ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПРИЧИНЫ ВИБРАЦИИ ГИДРОАГРЕГАТОВ ГЭС

Мазкур тадқиқотда ГЭСреактив турбинали гидрогенераторларидасодир бўладиган физик жараёнлар кўрибчиқилган.Гидроагрегатнинг юқори вибрациясисабаблари келтирилган, қўзғатувчивибрация кучининг манбалари: механик,гидравлик ва электр турлари кўрсатилган.Гидроагрегатнинг юқоридаги тебраништурлари “Чирчиқ ГЭСлар каскади” филиалиГ-1 ГЭС-8 гидроагрегатининг капиталтаъмирдан олдинги тебраниш синовларинатижалари мисолида ёритилган Гидроагрегатнинг юқори вибрациясиавария ҳолатига, фойдали иш коэффициентининг пасайишига ва қўшимчаэнергия йўқотишларига олиб келишимумкинлиги назарий асосланган

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПРИЧИНЫ ВИБРАЦИИ ГИДРОАГРЕГАТОВ ГЭС

доцент Ташкентского государственного технического Одилжан НИЗАМОВ университета имени Ислама Каримова Начальник смены филиала АО Бахтиёр КЕНЖАЕВ «Узбекгидроэнерго» филиала «Каскада Ташкентских ГЭС»

Аннотация: В работе рассматриваются физические процессы, происходящие в гидрогенераторах с реактивной турбиной ГЭС. Приведены причины повышенной вибрации гидроагрегата, указаны виды источника возмущающей силы выбрации: механические, гидравлические и электрические. Согласно вышеприведенным видам вибрации гидроагрегата приведен пример результата вибрационных испытаний гидроагрегата Г-1 ГЭС-8 филиала «Каскад Чирчикских ГЭС» до капитального ремонта. Теоретически обоснована, что повышенная вибрация гидроагрегата может привести к аварийному состоянию, понижению КПД и дополнительным потерям энергии.

Ключевые слова: вибрация, эффективность, гидроагрегат, ротор, турбина, генератор, крестовина, небаланс, ось вала, рабочее колесо, дефект.

ГЭС ГИДРОАГРЕГАТЛАРИ ТЕБРАНИШИНИНГ ЮЗАГА КЕЛИШИ ВА САБАБЛАРИ Одилжон НИЗАМОВ Ислом Каримов номидаги Тошкент давлат техника университети доценти Бахтиёр КЕНЖАЕВ “Ўзбекгидроэнерго” АЖ “Тошкент ГЭСлар каскади” филиали смена бошлиғи

Аннотация: Мазкур тадқиқотда ГЭС реактив турбинали гидрогенераторларида содир бўладиган физик жараёнлар кўриб чиқилган. Гидроагрегатнинг юқори вибрацияси сабаблари келтирилган, қўзғатувчи вибрация кучининг манбалари: механик, гидравлик ва электр турлари кўрсатилган. Гидроагрегатнинг юқоридаги тебраниш турлари “Чирчиқ ГЭСлар каскади” филиали Г-1 ГЭС-8 гидроагрегатининг капитал таъмирдан олдинги тебраниш синовлари натижалари мисолида ёритилган.

EMERGENCE AND CAUSES OF VIBRATION IN HYDROELECTRIC POWER PLANT UNITS Odiljan NIZAMOV Associate Professor of Tashkent State Technical University named after Islam Karimov Bakhtiyor KENJAEV Shift Head of JSC “Uzbekgidroenergo” “Tashkent GES Cascade” Branch

Annotation: The work examines the physical processes occurring in hydropower plants with reactive turbines. The reasons for the increased vibration of the hydraulic unit are given, and the types of sources of disturbing vibration forces are indicated: mechanical, hydraulic, and electrical. Based on the above-mentioned types of vibration of the hydraulic unit, an example of the results of vibration tests of the G-1 GES-8 hydraulic unit of the “Chirchik GES Cascade” branch before major repairs is given.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 98 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024

Гидроагрегатнинг юқори вибрацияси авария ҳолатига, фойдали иш коэф­ фициентининг пасайишига ва қўшимча энергия йўқотишларига олиб келиши мумкинлиги назарий асосланган.

Калит сўзлар: вибрация, самарадорлик, гидроагрегат, ротор, турбина, генератор, крестовина, нобаланс, вал ўқи, ишчи ғилдирак, дефект.

It has been theoretically proven that increased vibration of the hydraulic unit can lead to an emergency, reduced efficiency, and additional energy losses.

Key words: vibration, efficiency, buildings, hydraulic unit, rotor, turbine, generator, crosspiece, imbalance, shaft axis, impeller, parts, defect, crosspiece, defectty.

Гидроэнергетика составляет весомую часть общей энергетической системы и относится к возобновляемым источникам энергии. Надёжность работы гидроэнергетического оборудования ГЭС в значительной степени определяется его вибрационным состоянием. Повышенная вибрация, являясь объективным показателем имеющихся дефектов, приводит к ускоренному износу и выходу из строя ответственных элементов и узлов. Повышение эффективности современных гидроэлектростанций, возможно главным образом за счет снижения капитальных затрат и улучшения энергетических качеств оборудования и гидроэлектростанций в целом. Для повышения эффективности гидроэлектрических станций, существенное значение имеют применение рациональных компоновок зданий ГЭС и придание элементам проточной части оптимальных очертаний и размеров. Но для достижения эффективности ГЭС требуется уменьшение вибрационного явления агрегата гидроэлектростанции. Здание ГЭС рассматривается как совместно с его подводящими и отводящими руслами. Турбинный блок является основной частью здания, предназначенный для размещения гидроагрегатов, вспомогательного оборудования, проточной части турбин и водосбросов. В процессе работы гидроагрегата наблюдается ослабление соединений в местах крепления лап верхней крестовины, в соединениях нижней крестовины, в креплениях полюсов ротора генератора, лопастей рабочего колеса поворотнолопастных турбин и др. Вибрация по этой причине выявляется чаще всего после некоторого времени работы агрегата под нагрузкой. Устранение вибрации в таких случаях производится повторным затягиванием болтовых соединений агрегата либо увеличением жесткости конструкции соответствующих деталей. Одной из частых причин повышенной вибрации является небаланс или неуравновешенность ротора агрегата. Наличие в этом случае в роторе генератора или в рабочем колесе турбины неуравновешенной массы создает при вращении центробежную силу, которая и вызывает вибрацию ротора агрегата. Наличие или отсутствие вибрации гидроагрегата определяет возможность длительной надежной работы агрегата и является одним из основных качественных показателей его конструкции, технологии изготовления и выполнения монтажных работ. Повышенная вибрация гидроагрегата может привести к аварийному состоянию, понижению КПД

PRINT ISSN 3060-4672 O‘ZBEKGIDROENERGETIKA

VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER

и дополнительным потерям энергии. Поэтому, когда вибрация агрегата превышает допустимую величину, должны быть установлены и устранены причины повышенной вибрации. Причины повышенной вибрации гидроагрегата в зависимости от источника возмущающей силы могут быть разделены на три вида: механические, гидравлические и электрические. К механическим причинам относятся: - небаланс ротора генератора и рабочего колеса турбины; - неправильное состояние и положение оси вала гидроагрегата; - неполадки в подшипниковых узлах; - слабое крепление опорных деталей агрегата или их недостаточная жесткость; - задевание вращающихся деталей агрегата о неподвижные. Гидравлическими причинами являются: - гидравлический небаланс рабочего колеса; - неправильность высотного положения рабочего колеса радиально осевой турбины относительно направляющего аппарата; - неправильно установленная комбинаторная зависимость в поворотно лопастных турбинах; - работа турбины в кавитационных режимах. Электрические причины вибрации агрегата заключаются обычно в неравномерности притяжения ротора к статору (электромагнитный небаланс), вызываемые в основном: - неравномерностью воздушного зазора генератора, возбудителя и подвозбудителя; - овальностью формы ротора генератора; - замыканием витков обмотки полюсов ротора. Измерение вибрации гидроагрегата производится в следующих местах: - у вертикальных агрегатов - на нижней и верхней крестовинах в двух горизонтальных взаимно перпендикулярных и вертикальном направлениях, а у турбинного подшипника – только в горизонтальном и вертикальном направлениях, расположенных в одной вертикальной плоскости; - у горизонтальных агрегатов – на всех опорных подшипниках в вертикальном, осевом и поперечном направлениях; у генераторов - на полках корпуса статора; - у всех гидроагрегатов – на полу машинного здания, перекрытиях отсасывающей трубы и других наиболее подверженных вибрации местах. Роторы же генераторов на заводе не балансируются. Сборка роторов на монтажной площадке не всегда может обеспечить достаточную уравновешенность массы ротора. Поэтому причиной, вызывающей повышенную вибрацию агрегата, является, как правило, неуравновешенность ротора генератора. Эта неуравновешенность устраняется балансировкой ротора на вращающемся агрегате. Согласно вышеприведенным видам вибрации гидроагрегата приведем пример результатов вибрационных испытаний гидроагрегата Г-1 ГЭС-8 филиала «Каскад Чирчикских ГЭС» до капитального ремонта.

O‘ZBEKGIDROENERGETIKA PRINT ISSN 3060-4672 100 УЗБЕKГИДРОЭНЕРГЕТИКА UZBEKHYDROPOWER VOLUME 6 | ISSUE 3 | 2024

Результаты вибрационных испытаний показали, что во всех эксплуатационных режимах гидроагрегат в вибрационном отношении работал устойчиво, при этом уровень вибрации на нижней крестовине не превышал 70 мкм, на стальных конструкциях статора гидрогенератора 10 мкм, на корпусе турбинного подшипника 40 мкм, на крышке гидротурбины 17 мкм (при нормативном допуске 150 мкм). Во всех эксплуатационных режимах величина биения вала так же имеет устойчивый характер и не превышает: в зоне колец ротора 0,25 мм, в зоне турбинного подшипника 0,2 мм (при монтажном допуске 0,4 мм). При этом гидроагрегат по эксплуатационным параметрам стабильно отработал в межремонтный период эксплуатации 5 лет, что свидетельствует о наличии достаточного эксплуатационного ресурса, необходимого для дальнейшей эксплуатации гидроагрегата, т.е. выполнение капитального ремонта, при необходимости, допускается перенести на 2025 г. Вывод. 1. Анализ результатов вибрационных испытаний показал, что в диапа­ зоне нагрузок Р=5,0-18,0 МВт гидроагрегат в вибрационном отношении работает устойчиво. При этом размах вибрации опорных конструкций агрегата и величина биения вала в зоне направляющих подшипников значительно ниже допустимых пределов. 2. Во всех эксплуатационных режимах работы гидроагрегата на стальных конструкциях статора гидрогенератора зафиксирован низкий уровень вибрации, что свидетельствует о его хорошем механическом и вибрационном состоянии стальных конструкций статора и ротора генератора. При этом, дефектов, влияющих на вибрационное состояние стальных конструкций статора гидрогенератора, не выявлено. В связи с этим, можно сделать заключение, что технические мероприятия, проведенные в период капитального ремонта по устранению выявленных дефектов приводящих к повышенной вибрации опорных конструкций агрегата и к перегреву сегментов подпятника, в целом дали положительный результат, что позволило существенно увеличить эксплуатационную надежность гидроагрегата в целом.