Научная статья на тему 'Анализ электромагнитных вибрационных сил в элементах крепления статора турбогенератора к корпусу при неноминальных режимах работы'

Анализ электромагнитных вибрационных сил в элементах крепления статора турбогенератора к корпусу при неноминальных режимах работы Текст научной статьи по специальности «Электротехника»

CC BY
4
0
Поделиться
Ключевые слова
ТУРБОГЕНЕРАТОР / РЕЖИМ НАГРУЗКИ / НЕНОМИНАЛЬНЫЙ РЕЖИМ / ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА / РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ / УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ СЕРДЕЧНИКА СТАТОРА / TURBOGENERATOR / LOAD MODE / NON-NOMINAL MODE / ELECTROMAGNETIC FORCE / REACTIVE POWER / STATOR CORE FASTENING UNIT

Аннотация научной статьи по электротехнике, автор научной работы — Шевченко Валентина Владимировна, Минко Александр Николаевич, Строкоус Антон Викторович

Целью статьи является определение величины дополнительных электромагнитных сил (ЭМС), которые создаются потоками рассеяния спинки сердечника статора турбогенератора (ТГ) в элементах его крепления к корпусу при работе в неноминальных режимах по данным вибрационного контроля. Методика. В работе использовали теорию электромагнитных полей, метод аппроксимация полиномами, математическое моделирование в пакете MathCAD-2000 professional, положения общей теории электрических машин. Результаты. Выполнены аналитические и численные расчеты дополнительных величин ЭМС, создаваемых потоками рассеяния спинки сердечника статора в элементах крепления ТГ к корпусу при работе в неноминальных режимах, что определяется необходимостью ночных разгрузок энергосистемы. Установлены значения этих сил ТГ при изменении выдачи и потребления реактивной мощности и при изменении напряжения. Научная новизна. Впервые для ТГ, работающих в неноминальных режимах, выполнены оценка и расчет дополнительных ЭМС в элементах крепления сердечника ТГ к корпусу, которые создаются потоками рассеяния спинки сердечника статора и дополняют действие основных ЭМС. Определение этих усилий актуально, т.к. турбогенераторы ТЭС Украины мощностью 200-300 МВт являются маневренными мощностями и решают задачу поддержания коэффициента мощности энергосистемы. Практическое значение. Было установлено, что если ТГ часто работают в неноминальных режимах, износ систем крепления сердечников статора к корпусам более значителен, чем в случае их работы только в номинальных режимах. Полученные данные позволят более точно определять объемы проведения ремонтных работ, составлять графики их проведения, определять места установки датчиков контроля, могут быть использованы на этапе проектирования новых машин.

ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC VIBRATION FORCES IN THE ELEMENTS OF THE TURBOGENERATOR STATOR FASTENING TO THE CASE IN NON-NOMINAL OPERATION MODES

Purpose. The purpose of the paper is to determine the value of additional electromagnetic forces (EMF) that are created by the fluxes of scattering of the back of the turbogenerator (TG) stator core in the elements of its fastening to the case when operating in non-nominal modes according to the vibration control data. Methodology. The paper used the theory of electromagnetic fields, the method of polynomial approximation, mathematical modeling in the MathCAD-2000 professional package and the provisions of the general theory of electrical machines. Results. Analytical and numerical calculations of additional EMF values are performed, which were created by the leakage fluxes of the back of the stator core in the elements of fastening of the TG to the case when operating in non-nominal modes, which is determined by the need for night unloading of the power system. The values of these TG forces are established with a change in the output and consumption of reactive power and with a change in voltage. Originality. For the first time for TGs operating in non-nominal modes, the estimation and calculation of additional EMF in the elements of the TG core fastening to the case are carried out, which are created by the leakage fluxes of the back of the stator core and supplement the action of the basic EMF. The definition of these forces is relevant, because turbogenerators of TPPs in Ukraine with a capacity of 200-300 MW are maneuvering capacities and solve the problem of maintaining the power factor of the power system. Practical value. It was found that if the TGs often operate in non-nominal modes, the wear of the stator core fastening systems to the case is more significant than in the case of their operation only in nominal modes. The obtained data will allow to more accurately determine the scope of repair work, draw up schedules for their implementation, determine the locations of the sensors for monitoring, and can be used at the design stage of new machines.

Текст научной работы на тему «Анализ электромагнитных вибрационных сил в элементах крепления статора турбогенератора к корпусу при неноминальных режимах работы»

УДК 621.313.322

doi: 10.20998/2074-272X.2018.5.05

В.В. Шевченко, А.Н. Минко, А.В. Строкоус

АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВИБРАЦИОННЫХ СИЛ В ЭЛЕМЕНТАХ КРЕПЛЕНИЯ СТАТОРА ТУРБОГЕНЕРАТОРА К КОРПУСУ ПРИ НЕНОМИНАЛЬНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

Метою статтг е визначення величины додаткових електромагттних сил (ЕМС), як створюються потоками розсю-вання спинки осердя статора турбогенератора (ТГ) в елементах його кр1плення до корпусу при роботг в неномжаль-них режимах за даними в1брацшного контролю. Методика. У роботг використовували теорт електромагн1тних по-лгв, метод апроксимаця полгномами, математичне моделювання в пакет1 MathCAD-2000 professional, положення загальног теори електричних машин. Результати Виконано анал1тичт та чисельт розрахунки додаткових величин ЕМС, створюваних потоками розаювання спинки осердя статора в елементах кр1плення ТГ до корпусу при роботг в неномтальних режимах, що визначаеться необх1дшстю шчних розвантажень енергосистеми Встановлено значення цих сил ТГ при змт1 видач1 та споживання реактивног потужностг i при змш1 напруги Наукова новизна. Вперше для ТГ, що працюють в неномтальних режимах, виконаш ощнка i розрахунок додаткових ЕМС в елементах кр1плення осердя ТГ до корпусу, ят створюються потоками розсжвання спинки осердя статора i доповнюють дю основних ЕМС. Визначення цих зусиль актуально, тому що турбогенератори ТЕС Украгни потужнстю 200-300 МВт е манев-реними потужностями i вирШують завдання тдтримки коефЦента потужностг енергосистеми. Практичне значення. Було встановлено, що якщо ТГ часто працюють в неномтальних режимах, знос систем кр1плення осердя статора до корпусов б/льш значний, ньж в раз1 гх роботи тгльки в номтальних режимах. Отриман1 дан дозволять б/льш точно визначати обсяги проведення ремонтних роб1т, складати графжи гх проведення, визначати мкця установки датчишв контролю, можуть бути використан на етат проектування нових машин. Бiбл. 6, табл. 2, рис. 2. Ключовi слова: турбогенератор, режим навантаження, неном1нальний режим, електромагн1тна сила, реактивна по-тужнсть, вузол кр1плення осердя статора.

Целью статьи является определение величины дополнительных электромагнитных сил (ЭМС), которые создаются потоками рассеяния спинки сердечника статора турбогенератора (ТГ) в элементах его крепления к корпусу при работе в неноминальных режимах по данным вибрационного контроля. Методика. В работе использовали теорию электромагнитных полей, метод аппроксимация полиномами, математическое моделирование в пакете MathCAD-2000 professional, положения общей теории электрических машин. Результаты. Выполнены аналитические и численные расчеты дополнительных величин ЭМС, создаваемых потоками рассеяния спинки сердечника статора в элементах крепления ТГ к корпусу при работе в неноминальных режимах, что определяется необходимостью ночных разгрузок энергосистемы Установлены значения этих сил ТГ при изменении выдачи и потребления реактивной мощности и при изменении напряжения. Научная новизна. Впервые для ТГ, работающих в неноминальных режимах, выполнены оценка и расчет дополнительных ЭМС в элементах крепления сердечника ТГ к корпусу, которые создаются потоками рассеяния спинки сердечника статора и дополняют действие основных ЭМС. Определение этих усилий актуально, т.к. турбогенераторы ТЭС Украины мощностью 200-300 МВт являются маневренными мощностями и решают задачу поддержания коэффициента мощности энергосистемы. Практическое значение. Было установлено, что если ТГ часто работают в неноминальных режимах, износ систем крепления сердечников статора к корпусам более значителен, чем в случае их работы только в номинальных режимах. Полученные данные позволят более точно определять объемы проведения ремонтных работ, составлять графики их проведения, определять места установки датчиков контроля, могут быть использованы на этапе проектирования новых машин. Библ. 6, табл. 2, рис. 2. Ключевые слова: турбогенератор, режим нагрузки, неноминальный режим, электромагнитная сила, реактивная мощность, узел крепления сердечника статора.

Введение. В настоящее время наблюдается высокая степень старения паркового оборудования тепловых электрических станций (ТЭС). Поэтому, с учетом национальной экономической ситуации, стратегической задачей для Украины является продление срока эксплуатации и повышение надежности длительно работающих турбогенераторов (ТГ), совершенствование их ремонтного обслуживания и оптимизация затрат на модернизацию и техническое перевооружение оборудования ТЭС и АЭС.

Одним из наиболее эффективных вариантов решения этих задач является повышение качества, внедрение и развитие новых, а также совершенствование существующих методов диагностики ТГ, обеспечивающих своевременное и полное выявление дефектов (в том числе и на ранней стадии их развития), а также полнота и качество их устранения. Надежность ТГ и его физический ресурс в значительной степени определяется техническим состоянием сердечника стато-

ра, в том числе и системы его крепления к корпусу. Надежное выполнение узла крепления обеспечивает необходимый уровень жесткости сердечника, виброизоляцию корпуса статора и фундамента от вибраций, вызванных электромагнитными силами (ЭМС) активной зоны. В свою очередь, надежная система крепления защищает сердечник статора от внешних вибраций, передаваемых от фундамента через опоры и подшипники скольжения к корпусу ТГ, что особенно важно в маневренных режимах работы [1, 2].

Целью статьи является определение величины дополнительных ЭМС, которые создаются потоками рассеяния спинки сердечника статора турбогенератора в элементах его крепления к корпусу при работе в неноминальных режимах по данным вибрационного контроля.

Основной материал исследования. Согласно статистическим данным, собранным эксплуатацион-

© В.В. Шевченко, А.Н. Минко, А.В. Строкоус

ным персоналом электростанции, о состоянии корпусов и сердечников статоров ТГ, которые длительное время работали в неноминальных режимах (при нагрузке 70, 50, 30 % от номинальной) на блоках ТЭС, установлено, что по сравнению с ТГ, которые работали только в номинальных режимах, величина вибрации выше. Вибрация корпуса статора контролируется периодически, а измерение вибрации элементов крепления активной стали сердечника статора к раме корпуса выполняется очень редко, только в случаях очевидных симптомов ухудшения их вибрационного состояния или при неудовлетворительном состоянии стальных конструкций статора (контактная коррозия, повреждение узлов крепления и др.), т.е. уже по факту наличия дефекта. В тоже время из опыта эксплуатации известно, что объем и эффективность ремонтных работ зависят от стадии развития дефекта.

Проведение обследования вибрации системы крепления сердечника связано с определенными трудностями, что определяется необходимостью учитывать конструкцию узлов выпуска водорода или воздуха, выводов измерительных систем из корпуса через газоплотные пальцы и другие элементы, наличием датчиков внутри генератора. Но, если устано-

вить систему вибромониторинга корпуса заранее, возможно своевременно обнаружить дефекты, которые могут привести к серьезным повреждениям и потребуют дорогого ремонта, а в отдельных случаях -полной замены генератора.

Обычно спектр вибрации, полученный по вибрационным сигналам, снятым с корпуса работающего генератора, включает в себя основную гармонику с частотой 100 Гц и ряд гармонических составляющих, кратных основной гармонике. Так, при проведении сервисного обслуживания турбогенераторов блока № 4 Гусиноозерской ГРЭС (2014 г.), блока № 1 Гомельской ТэЦ-2 (2011 г., 2012 г.), блока № 15 Луганской ТЭС (2014 г.) и блока № 3 Зуевской ГРЭС (2013 г.), были выполнены измерения вибраций корпусов статоров. Было установлено, что в режимах, отличных от номинальных, вибрация была максимальной, особенно в средних сечениях корпусов. В табл. 1 представлены данные испытаний корпуса статора турбогенератора ТГВ-300-2У3 блока № 3 Зуевской ГРЭС. На рис. 1 приведена схема размещения контрольных датчиков с левой стороны «Л».

Датчики 1П - 9П правой части расположены симметрично.

Таблица 1

Вибрация корпуса статора ТГ блока № 3 Зуевской ГРЭС ТГВ-300-2У3

Мощность ТГ Величина вибрации, 2А, мкм

Номер точки

1Л 2Л 3Л 4Л 5Л 6Л 7Л 8Л 9Л 1П 2П 3П 4П 5П 6П 7П 8П 9П

Р = 288 МВт, Q = 60 МВАр 10 13 11 23 33 26 25 40 26 19 28 17 41 48 40 39 47 38

Р = 220 МВт, Q = 52 МВАр 11 15 11 26 34 27 29 42 29 23 29 16 43 51 43 41 53 46

Р = 154 МВт, Q = 52 МВАр 15 15 9 28 37 31 31 45 33 28 34 14 49 59 47 47 57 50

Сторона О 7 J1 О 8Л О 9 Л

турбины

I- 0 4Л О 5 Л 0 6.4

1_ 01Л О 2Л ОЗЛ

Сторона контактных колец

сердечника. Значение потока рассеяния на единицу поверхности (потока, который вытесняется из сердечника в зону крепления к корпусу) может быть представлено [1, 2], Вб/м:

Уровень пола машинного чала

ф dis =

И0 ■ 1

Рис. 1. Расположение точек измерения вибрации со стороны левой части корпуса ТГ (если смотреть со стороны контактных колец)

При исследованиях также было отмечено ослабление запрессовки шихтованных пакетов и более частое разрушение изоляции обмотки статора пазовой и лобовых частей, разрушение системы крепления сердечника статора к корпусу [3].

Для определения причин увеличения вибрации в неноминальных режимах рассмотрим изменения действия вихревых токов, которые наводятся в сердечнике статора и в элементах его крепления к корпусу ТГ. Эти токи, которые наводятся потоками рассеяния в элементах системы крепления шихтованного сердечника статора к корпусу, а, следовательно, и величина действующих на стяжные призмы ТГ электромагнитных сил, зависят от степени насыщенности спинки

ж

1 +

( R ^

2 д

R

k

1 -

( R ^

R

k

-1

(1)

где ц0 = 4я:-10- Гн/м - магнитная постоянная; Н -амплитуда тангенциальной составляющей напряженности на поверхности спинки статора, А/м;-Дх - наружный радиус спинки сердечника статора, м; т - полюсное деление, м; Як - внутренний радиус корпуса статора, м; 2р - число полюсов.

Т.о., поток, вытесняемый из сердечника, прямо пропорционален напряженности магнитного поля в спинке сердечника, которая, в свою очередь, зависит от индукции, т.е. от режима работы генератора [3].

При изменении режима работы изменяется температура активных и конструктивных частей статора, что влияет на их линейные размеры. Коэффициент линейного расширения стали составляет 0,12 - 0,15 мм на 1 °С [4]. При увеличении температуры сердечника статора на 30 °С, его линейные размеры увеличатся только на 0,04 % от начального значения. Поэтому

•т

S

тепловым расширением линейных размеров призм, пакетов сердечника, системы крепления можно пренебречь. Также в расчетах можно пренебречь влиянием нагрева на сопротивление контуров замыкания вихревых токов [5].

Допустимые неноминальные режимы работы ТГ регламентированы инструкцией по эксплуатации и определяются по диаграмме допустимых нагрузок, [5]. Поэтому выбираем для характеристики режимов работы активную мощность (Р), реактивную мощность (0) и линейное напряжение обмотки статора (Ц). Определим аналитическую связь указанных параметров с величиной ЭМС, действующих на элементы крепления. Последовательность аналитического расчета электромагнитных сил подробно изложена в [2].

Амплитуда индукции магнитного поля на наружной линии спинки сердечника статора может быть определена:

В* =

Е,

2-л/2 •ж • /•ф* • ко •

• кс

(2)

где / - частота тока сети; к0 - обмоточный коэффициент; т* - число витков обмотки статора; - сечение спинки статора; кс - коэффициент, который характеризует неравномерность распределения индукции в спинке статора; Ег - ЭДС, которая наводится магнитными потоками рассеяния спинки сердечника статора в стяжных призмах в неноминальных режимах работы:

Щл/з

% + V 4 ■ со81тг-<11 1* вт!^--^

2

Угол между векторами напряжения и тока стато

ра, а так же ток статора, А:

( л

Р

<р = агссов

а/р 2 + 02

1 Р 2 + о2

; I* =—л-—. (3)

* и* V з

С учетом (3), значение результирующей ЭДС в спинке статора и в элементах его крепления к корпусу:

(

+ хха_

л/3 и*

р 2 + о2

г

сов

(

ж

--агссов

2

2

Р

V

V

а/р 2 + 02

//

и*

р 2 + о2

г

Б1П

(

ж

--агссов

2

Р

\

\

а/р 2 + 02

При расчете значений напряженности в спинке сердечника и стяжных призм, индукции в поверхностном слое активной стали используются характеристики намагничивания соответствующих материалов, которые выбираются по таблицам [5], однако для решения поставленной задачи целесообразно представить их в виде функциональных зависимостей.

Амплитуда напряженности магнитного поля на поверхности спинки сердечника статора связана с величиной индукции нелинейной зависимостью и в диапазоне значений индукции 0,6 - 1,7 Тл с достаточной точностью аппроксимируется полиномом 6-й степени:

6

Н = /(В*) = Х К • вп . (4)

п=0

Определяем амплитуду напряженности на верхней линии спинки сердечника статора, затем, находим значения магнитного потока, сцепленного с контуром элементов крепления и поверхности спинки, определяем наводимые им на призмах ЭДС. При расчете сопротивления контура формирования вихревого тока 2к необходимо учитывать, что сопротивление призмы 2р и крайнего пакета зависит от степени насыщения материала.

Однако, принимая во внимание, что сопротивление контура замыкания вихревых током приблизительно на 80 % определяется значением сопротивления элементов крепления, в дальнейших расчетах сопротивления крайних пакетов сердечника считаем постоянными, влиянием насыщения активной стали на значение сопротивления контура 2к пренебрегаем.

Относительная магнитная проницаемость материала призм 11р также нелинейно зависит от напряженности и может быть представлена:

Мр =Хтп -Н"п . (5)

п=0

Изменение магнитной проницаемости ¡1р от напряженности для Ст 3, из которой выполняют призмы крепления, рассмотрено в интервале 100 - 1250 А/м.

Амплитуда индукции, которая соответствует значению напряженности Н8 на поверхности спинки сердечника, может быть представлена:

з

В,

= Х К • н*

(6)

^*.шах / ,"п п=0

При исследовании зависимости величины ЭМС в различных режимах изменяем значение одного из параметров (Р, 0, Ц) в пределах, определяемых диаграммой мощностей и типовой инструкцией по эксплуатации, в то время, как два других параметра не меняются.

Для проведения расчетов введем безразмерную величину ем, которая представляет собой отношение изменений ЭМС к изменению физических величин (Р, 0, и8) в одном из неноминальных режимов М: 70, 50 и 30 % нагрузки генератора от номинальной (100 %):

ем =

(^ -^)/^

(Мв - NN)/Ыь

(7)

где МВ, ММ, Мь - верхнее граничное, нижнее граничное и базовое значения выбранного параметра N (Р, 0 или и8), зависящего от режим работы ТГ; Гв, ГМ, ¥ь -верхнее граничное, нижнее граничное и базовое значения ЭМС.

Примем изменения значения параметров, которые характеризуют изменения режимов (Р, 0, Ц):

1) РМ = 0 МВт, РВ = Рь = 300 МВт;

2) 0М = -80 МВАр, 0В = 0ъ =186 МВАр;

3) им = 0,95 кВ, иВ = иъ = им = 20 кВ.

2

2

X

и

3

+

3

Для проверки аналитически полученных результатов решаем поставленную задачу также численными методами, на разработанной математической модели с использованием пакета MathCAD-2000 Professional. Исследуем элемент крепления (призму), которая длительное время находилась в работе, в связи с чем металл был выработан: величины боковых зазоров крепления призмы принимаем равными 0,435 мм (данные, получены на турбогенераторах, который работает на блоке № 2 Змиевской ТЭС, [6]).

Выполним разложение распределения ЭМС, ее радиальной и тангенциальной составляющих в ряд Фурье:

N N

F(Р) = Fcost +ХFvm ■ SinH+IFv.m '^ИК

V—1 V—1

где в - угол нагрузки ТГ, эл. град; v - номер гармоники; Fv.m - амплитуда v-ой гармоники ЭМС:

F =JF" )2 +(-FC )2

i v.m V х v.m J ' v v.m )

Н

9v - фаза v-ой гармоники ЭМС

q>v — arctg

Fc 1 1/

Fs V v.m у

где Fv.m, Fv.

- коэффициенты ряда Фурье для нечетных и четных гармонических составляющих у-го порядка, изменяющихся от 1 до у.

Результаты расчета ЭМС, наведенных вихревыми токами в элементах крепления сердечника статора к корпусу, полученные аналитически и численными методами для различных режимов работы ТГ, приведены в табл. 2 и на рис. 2.

Сравнение результатов аналитических расчетов и результатов, полученных численными методами, (табл. 2, рис. 2), позволяет сделать вывод, что полученные результаты достаточно близки. Это подтверждает достоверность проведенных расчетов.

Таблица 2

Результаты расчета ЭМС, действующих на элементы крепления сердечника статора к корпусу, полученные аналитически и численными методами для различных режимов работы ТГ

Влияние активной мощности Влияние реактивной мощности Влияние напряжения

Р, Величина амплитуды первой гармоники ЭМС, Н Q, Величина амплитуды первой гармоники ЭМС, Н US, Величина амплитуды первой гармоники ЭМС, Н

МВт Аналитический Численный МВАр Аналитический Численный кВ Аналитический Численный

расчет расчет расчет расчет расчет расчет

0 104,8 179 -80 107,3 163,6 19 132,4 173,7

150 141,5 179 0 115,7 174,2 19,5 135 185

100 145,2 189 186 145,2 189 20 145,2 189

Sn 0,03 0,053 SQ 0,183 0,094 Sp 1,763 1,619

F. 225

Н 200

П5

150

IJJ

ICti

li

35

0

50 [00 liP 200 J50

30Q ЗЯ

Р МВт

F J25

_ -- _ — — -- -- ' —

юр.

к

0.

300

Qr МВАр

ВД I9.D 1S.2 19.4 19.6 19,!

ти гаг U кв

б

Рис. 2. Зависимость электромагнитных сил, действующих на систему крепления сердечника статора к корпусу от активной мощности (а), реактивной мощности (б) и напряжения статора (в) для различных режимов работы турбогенератора аналитическим и численным методами (---данные аналитического расчета;- данные, полученные численными методами)

а

в

Выводы.

1. Результаты аналитических и численных расчетов показали, что при номинальных режимах работы ТГ (в пределах диаграммы нагрузок) величина ЭМС, действующих на элементы крепления сердечника статора, изменяется мало. Однако, при расчетах ЭМС в неноминальных режимах, ее изменение значительно. Так, для ТГ мощностью 300 МВт, максимальное изменение ЭМС отмечено при изменении реактивной мощности от наибольшего значения (+186 МВАр) до предельного значения потребляемой реактивной мощности (-80 МВАр), что составляет 13 % (по результатам численных расчетов).

2. Получены количественные характеристики изменение ЭМС в зависимости от величины активной Р, реактивной мощности Q и от напряжения статора и5. Установлено, что при неноминальных режимах работы ТГ, изменение величины этих сил практиче-

ски не зависит от активной и реактивной мощности: при изменении P и Q на 1 % изменение ЭМС составляет лишь сотые и десятые доли процента, соответственно. Зависимость величины ЭМС от напряжения более значительно, носит квадратичный характер (при изменении US на 2 % ЭМС возрастает приблизительно на 4 %).

3. При эксплуатации ТГ в неноминальных режимах износ систем крепления сердечника статора ТГ к корпусу более значителен, чем при их работе в номинальных режимах. Это необходимо учитывать при установлении датчиков контроля состояния ТГ в режиме on-line, при составлении графиков проведения ремонтных работ и определения их объемов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Васьковський Ю.М., Мельник А.М. Електромагштт вiброзбуджуючi сили турбогенератора в маневрених режи-

мах роботи // Техшчна електродинамiка. - 2016. - №2. - С. 35-41. doi: 10.15407/techned2016.02.035.

2. Кузнецов Д.В. Исследование электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы сердечника статора турбогенератора // Электричество. - 2006. - №10. - С. 42-48.

3. Моделирование электромагнитных полей в электрических устройствах / Под ред. А. Степанова, Р. Сикоры. -Киев: Техника, 1990. - 188 с.

4. Griscenko M, Vitols R. Stator core vibration and temperature analysis of hydropower generation unit at 100 Hz frequency // Proceedings of 14th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. - 20-22 May, 2015, Jelgava, Latvia. - pp. 383-388.

5. Shevchenko V.V., Strokous A.V. Forecasting the operating resource of turbogenerators on vibration control data // Norwegian Journal of development of the International Science. -2017. - vol.1. - no.10. - pp. 78-83.

6. Минко А.Н., Гордиенко В.Ю. Турбогенераторы с оптимальными массогабаритными параметрами взамен отработавших свой ресурс без разрушения исходного фундамента // Енергетика та електрифжащя. - 2011. - №6. - С. 37-42.

REFERENCES

1. Vaskovskyi Yu.M., Melnyk A.M. The electromagnetic vibration disturbing forces of turbogenerator in maneuverable operating conditions. Technical Electrodynamics, 2016, no.2, pp. 35-41. (Ukr). doi: 10.15407/techned2016.02.035.

2. Kuznetsov D.V. Investigation of electromagnetic forces acting on the coupling prisms of the stator core of the turbogenerator. Electricity, 2006, no.10, pp. 42-48. (Rus).

3. Stepanov A., Sikora R. Modelirovanie elektromagnitnyh polej v elektricheskih ustrojstvah [Modeling of electromagnetic fields in electrical devices]. Kiev, Tehnika Publ., 1990. 188 p. (Rus).

4. Griscenko M, Vitols R. Stator core vibration and temperature analysis of hydropower generation unit at 100 Hz frequency. Proceedings of 14th International Scientific Conference Engineering for Rural Development. 20-22 May, 2015. Jelgava, Latvia, pp. 383-388.

5. Shevchenko V.V., Strokous A.V. Forecasting the operating resource of turbogenerators on vibration control data. Norwegian Journal of development of the International Science, 2017, vol.1, no.10, pp. 78-83. (Rus).

6. Minko A.N., Gordienko V.Yu. Turbogenerators with the optimal mass-size parameters in place of the exhausted resources without destroying the original foundation. Energetic and electrification, 2011, no.6, pp. 37-42. (Rus).

Поступила (received) 10.05.2018

Шевченко Валентина Владимировна1, к.т.н., доц., Минко Александр Николаевич2, к.т. н., Строкоус Антон Викторович1,

1 Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», 61002, Харьков, ул. Кирпичева, 2, тел/phone +380 50 4078454, +380 50 3016623,

e-mail: zurbagan8454@gmail.com, anton220579@gmail.com

2 Частная научно-производственная фирма «Анкор-Теплоэнерго»,

61105, Харьков, ул. Киргизская, 19, корпус 1, тел/phone +380 97 7924889, e-mail: alexandr.minko@i.ua.

V.V. Shevchenko1, A.N. Minko1, A.V. Strokous1 1 National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»,

2, Kyrpychova Str., Kharkiv, 61002, Ukraine. 1 Private Scientific and Production Company «Ankor-Teploenergo»,

19, Kirgizska Str., build 1, Kharkiv, 61105, Ukraine. Analysis of electromagnetic vibration forces in the elements of the turbogenerator stator fastening to the case in nonnominal operation modes.

Purpose. The purpose of the paper is to determine the value of additional electromagnetic forces (EMF) that are created by the fluxes of scattering of the back of the turbogenerator (TG) stator core in the elements of its fastening to the case when operating in non-nominal modes according to the vibration control data. Methodology. The paper used the theory of electromagnetic fields, the method of polynomial approximation, mathematical modeling in the MathCAD-2000 professional package and the provisions of the general theory of electrical machines. Results. Analytical and numerical calculations of additional EMF values are performed, which were created by the leakage fluxes of the back of the stator core in the elements of fastening of the TG to the case when operating in non-nominal modes, which is determined by the need for night unloading of the power system. The values of these TG forces are established with a change in the output and consumption of reactive power and with a change in voltage. Originality. For the first time for TGs operating in non-nominal modes, the estimation and calculation of additional EMF in the elements of the TG core fastening to the case are carried out, which are created by the leakage fluxes of the back of the stator core and supplement the action of the basic EMF. The definition of these forces is relevant, because turbogenerators of TPPs in Ukraine with a capacity of 200-300 MW are maneuvering capacities and solve the problem of maintaining the power factor of the power system. Practical value. It was found that if the TGs often operate in non-nominal modes, the wear of the stator core fastening systems to the case is more significant than in the case of their operation only in nominal modes. The obtained data will allow to more accurately determine the scope of repair work, draw up schedules for their implementation, determine the locations of the sensors for monitoring, and can be used at the design stage of new machines. References 6, tables 2, figures 2. Key words: turbogenerator, load mode, non-nominal mode, electromagnetic force, reactive power, stator core fastening unit.