Розроблено методику контролю технічного стану конструктивних елементів ротора турбогенератора у процесі діагностування його з використанням електроімпульсного методу. Внаслідок математичного моделювання перехідних процесів і за даними експериментальних досліджень, виконаних на роторі турбогенератора ТГВ-200М у процесі його виготовлення, встановлено критерії класифікації пошкоджень клинової системи та бандажних кілець у вигляді лінійних вирішальних функцій та на їх основі розроблено методику діагностування конструктивних елементів ротора турбогенератора.

  Скачати повний текст

Запропоновано математичну модель електростанції (ЕС), яка базується на повних диференціальних рівняннях елементів і дозволяє одержувати миттєві значення величин. Наведено методику та проведено розрахунок параметрів схем заміщення турбогенераторів з обмеженою кількістю демпферних контурів ротора. Виконано розрахунки симетричних і несиметричних коротких замикань (КЗ) для схем Вуглегірської та Зуївської ТЕС. Визначено межі динамічної стійкості генераторів даних ЕС за різних рівнів частоти в енергосистемі. Виявлено, що за тривалих КЗ певної відстані типовий струмовий захист від зовнішніх симетричних КЗ із блокуванням мінімальної напруги виявляється непрацездатним для генераторів з системами самозбудження. Встановлено, що коли КЗ на відхідних від шин ЕС приєднаннях вимикаються з великими витримками часу, генератори переходять в асинхронний режим роботи, що не враховується у разі вибору установок їх резервних захистів. Запропоновано шляхи удосконалення даних захистів. Розроблено методику подання у перехідних режимах миттєвих значень несинусоїдальних фазних струмів у вигляді аперіодичної складової, а також складових прямої, зворотної та нульової послідовностей. Адекватність математичної моделі підтверджено задовільним збігом результатів моделювання з реальними осцилограмами, зафіксованими під час КЗ на Вуглегірській ТЕС.

  Скачати повний текст

Запропоновано моделі автотрансформатора, трифазного трансформатора та синхронного турбогенератора з використанням диференційних магнетних і електромагнетних параметрів на підставі геометричних і фізичних параметрів, з апроксимацією магнетних систем планарним колом. Для аналізу усталених режимів розроблено математичні моделі прискореного пошуку шляхом розв'язання крайової задачі з періодичними умовами. У запропонованих моделях пришвидшеного пошуку усталених режимів обчислення фундаментальної матриці здійснено аналітичним і числовим методом. Розроблено цифрові моделі елементів системи електропередачі впроваджено в діалоговий автоматизований комплекс аналізу режимів електроенергетичних систем ДАКАР.

  Скачати повний текст

В дисертації на основі розрахунків на математичних моделях усталених та перехідних режимів асинхронізованого генератора отримані аналітичні залежності параметрів режимів енергоблоку від режиму роботи генератора, характеристики залежностей рівнів струмів короткого замикання від часу та зовнішнього опору. Запропоновано обгрунтовані конструктивні рішення для забезпечення незалежності рівня напруги на власних потребах блоку від режиму роботи генератора. В результаті фізичного моделювання асинхронізованого генератора підтверджені основні результати, що отримані шляхом математичного моделювання.

  Скачати повний текст

Розглянуто випадки пошкоджень конструкційних матеріалів системи турбіна-турбогенератор і встановлено визначальні елементи, які обмежують ресурс турбоагрегату. Виявлено закономірності зміни структури та властивостей теплостійких сталей турбоагрегату під час тривалої експлуатації. Простежено зміни швидкості росту тріщин у корпусних виливках залежно від кількості пусків турбоагрегату. Виявлено зміни структури та зниження рівня твердості роторів парових турбін під час тривалої експлуатації. У місцях максимального механо-термічного впливу роторів турбогенераторів зафіксовано зміни структури та властивостей. Показано вплив хлоридних і воденьвмісних середовищ на роботоздатність роторних і бандажних сталей, а також мідних обмоток турбогенераторів.

  Скачати повний текст

Розроблено методичне забезпечення для комп'ютеризованої систми аналізу та діагностики вібраційного стану турбоагрегатів (ТА). Розроблене програмно-методичне забезпечення встановлено у рамках стаціонарної комп'ютеризованої автоматизованої системи аналізу та діагностики ТА на 4-х енергоблоках ТЕЦ України. Створено програмне забезпечення для коп'ютеризованої системи балансування гнучких роторів турбогенераторів на підставі параметрів коливань ротора й опор. Для автоматизованого оцінювання впливу режимних факторів на вібростан ТА розроблено метод змінних коефіцієнтів. За даними експериментальних досліджень визначено основні параметри, які необхідно враховувати для оцінювання впливу режимних факторів на вібростан ТА. Наведено методику контролю крутильних деформацій валопровода, яка грунтується на використанні сигналів радіальних переміщень ротора за умов експлуатації агрегату. Проведено експериментальні дослідження стосовно оцінювання крутильних деформацій скручування валопровода Т-250/300-240. За запропоновною методикою ідентифікації математичної моделі валопровода ТА побудовано модель валопровода на опорах, яка близька за своїми вібраційними характеристиками до реального валопровода ТА Т-250/300-240. Проведено експериментальне оцінювання вібраційного стану турбоагрегатів Т-250/300-240 і К-300-240. За результатами діагностування виявлено причини підвищеної вібрації на окремих ТА, що дозволило вирішити питання щодо оцінювання їх вібростану та підвищення надійності роботи.

  Скачати повний текст

Розглядаються питання вдосконалення технічного діагностування тиристорних систем збудження (СЗ) потужних синхронних генераторів і електроприводів ТЕС з метою розробки і впровадження нових методів і засобів їх діагнозу. Строгість побудови технічного діагностування СЗ обгрунтовано вперше розробленими аксіомами і загальними критеріями. Запропонована нова класифікація об'єктів діагнозу, що дозволить комплексно здійснювати технічне діагностування СЗ потужних синхронних машин ТЕС. Розроблені нові методи діагнозу: метод діагностичних меж, що дозволить контролювати технічні стани СЗ генераторів електростанції, ідентичність їх настройки, виявляти несправності і здійснювати їх пошук; метод аварійних збурень, що дозволить оцінювати технічний стан СЗ в динамічних, безпечних режимах генератора; метод робочого діагностування, що відрізняється тим, що не містить перевірок в режимі холостого ходу турбогенератора, як вкрай неекономічного. Розроблено нові засоби діагностування: імітатор синхронного генератора і прилад контролю струморозподілу по щіткам генератора, призначені для реалізації запропонованих методів діагнозу СЗ. Основні результати роботи впроваджено в енергосистемах України.

  Скачати повний текст

Розвинуто методи розрахунку магнітних полів, вихрових струмів та магнітних втрат потужності у кінцевій зоні турбогенератора за рахунок високої точності врахування геометрії торцевої зони. Запропоновано математичну модель магнітного поля у торцевій зоні турбогенератора, яка враховує тривимірність поля за допомогою квазітривимірної моделі, а також різноманітні конструкційні фактори, що дозволяє вдосконалити аналіз складових магнітної індукції, зокрема, аксіальної складової магнітної індукції у кінцевих пакетах, яка є причиною виникнення вихрових струмів у листах осердя і, внаслідок цього, можливого їх перегріву. Проведено порівняльний аналіз межових умов супутніх рішенню задачі розрахунку магнітного поля у торцевій зоні турбогенератора за методом плоско-ортогональних розрахункових моделей. Установлено кількісний вплив на додаткові магнітні втрати потужності принципових конструкційних рішень у рубцевій зоні кінцевих пакетів осердя статора за допомогою порівняльного аналізу, за цього розрахунковий аналіз дозволяє вибрати параметри елементів кінцевої зони та мінімізувати таким чином додаткові теплові виділення та нагрів цих елементів. Удосконалено проведення безпосереднього розрахунку поля в режимі навантаження за сукупної дії обмоток статора та ротора, за комбінації з різноманітними варінатами врахування насичення магнітопроводу турбогенератора. Розв'язано задачу щодо розрахунку магнітного поля у середині кінцевого пакета осердя статора.

  Скачати повний текст

На основі поєднання тривимірних та аналітичних методів розрахунківвирішена важлива науково -технічна проблема, що полягає в розробці ефективнихметодів дослідження НДС елементів конструкцій та вузлів гідрогенераторів,генераторів-двигунів, турбогенераторів великої потужності птемпературних навантажень.Побудовано методологію проведення міцнісного розрахунку конструкційелектрогенераторів великої потужності, яка базується на розв'язанні МСЕтривимірних задач термопружності, теплопровідності івикористанням сучасних методів комп'ютерного моделювання,провести уточнений аналіз НДС конструкцій під час експлуатаційних та аварійнихнавантажень, а також удосконалити ряд існуючих конструкцій генераторів дляпідвищення надійності їх роботи.Розроблено нову методику до моделювання та проведено довсієї системи охолодження генератора в цілому, що дозволило більш точно описатиполя швидкостей та температур у потоці, визначити локальні характеристикитепловіддачі на поверхнях деталей та додаткові силові навантаженнявиникають на них.В рамках тривимірної моделі сформульовані задачідослідження НДС в коробах та хрестовинах генераторів псилових і температурних навантажень і отримано ряд нових результатів.Удосконалено метод розрахунку НДС бандажного кільця роторатурбогенератора великої потужності під впливом відцентрових сил від обмотокротора, масових сил самого бандажного вузла, натягу посадки бандажного кільця татемпературних навантажень.В рамках тривимірної моделі подано початкові тудосконалено метод розрахунку НДС опорних елементів електричних машинвеликої потужності, а також проведено дослідження міцності дворяднихпідп'ятників жорсткого і гідравлічного типів під час експлуатаційних навантаженРозроблено метод розрахунку НДС пружної підвіски статора турбогенераторавеликої потужності під час аварійних навантажень, викликаних короткимдвофазним замиканням, який враховує нерівномірність нагрів45Warszawskiej, Politechnika w Dre nie , Stowarzyszenie Elektryk w Polskich , PolskieTowarzystwo Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej, 2016. S. 2930. Tretiak O., Shut O. Designing of high power generators. Інтегровані комп'ютернітехнології в машинобудуванні: матеріали всеукр. наук.-техн. конф. 2017: Т. 1.Харків: НАКУ «ХАІ», 2017. С. 91.АНОТАЦІЯ– Інститут проблемід впливом силових тагазодинаміки зщо дозволилослідження роботи, щота проведено числовеід час експлуатаційниха граничні умови таь.ання статора. 46В рамках тривимірного підходу розроблено новий метод розрахункускладного НДС міжполюсної перемички ротора під час короткого замикання, якесупроводжується різким зростанням частоти обертання ротора, з урахуваннямвпливу відцентрових сил, а також температурних навантажень, які викликанінагріванням вузла під час проходження струму та залежать від швидкості обертаннясамого ротора.Отримані результати використовувалися під час проектування, виробництвата збірці гідрогенераторів та турбогенераторів на ДП «Завод «Електроважмаш», атакож були впроваджені в учбовий процес на кафедрі аерокосмічної теплотехнікиНАКУ «ХАІ».Ключові слова: турбогенератори, гідрогенератори, напружено -деформований стан, міцність, термопружність, аварійні навантаження,охолоджувач.^UAt the basis of a combination of three-dimensional and analytical calculationmethods, an important scientific-and-technical problem has been solved, which comprisesin the development of effective methods for studying of the strain-stressed state ofstructural elements and units of Hydrogenerators, Generator-Motors, high-powerTurbogenerators under the influence of power and temperature loads.The methodology of strength calculation of high-power generators is developed,which is based on solving MCE three-dimensional problems of thermal elasticity, thermalconductivity and gas dynamics using modern methods of computer modeling, whichallowed to conduct a detailed analysis of strain-stressed state of structures duringoperational and emergency loads and also to modernize and increase the reliability ofwork of a number of existing generators design.A new approach to modeling was developed and the operation of the entire coolingsystem of the generator as a whole was studied, which made it possible to moreaccurately describe the speed and temperature fields in the flow, to determine the local48characteristics of heat transfer on the surfaces of parts and additional power loads arisingon them.The tasks were formulated within the limits of a three-dimensional model and anumerical study of the strain-stressed state in the ducts and spiders of generators underoperational power and temperature loads was carried out, and a number of new resultswere obtained.The method for calculating the strain-stressed state of the retaining ring of the rotorof a high-power Turbinegenerator under the action of centrifugal forces from the rotorwindings, the mass forces of the retaining unit itself, the tension of the retaining ring fitand temperature loads has been improved.Within the limits of the three-dimensional model, the initial and boundaryconditions were given and the method for calculating the strain-stressed state of thesupporting elements of high-power electric machines was improved, as well as a study ofthe strength of double-row thrust bearings of rigid and hydraulic types under operationalloads was carried out.A method for calculating the strain-stressed state of the elastic suspension of thestator of a high-power Turbogenerator under emergency loads caused by two-phase shortcircuit, taking into account uneven heating of the stator has been developed.Within the limits of the three-dimensional approach, a new method has beendeveloped for calculating of the complex strain-stressed state of the rotor inter polejumper at short-circuit, which is accompanied with a sharp increase in the rotor rotationalspeed, taking into account the influence of centrifugal forces, as well as temperature loadscaused by the heating of the unit during the electric current flowing, which depend on therotational speed of the rotor itself.The obtained results were used at designing, production and assembly ofHydrogenerators and Turbogenerators at State Enterprise "Plant "Electrotyazhmash", andwere also introduced into the educational process at the Department of Aerospace HeatEngineering of the NASU (National AeroSpace University) "KhAI".Key words: turbogenerators, hydrogenerators, strain-stressed state, strength,thermal elasticity, emergency loads, cooler.

Метою дослідження є підвищення статичної стійкості електричних мереж з джерелами розподіленої генерації шляхом вдосконалення систем керування інверторами та подальшого розвитку підходів до оцінювання стійкості таких систем. Для досягнення мети поставлені такі завдання: дослідження наявних та перспективних джерел розподіленої генерації в розрізі їх динамічних властивостей та впливу на стійкість; аналіз наявних підходів та засобів керування джерелами розподіленої генерації підключеними до мережі через інвертор, визначення головних принципів керування та контрольованих величин; розроблення математичної моделі доповнень до стратегії керування; вдосконалення систем керування інверторами шляхом розширення їх функціональних можливостей. Розглянуто основні залежності, отримані в процесі розроблення математичної моделі, та встановлено принципи узгодження параметрів при інтеграції даних компонентів до стратегії керування. Важливою компонентою стратегії керування є задача оцінювання граничного за стійкістю режиму та отримання відповідних показників. Специфікою задачі є можливість оперування різними параметрами для досягнення граничного режиму, як наслідок – використання різних аналітичних залежностей для оцінювання такого режиму та корегування в рамках стратегії керування. Оскільки необхідний зв'язок між параметрами, які використані в блоці забезпечення стійкості та моделлю решти стратегії керування, була запропонована відповідна математична модель. Вперше науково обґрунтовано критерії узгодження параметрів джерел розподіленої генерації для ідентифікації граничного за статичною стійкістю режиму, що дало можливість враховувати наявність в електричних системах широкого спектру пристроїв з різними принципами побудови та експлуатації. Удосконалено методи керування розподіленою генерацією шляхом використання критерію оцінювання граничного за стійкістю режиму, які, на відміну від існуючих,забезпечують функціонування гібридних енергосистем в зоні режимної безпеки. Вперше розроблено математичну модель для імітації інерції, яка основана на динамічних властивостях турбогенераторів, що дало можливість реалізувати узгоджене керування джерелами розосередженої генерації різних принципів дії та конструктивного виконання. Отримали подальший розвиток в напрямі узагальнення та уніфікації теоретичні основи стратегії керування джерелами розподіленої генерації, що, на відміну від існуючих, враховують характерні риси гібридних електричних систем сучасного рівня складності.^UDue to the global trend of penetration of different sources of distributed generation, the task of stability evaluating and assurance is exacerbated, which confirms by the intensity of research and publications in recent years. The aim of the study is improving the static stability of electrical networks with distributed generation sources by improving inverter control systems and further development of approaches to evaluating the stability of such systems. Control system should work both at the level of control of a single source of distributed generation, and at the level of coordination of modes of several sources. In order to study the operation of the control system at different levels, models were developed in the MATLAB / Simulink environment and simulations were performed. During the simulation, two ways of changing the power of the source wereconsidered – changing the modular value of the emf and changing the angle of the emf. The equivalent of controlling the modular value of the emf, in the context of connection via an inverter, is controlling the modulation factor of the pulse width modulation unit (PWM). Appropriate series of simulations were performed using the MATLAB/Simulink package. Graphical dependences are build, which represent the main elements of the mathematical model. The main practical value of the results is the improvement of control systems within the algorithmic part, i.e. control strategy. Within the problem of synthesis of control strategy the main stages and components are proposed. The main dependences obtained in the process of developing a mathematical model are considered, and the principles of parameter coordination in the integration of these components into the control strategy are established. An important component of the management strategy is the task of estimation the limit on the stability of the mode and obtaining indicators.

В роботі розроблені технічні і технологічні заходи по підвищенню енергоефективності нових турбогенераторів і турбогенераторів, які тривалий час знаходяться в експлуатації, шляхом наукового обґрунтування вибору параметрів конструкцій і технологій виготовлення, розробки методології діагностики та ремонтів з метою забезпечення можливості подальшої експлуатації і сталої роботи на сучасну енергомережу, підтримки науково-технічної конкурентоспроможності нових турбогенераторів на світовому ринку. З використанням теорії циклічного розвитку для підтвердження перспективності проведення робіт з дослідження турбогенераторів і визначення перспективних напрямків створення нових і модернізації вже працюючих генераторів встановлено найбільш вірогідний сценарій розвитку вітчизняної електроенергетики. Предметом дослідження були електромагнітні, механічні та теплові процеси в турбогенераторах. Об'єктом дослідження були нові турбогенератори і турбогенератори, які тривалий час працюють на блоках ТЕС і АЕС, їх характеристики і вибір напрямків вдосконалення з урахуванням особливостей сучасних умов експлуатації. В роботі запропоновані прийоми модернізації турбогенераторів і охолоджувачів з умовою підвищення потужності без зміни масогабаритних показників і заміни охолодного середовища (водню на повітря), методика комплексного системного контролю стану турбогенераторів з тривалим періодом експлуатації. Вперше за допомогою моделювання визначений тепловий і механічний стан модернізованих елементів ТГ, вплив швидкості зміни навантаження на ступінь деформації стрижнів обмоток і на стан ізоляції, вплив схеми складання шихтованих осердь, рівня і якості опресування на експлуатаційну надійність і довговічність турбогенераторів, що забезпечує підвищення якості проектування. Доведена необхідність при визначенні черговості включення турбогенераторів в енергосистему враховувати їх стан; визначено, що підтримувати номінальні параметри енергосистеми України доцільно турбогенераторами ТЕС потужністю 200-300 МВт і що використання для цього турбогенераторів АЕС неприпустимо. Запропонований алгоритм розрахунку гранично допустимого зносу елементів турбогенераторів і система реєстрації їх фактичного стану в режимі on-line. Запропоновані способи діагностики дефектів турбогенераторів і їх систем охолодження, а також прийоми усунення дефектів на блоках станцій; встановлено вплив компонування теплообмінників турбогенераторів і числа ходів охолодного газу на теплові напруги, розподіл максимальної температури і її перепад по поверхні трубок теплообмінників. Розроблено методику розрахунку сил, що діють між листами шихтованих осердь статорів турбогенераторів. Встановлено, що дія цих сил може бути однією з причин руйнування осердь не тільки в торцевих зонах, а й в середині генератора. Оцінка технічного стану турбогенератора і його елементів проводилася з метою визначення можливості їх подальшої експлуатації та встановлення обсягу необхідних ремонтів, для встановлення можливості реабілітації або виконання повної заміни. При розробці нових турбогенераторів орієнтувалися на світові стандарти в області турбогенераторобудування.^UTechnical and technological measures to improve the energy efficiency of new turbogenerators and turbogenerators that have been in operation for a long time, by scientifically substantiating the choice of design parameters and manufacturing technologies, developing diagnostic and repair methodologies to ensure further operation and sustainable operation of the modern power grid. technical competitiveness of new turbogenerators on the world market are developed in the work. The most probable development scenario was established to confirm the prospects of carrying out work on the turbogenerators study and to determine promising directions for the creation of new and modernization of already operating generators using the theory of cyclic development. The subject of research was electromagnetic, mechanical and thermal processes in turbogenerators. The study object was new turbogenerators and turbogenerators that have been operating for a long time at TPP and NPP units, their characteristics and the choice of directions for improvement, taking into account the peculiarities of modern operating conditions. Techniques for the modernization of turbogenerators and coolers with the condition of increasing power without changing the weight and dimensions and replacing the cooling medium (hydrogen with air) were proposed. For the first time, the thermal and mechanical condition of turbogenerators modernized elements was determined by simulation; the influence of the rate of load change on the degree of the deformation winding rods and the insulation is established; the influence of the scheme of assembly of the stator cores, the influence of the quality of core crimping on the operational reliability and durability of turbogenerators, which improves the quality of design. The need to take into account the state of turbogenerators when determining the sequence of their inclusion in the power system is proven in the work, and also found that it is advisable to maintain the nominal parameters of the Ukrainian power system by turbogenerators with a capacity of 200-300 MW of thermal power plants. The use of NPP turbogenerators for this is unacceptable. An algorithm for calculating the maximum permissible wear of turbogenerator elements is proposed and a system for registering their actual state in on-line mode is proposed. Methods of diagnostics of turbogenerators and their cooling systems defects are offered, and also receptions of elimination of defects on blocks of stations are developed; the influence of the arrangement of heat exchangers of turbogenerators and the number of strokes of cooling gas on thermal stresses, distribution of the maximum temperature and its difference on a surface of tubes of heat exchangers is established. The methodology for calculating the forces acting between the sheets of the turbogenerator's stators laminated cores has been developed. It was found that the action of these forces can be one of the reasons for the destruction of the cores not only in the end zones, but also in the middle of the generator. Assessment of the turbogenerator and its elements technical condition was carried out in order to determine the possibility of their further operation and to establish the amount of necessary repairs, to establish the possibility of rehabilitation or complete replacement. In the development of new turbogenerators focused on world standards in the field of turbogenerators.