой точности, например, ввиду сильной зашумленности измеряемого параметра. Так, например, в случае турбогенератора ТЭЦ, непосредственное измерение с высокой точностью его режимных и конструктивных параметров с целью их оперативного контроля затруднено. В тоже время достигнута высокая точность измерений периодов вращения ротора турбогенератора. Для этой цели производится регистрация моментов времени, соответствующих повороту ротора на фиксированные углы (фазы рабочего цикла). Для регистрации пригодны высоко чувствительные и быстродействующие устройства: оптико-электронные, индукционные, автогенераторные датчики, преобразователи Холла, позволяющие получить выходные импульсы с длительностью фронтов 10^-7c и менее. Последующая схемотехническая обработка импульсов и запись получаемого сигнала в память компьютера позволяют получать хронограммы вращения ротора. Математическая обработка, в частности быстрое преобразование Фурье, дает спектры крутильных колебаний секций валопровода турбогенератора.

Для расчета получаемых частотных характеристик используется общая математическая модель турбогенератора и турбины. Турбогенератор ТВВ-320 в данной модели рассматривается как явнополюсная синхронная электрическая машина и для описания его работы применяются уравнения Парка-Горева. Четырехступенчатая паровая турбина ТП-250, которая осуществляет вращение ротора генератора, рассматривается как механическая многомассовая система. При этом её ступени (цилиндр высокого давления, два цилиндра среднего давления и цилиндр низкого давления) представляется дисками с упруго-вязкими связями. Программа, основанная на расчетноматематической модели и написанная в пакете MathCad, обеспечивает нахождение частотных характеристик турбоагрегата, моделировать вращение ротора и связь между вращением ротора (наблюдаемой величиной) и параметрами (как режимными, так и конструктивными) турбоагрегата в виде доступного регистрации фазохронометрического отклика.

Сопоставление расчетно-теоретических данных, полученных математическим моделированием, с опытными данными, полученными в результате обработки хронограмм реального турбоагрегата, позволяет определять изменение параметров турбоагрегата во времени. С применением современной вычислительной техники становится реальным оперативный измерительный фазо-хронометрический контроль.

Высокая точность регистрации моментов времени (фаз рабочего цикла) и, тем более, интервалов времени между ними позволяют регистрировать отклонения в работе турбоагрегата, в частности вследствие зарождающихся дефектов. Использование системы фазо-хронометрического контроля совместно с математической моделью турбоагрегата позволяет осуществлять его аварийной защиту, принимать решения о необходимости ремонта узлов, значения конструктивных параметров которых выходят за пределы допустимых. Применение встроенных систем фазо-хронометрического контроля на разных экземплярах однотипных турбоагрегатов открывает возможность как формирования обобщенных статистических данных по контролируемой группе изделий, так и индивидуального информационно-метрологического сопровождения каждого из них.