В период эксплуатации генератора контроль подстуловой изоляции подшипников должен осуществляться, как при помощи мегомметра, так и на основании рекомендаций методики, изложенной в эксплуатационном циркуляре Ц-05-88(Э). Контроль во время эксплуатации необходим для оценки вероятности электроэрозионных повреждений подшипниковых узлов и роторов паровой турбины, генератора.
Контроль изоляции мегомметром во время работы генератора аналогичен методике изложенной в: Контроль изоляции подшипников генератора в период ремонта. Однако для предотвращения короткого замыкания через масляную пленку подшипников (при выполнении контроля мегомметром) величина напряжения должна быть не более 250В, а так же не должен проводиться контроль общего сопротивления стула относительно земли - осуществляется контроль только отдельных изоляционных вставок.
Методика циркуляра Ц-05-88(Э) предназначена для измерения эквивалентного сопротивления корпуса подшипника относительно «земли» (общее сопротивление подстуловой изоляции подшипника, изоляции маслопроводов и изоляции измерительных датчиков) и эквивалентного сопротивления относительно вала (общее сопротивление изоляции масляной пленки).
Для контроля исправности изоляции подшипников во время работы генератора так же можно использовать метод, изложенный в РД 34.45.50-88. Однако он позволяет определять только полное шунтирование (короткое замыкание) стула подшипника на землю.
При контроле сопротивление изоляции подшипника генератора по методике циркуляра Ц-05-88(Э), измеренное значение сопротивления корпуса подшипника должно быть не менее 2 кОм, и не менее 1 кОм – для масляной пленки. Нормальные (типовые) значения для изоляции стула подшипника составляют порядка 10-30 кОм, а для масляной пленки - 5-10 кОм. При контроле мегомметром, сопротивление изоляционных вставок корпуса подшипника, уплотнений вала, торцевого щита, фланцев маслопроводов должно быть не менее 1 МОм.
Контроль изоляции подшипников во время работы генератора должен осуществляться не реже одного раза в месяц после проведения очередной чистки изоляции, порядок чистки изоляции подшипников представлен здесь. При величине сопротивления изоляции меньше нормативных значений, контроль рекомендуется проводить еженедельно. Если турбогенератор снабжен специальным устройством контроля изоляции, то порядок и периодичность контроля подшипников выполняется согласно указаниям завода-изготовителя. У турбогенераторов с подшипниками встроенными в торцевые щиты, для обеспечения контроля изоляции должны быть выведены сигнальные провода от вкладышей подшипников и металлических прокладок, расположенных между изоляционными вставками.
Замеры изоляции подшипников выполняется персоналом высоковольтной лаборатории (электрического цеха) станции. Работы осуществляются по распоряжению, к замерам допускаются лица, имеющие знания по технике безопасности, группу по электробезопасности 3(4) и навыки оказания первой помощи. Результаты замеров изоляции подшипников заносятся в журнал, а так же оформляется соответствующим протоколом замеров.
Методика измерения сопротивления изоляции подшипника во время работы генератора:
Контроль сопротивления осуществляется на подшипнике и уплотнении вала генератора со стороны контактных колец, а также на всех подшипниках возбудителя и возбудителя (при их наличии). На каждом подшипнике (уплотнении вала) контролируется сопротивление стула (корпуса) и масляной пленки. Контроль изоляции производится путем измерения напряжений переменного знака при поочередном шунтировании масляной пленки и подстуловой изоляции шунтом 10 Ом, 50 Вт. Для замера напряжения на валу применяется специальная переносная медная или электрографитная щетка с изолированной ручкой.
1. Зашунтировать масляную пленку с помощью шунта Rш, измерить падение напряжения на шунте и напряжение между валом и «землей» :
2. Зашунтировать подстуловую изоляцию с помощью шунта Rш, измерить падение напряжения на шунте и напряжение между валом и «землей» :
Если напряжение между валом и землей (при отсутствии шунта) менее 300-500 мВ, то это указывает на замыкание ротора генератора на «землю» со стороны контактных колец. Если падение напряжения на масляной пленке или подстуловой изоляции (без шунтирования) менее 50-70 мВ, то это указывает на замыкание соответствующего участка.
Вычисление сопротивлений:
Сопротивление масляной пленки:
Сопротивление подстуловой изоляции:
Оценка вычисленных значений:
Сопротивление масляной пленки:
- менее 50 Ом – «металлический» контакт; например: задевание вала с подшипником (замыкание под маслозащитным уплотнением, перекос сферического вкладыша);
- менее 1,0 кОм – загрязнение масла (наличие влаги или механических примесей) или снижение толщины масляного клина подшипника;
- более 50-70 кОм – плохой контакт щупа вольтметра, переносной щетки или некорректно произведённое измерение.
Сопротивление подстуловой изоляции:
- менее 50 Ом – «металлический» контакт подшипника с «землей»;
- менее 2 кОм – загрязнение изоляции подшипника или изоляции маслопроводов;
- более 80-100 кОм – плохой контакт щупа вольтметра или произведено некорректное измерение.
Следует отметить, что методика контроля изоляции подшипников генератора, представленная в эксплуатационном циркуляре Ц-05-88 (Э) имеет ряд ограничений:
1. Указанные средства измерения не обеспечивают достоверность показаний и не удовлетворяют характеристикам современных статических систем возбуждения генератора:
- Прибор серии Э59 (используемый для контроля напряжения вала) предназначен для измерения переменного напряжения только синусоидальной формы, имеет малый диапазон рабочей частоты (45-55 Гц), а так же малое входное сопротивление (7,5 до 75 Ом). Первое обуславливает невозможность применения данного прибора на генераторах, работающих от систем возбуждения с тиристорными или диодными выпрямителями т.к. напряжение на валу содержит высокочастотные составляющие. А малое входное сопротивление шунтирует вал на «землю» и вызывает занижение показаний.
- Милливольтметр серии «М» (магнитоэлектрической системы), который указан для контроля напряжения на шунте, вообще предназначен для использования в цепях постоянного тока и не может применяться при контроле изоляции подшипников.
2. При малой величине напряжения на валу (менее 1-2 В) или при разнице сопротивлений масляной пленки и корпуса подшипника более чем в 50 раз происходит искажение результатов измерения из-за не возможности достоверно измерить малое значение напряжения на шунте, которое может составлять в данных случаях единицы милливольт.
3. При величине сопротивления одного из шунтируемых участков (изоляции масляной пленки или корпуса подшипника) порядка 100 Ом и менее происходит завышение вычисленных сопротивлений, т.к. не весть ток, стекающий с вала, замыкается через измерительный шунт (10 Ом).
4. Представленная методика позволяет контролировать изоляцию только в короткий промежуток времени – непосредственно во время самого контроля. А в остальной период эксплуатации генератора изоляция подшипников находится без внимания, что создаёт потенциальную возможность повреждения подшипниковых узлов и аварийного останова турбоагрегата. Т.к. электроэрозионный износ с частичным или полным повреждением антифрикционного слоя подшипника может развиваться в течение нескольких дней и даже часов.
Рекомендации при контроле изоляции подшипников:
1. Для обеспечения достоверных показаний при контроле использовать цифровые мультиметры (вольтметры) с большим входным сопротивлением (не менее 1 МОм), рабочим диапазоном частот - не менее 30 кГц, диапазоном измерения напряжения от 0,1 мВ и с возможностью измерения среднеквадратичного значения (True RMS).
2. Для вычисления истинных значений сопротивлений выполнять дополнительные измерения распределения напряжений на изоляции подшипника без подключенного измерительного шунта.
3. Для предотвращения электроэрозионных повреждений подшипниковых узлов турбогенератора в течение всего периода эксплуатации необходимо осуществлять непрерывный контроль изоляции корпуса и масляной пленки подшипников.
Компания ЮВТЕК производит устройства непрерывного контроля изоляции подшипников и их масляных пленок, обеспечивающие непрерывный контроль и вычисление истинных значений сопротивлений в широком диапазоне – от 10 Ом до 100 кОм.