Силовий акумулятор для стабілізації тиску пресування осердя статора потужного турбогенератора з волоконно-оптичним вимірювачем зусиль в стяжних призмах

Abstract

Описано переваги і особливості застосування силових акумуляторів (СА) на потужних турбогенераторах (ТГ), в яких для відновлення та стабілізації тиску пресування осердя статора застосовуються блоки тарілчастих пружин. СА встановлюються під стяжні гайки або замість них на різьбових кінцях стяжних призм осердя. Показано, що вимірювання зусиль стяжних призм в СА дає можливість оцінити поточний стан тиску пресування в осерді. Для вимірювання зазначених зусиль запропоновано конструкцію СА з волоконно-оптичним сенсором на основі ґраток Брегга. Використання оптично го сенсора, яким є ґратка Брегга, забезпечує оперативність вимірювання зусиль в стяжних призмах, і тиску пресування, а також завадостійкість вимірювальних перетворювачів до дії потужних електромагнітних полів під час роботи потужних генераторів. За заданими конструктивними параметрами СА та механічною характеристикою блока тарілчастих пружин розроблено волоконно-оптичний сенсор вимірювання зусиль та визначено його характеристики. Зусилля в призмах вимірюються з використанням діелектричного трубчастого силосприймального елемента і з’єднаного з ним шляхом легкого натягу кільцевого вимірювального пружного елемента. Запропоновано структурну схему волоконно-оптичної системи з ґратками Брегга для вимірювання зусиль в N стяжних призмах потужного ТГ. Описано методику контролю стану осердя статора ТГ з використанням системи СА з волоконно-оптичного сенсора на основі ґраток Брегга. Оброблення результатів вимірювання в стяжних призмах, отриманих з використанням волоконно-оптичного сенсора на основі граток Брега, які розміщені в СА, проводиться з використанням інтеррогатора і персонального комп'ютера. Використання пристрою в системі стабілізації дозволяє підвищити достовірність та оперативність контролю фактичного технічного стану осердя, а також з більшою вірогідністю діагностувати його дефекти з подальшим усуненням їх, як під час його експлуатації, так і під час профілактично-ремонтних заходів. Використання розроблених інформаційно-вимірювальних засобів зрештою підвищить надійність ТГ і його довговічність.

The paper describes the advantages and features of using power accumulators (PA) for powerful turbogenerators (TG), in which plate spring blocks used to restore and stabilize the compression pressure of the stator core. Groups of PA installed under the clamping nuts or instead of them on the threaded ends of the clamping prisms of the core. Measuring the forces at clamping prisms by PA makes it possible to estimate the current state of the compression pressure in the core. To measure forces at clamping prisms use PA with a fiber optic sensor based on Bragg gratings proposed. The use of an optical sensor, which is a Bragg grating, ensures the efficiency of measuring forces in the clamping prism and compression pressure. Moreover, proposed measuring transducers have immunity to influence of powerful electromagnetic fields, which occur during the operation of powerful generators. According to the given design parameters of the PA and the mechanical characteristics of the plate spring block, a fiber optic force measurement sensor was developed and its characteristics were determined. The forces in the prisms measured using a dielectric tubular force-receiving element and a ring measuring elastic element connected to it by light tension. A structural diagram of a fiber-optic system with Bragg gratings for measuring forces in N clamping prisms of a powerful TG is proposed. The method of monitoring the state of the TG stator core using the PA system with a fiber-optic sensor based on Bragg gratings described. The processing of the measurement results in the clamping prisms are measured using a fiber-optic sensor based on Bragg gratings placed in the PA is carried out using an interrogator and a personal computer. The use of the device in the stabilization system makes it possible to increase the reliability and efficiency of monitoring the actual technical condition of the heart, as well as more likely to diagnose its defects with their subsequent elimination, both during its operation and during preventive and repair measures. The use of developed information and measurement tools will ultimately increase the reliability of TG and its durability.