CC BY
54
УДК 528.48:621.224
ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ ГИДРОГЕНЕРАТОРОВ
Георгий Афанасьевич Уставич
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)3432955
Виктор Александрович Скрипников
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)3432955, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru
Маргарита Александровна Скрипникова
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)3432955, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru
В статье рассмотрены особенности геодезического обеспечения реконструкции гидрогенератора.
Ключевые слова: реконструкция гидрогенератора, электронный тахеометр, вертикальное проектирование.
SURVEYING WORKS FOR HYDROGENERATOR RECONSTRUCTION
Georgy A. Ustavich
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Prof. Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (383)343-29-55
Victor A. Skripnikov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc. Prof. Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (383)343-29-55, e-mail: v.a.skripnikov@ssga.ru
Margarita A. Skripnikova
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., senior lecturer Department of Engineering Geodesy and Mine Surveying, tel. (383)343-29-55, e-mail: m.a.skripnikova@ssga.ru
Features of surveying works for hydrogenerator reconstruction are considered.
Key words: hydrogenerator reconstruction, total station, vertical plumbing.
В настоящее время на гидроэлектростанция России проводится реконструкция действующих и установка новых гидроагрегатов. Геодезические работы являются необходимой составляющей обеспечения монтажа нового гидроагрегата. При установке новых гидроагрегатов используются технология и допуски, приведённые в [1], [2].
Основными частями гидрогенератора являются турбина и генератор. В основном применяется вертикальная конструкция агрегата, в которой генератор располагается над турбиной. При монтаже гидрогенератора сначала производится монтаж турбины, а затем генератора. При этом центр турбины является базой, к которой затем соответствующим образом присоединяется генератор. При монтаже нового агрегата применяется в настоящее время высокоточные тахеометры. Тахеометр устанавливается над знаком, на котором вынесен центр турбины. По мере монтажа конструкций снизу-вверх знак надстраивают на необходимую высоту. Контрольные измерения по радиусам на горизонтах могут выполняться стрелой, центрируемой над знаком.
При реконструкции агрегатов геодезическое обеспечение монтажа является более сложной задачей, поскольку новое оборудование устанавливается со-осно с установленными частями.
Для обеспечения реконструкции гидрогенератора при замене только турбины авторами работы [3] разработана технологическая схема проведения инженерно-геодезических измерений, которая включает в себя:
- определение вертикальности стенок статора генератора;
- измерение диаметра статора генератора по трём направлениям (три диаметра);
- определение положения центра статора генератора;
- перенос центра статора генератора вниз на уровень низа лопастей турбины;
- перенос центра опорного кольца турбины вниз на уровень низа лопастей турбины;
- определение высотного положения опорного кольца турбины;
- установка в проектное положение камеры турбины.
По разработанным методикам был выполнен монтаж двух гидроагрегатов. Рассмотрим основные проблемы при определении геометрического центра статора и его переноса на уровень низа камеры рабочего колеса при замене только турбины.
Фиксация центра статора выполнялась методом пересечением трёх струн. Высота горизонта натянутых струн определялась с учетом вертикальности стенок статора. Так как гидрогенераторы длительное время были в эксплуатации, то возможны деформации статора которые приводят к изменению радиуса статора и наклона его стенок. Данный фактор влияет на величину воздушного зазора между ротором и стенками статора. Причём на разных участках статора этот зазор будет разным. Поэтому при нахождении центра статора необходимо учитывать величину наклона его стенок и изменения радиуса.
На статоре первого гидрогенератора минимальные отклонения стенок от вертикали, относительного верхнего яруса были на средине статора. Этот уровень и был выбран для натяжения струн. На втором гидрогенераторе отклонения от вертикали были более значительны. Поэтому для натяжения струн были выбраны два уровня. Положение диаметров определялось срединами шести секторов статора. Величины сторон треугольника ошибок в месте пересечения струн не превышали 1,0 мм.
Прибор вертикального проектирования центрировался снизу под пересечением струн. Для второго статора смещение центра статора при смене гори-
зонта натяжения струн составило около 2.0 мм, что является предельным значением при определении центра статора. Для выбора центра статора в этом случае может быть несколько вариантов.
Первый вариант предусматривает определение среднего положения центра статора из двух и более горизонтов натяжения струн. Однако, в этом случае, из-за эллиптичности статора треугольник ошибок в точке пересечения струн может быть вытянутым и быть более 1 мм, что затруднит определение центра.
Для контроля эллиптичности кольца статора было выполнено измерение высокоточным тахеометром диаметров статора с верхней плиты фундамента генератора вдоль струн на четырёх горизонтах по схеме, приведённой на рис. 1. Разность диаметров статора по горизонтам достигает 5.0 мм, что подтверждается результатами измерений вертикальности стенок статора и должно учитываться при выборе горизонта для крепления струн.
Рис. 1. Длины диаметров статора
Второй вариант предусматривает исполнительную съёмку статора по точкам фиксации вертикальности статора с применением высокоточного электронного тахеометра. Для этого на верхней плите фундамента генератора создаётся линейно угловая сеть в виде геодезического четырехугольника.
В работах [4], [5] предлагаются методика измерений на станции и схема построения малых линейно-угловых сетей с применением высокоточных тахео-
метров. Экспериментальные измерения на макете сети показали, что точность определения взаимного положения пунктов, при применении тахеометра ТМ30 составит около 1 мм, что не превышает допуск для определения центра статора.
По полученным измерениям в САПР создаётся трёхмерная модель статора, по которой определяется, с учётом величины зазора между стенками статора и ротором, центр статора и места крепления струн.
Третий вариант фиксации центра статора основан на том, что до момента реконструкции гидрогенератор находился в рабочем состоянии и величины вибрации ротора не превышали допусков. Следовательно, необходимо при демонтаже генератора зафиксировать центр вала генератора с помощью струн. Этот вариант можно использовать в качестве контрольного для первого или второго варианта определения центра статора.
Как показал опыт работ, при определении центра опорного кольца турбины, необходимо выполнить контрольное определение центра по результатам исполнительной съёмки опорного кольца с применением электронного тахеометра по методике определения центра статора.
В качестве рекомендаций для выполнения измерений в шахте гидроагрегата следует отметить следующее:
- измерения следует выполнять только при остановленных соседних гидроагрегатах;
- знак, на котом отмечен центр статора, должен быть закреплён в камере рабочего колеса независимо от крепления пола;
- для вертикального проектирования центра статора на уровень низа камеры рабочего колеса, из-за высоких электромагнитных полей, не рекомендуется использовать электронные приборы, при работах хорошо показал себя оптический Р7Ь.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Технические условия на монтаж гидрогенераторов / Минэнерго СССР. - М.: Ин-формэнерго, 1975. - 123 с.
2. Агеев Ю. Н., Богданов Н. Н. Ремонт гидрогенераторов. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд., 1982. - 200 с.
3. Скрипников В. А., Скрипникова М. А. Технологическая схема геодезического обеспечения реконструкции гидрогенератора // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 1. - С. 46-51.
4. Скрипникова М. А. Возможности применения автоматизированных высокоточных электронных тахеометров при измерении деформаций инженерных сооружений // ГЕО-Сибирь-2010. VI Междунар. науч. конгр. : сб. материалов в 6 т. (Новосибирск, 19-29 апреля 2010 г.). - Новосибирск: СГГА, 2010. Т. 1, ч. 1. - С. 131-134.
5. Скрипников В. А. Создание высокоточных малых линейно-угловых сетей с применением электронных тахеометров // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 3. - С. 87-91.
© Г. А. Уставич, В. А. Скрипников, М. А. Скрипникова, 2015
