st10 57

Про інститут

DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2020.57.081

УДК 621.3

БЕЗКОНТАКТНИЙ ЄМНІСНИЙ СЕНСОР СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ БИТТЯ ВАЛІВ ПОТУЖНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН

В.О. Березниченко*, Є.О. Зайцев**, докт. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0002-9961-1703
** ORCID ID : http://orcid.org/0000-0003-3303-471X

У цій статті наведено результати визначення необхідності використання охоронного електрода у вигляді кільця «Кельвіна» для зменшення впливу зовнішніх полів та нерівномірності еквіпотенціальних ліній на функцію перетворення ємнісного сенсора з центральним високопотенційним електродом. Запропоновано розміщення вторинного вимірювального перетворювача в безпосередній близькості до електродів сенсора, що дає змогу усунути необхідність використання тріаксіального кабелю між сенсором та вторинним перетворювачем. Сенсор може бути використаний для вимірювання параметрів биття циліндричних поверхонь валів потужних генераторів. Визначено аналітично та методами комп'ютерного моделювання функцію перетворення ємнісного сенсора залежно від відстані між загальною площиною електродів сенсора й заземленою поверхнею валу. Показано доцільність використання засобів комп'ютерного моделювання методами кінцево-елементного аналізу для дослідження метрологічних характеристик сенсорів. Бібл. 21, рис. 4, табл. 1.
Ключові слова: генератор, функціональний стан, вібрація, сенсор, безконтактний, комп'ютерне моделювання.

БЕСКОНТАКТНЫЙ ЁМКОСТНОЙ СЕНСОР СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ БИЕНИЯ ВАЛОВ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

В.А. Березниченко, Е.А. Зайцев, докт. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду

В данной статье приведены результаты определения необходимости использования охранного электрода в виде кольца «Кельвина» для уменьшения влияния внешних полей и неравномерности эквипотенциальных линий на функцию преобразования емкостного сенсора с центральным высокопотенциальным электродом. Предложено размещение вторичного измерительного преобразователя в непосредственной близости к электродам сенсора, что позволяет устранить необходимость использования триаксиального кабеля между сенсором и вторичным преобразователем. Сенсор может быть использован для измерения параметров биения цилиндрических поверхностей валов мощных генераторов. Определена аналитически и методами компьютерного моделирования функция преобразования емкостного сенсора в зависимости от расстояния между общей плоскостью электродов сенсора и заземленной поверхностью вала. Продемонстрировано целесообразность использования средств компьютерного моделирования методами конечно-элементного анализа для исследования метрологических характеристик сенсоров. Библ. 21, рис. 4, табл. 1.
Ключевые слова: : генератор, функциональное состояние, вибрация, сенсор, бесконтактный, компьютерное моделирование.

Фінансується за держбюджетною темою «Створення ємнісних вимірювачів зусиль у стяжних призмах осердя статора потужного турбогенератора» (шифр «Контроль-М»), що виконується за Постановою Бюро ВФТПЕ 07.07.2015, протокол № 11. Державний реєстраційний № 0115U004416. КПКВК 6541030.

Література

1. Алексеев Б.А. Определение состояния (диагностика) крупных гидрогенераторов: монография. М.: Изд-во НЦ ЭНАС. 2002. № 2. 144 с.
2. Белоглазов А.В. Разработка адаптивных средств выявления неисправностей и стратегии обслуживания гидрогенераторов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.14.02/ Новосибирский государственный технический университет. Новосибирск. 2011. 22 с.
3. ISO 7919-5:2005. Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts . Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants. Released:2005-04. ISO/TC 108/SC 2 Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied to machines, vehicles and structures, 2005. 16 p.
4. ISO 13381-1:2015. Condition monitoring and diagnostics of machines . Prognosics .Part 1: General guidelines. Released: 2015-09. ISO/TC 108/SC 5 Condition monitoring and diagnostics of machine systems, 2015. 21p.
5. ISO 20816-1:2016. Mechanical vibration . Measurement and evaluation of machine vibration . Part 1: General guidelines ISO79. Released: 2016-11-30. ISO/TC 108/SC 2 Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied to machines, vehicles and structures, 2016. 46 p.
6. Левицький А.С., Федоренко Г.М., Грубой О.П. Контроль стану потужних гідро- та турбогенераторів за допомогою ємнісних вимірювачів параметрів механічних дефектів: монографія. К.: Ін-т електродинаміки НАН України, 2011. 242 с.
7. Ишметьев Е.Н., Чистяков Д.В., Панов А.Н., Бодров Е.Э.Система автоматического построения орбиты вала в подшипнике скольжения. Современные научные исследования и инновации. 2017. № 5. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/05/82682 (дата звернення: 14.01.2018).
8. Левицький А.С., Зайцев Є. О., Березниченко В. О. Відносна та абсолютна радіальна вібрація вала вертикального гідроагрегата. Гідроенергетика України. 2019. № 3-4. С. 36-39.
9. Зайцев Є.О., Березниченко В.О. Система контролю биття валів потужних генераторів: дефекти та їх прояви в залежності від механічних сил. Контроль i управлiння в складних системах (КУСС-2020): Матеріали XIII мiжнародної конференцiї. Вiнниця, ВНТУ. 8-10 жовтня 2020.
10. Иванченко И.П., Прокопенко А.Н., Смелков Л.Л. Техническая система диагностики гидроагрегата разработки «НПО ЦКТИ». НРЭ. 2010. № 12. C. 27-38.
11. Белоглазов А.В. Глазырин Г.В. Разработка средств мониторинга биений вала гидроагрегата. Сборник научных трудов НГТУ. 2008. № 3(53). С. 79-84.
12. Нестеренко А.Д. Введение в теоретическую электротехнику. К.: Наукова думка. 1969. 352 с.
13. Baxter L. K. Capacitive Sensors: Design and Applications. Wiley-IEEE Press, 1996. 320 p. DOI: https://doi.org/10.1109/9780470544228
14. Baikie. D., Venderbosch E., Meyer J. A., Estrup P. J. Z., Analysis of stray capacitance in the kelvin method, Review of Scientific Instruments. 1991. Vol. 62. No 3. Рp. 725-735. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1142075
15. Webster J. G. The Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook. CRC Press-IEEE Press, 1999. 2630 p.
16. XY Measurements for Radial Position and Dynamic Motion in Hydro Turbine Generators. Orbit. 2010. Vol. 30. No 1. Pp. 32-39.
17. Ungureanu G., Covaciu F., Balaj A., Ciulbea C. Vibration monitoring system of hydro electric turbine-generator sets. Proc. 2002 IEEE-TTTC International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics. Vol. 11, Clui-Napoca, Romania, May 23-25, 2002. Pp. 382-385.
18. Школьник В.Э. Измерение радиального биения цилиндрических поверхностей вала ротора электрических машин. Сборник «Электросила». 2001. № 40. С. 60-66.
19. Новик А.И., Левицкий А.С., Неболюбов Е.Ю. Контроль воздушного зазора в мощных гидрогенераторах в процессе эксплуатации. Технічна електродинаміка. 2009. №6. С.66-69.
20. Lijun Xu, Shijie Sun, Zhang Cao, Wuqiang Yang. Performance analysis of a digital capacitance measuring circuit. Review of scientific instruments. 2015. No 86. Рр. 054703-1-054703-11. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4919907
21. Бабак В. П. и др. Теоретические основы информационно-измерительных систем. Киев, 2014. 832 с.

Надійшла 11.11.2020

PDF