Spektroskopia impedancji i rezonans w badaniach stanu technicznego kołpaków wirników turbogeneratorów

• Autorzy: Baron D.

Warianty tytułu

EN

Impedance spectroscopy and resonance in testing of turbogenerator rotor retaining rings technical condition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaproponowano nową metodę nieniszczącego badania paramagnetycznej stali kołpaków wirników turbogeneratorów, umożliwiającą ustalanie stopnia eksploatacyjnej degradacji zmęczeniowej ich struktury materiałowej, dokonywanie oceny ich stanu technicznego oraz prognozowanie czasu ich dalszej eksploatacji. Proponowaną metodą badawczą jest metoda spektroskopii impedancji i rezonansu sondy pomiarowej, tj. metoda diagnostyki nieciągłości strukturalnych oparta na badaniu eksploatacyjnej zmienności parametrów fizycznych materiału (elektrycznych i magnetycznych) mającej swoje odniesienie w poziomie degradacji struktury materiałowej powodowanej eksploatacyjnymi procesami zmęczeniowymi (przede wszystkim mechanicznymi i cieplnymi). Metoda spektroskopii impedancji ma możliwość wskazania z wyprzedzeniem miejsc potencjalnie zagrożonych awarią już na etapie pojawienia się zmian w strukturze materiałowej, które poprzedzają powstawanie pęknięć. Proponowana metoda jest prosta, tania i uniwersalna, nadaje się do badań wszystkich gatunków stali, paramagnetycznych i ferromagnetycznych. Posiada wszelkie zalety, by mogła być powszechnie stosowana w praktyce. W artykule zaprezentowano wyniki przeprowadzonych badań materiału kołpaków wycofanych z eksploatacji i fabrycznie nowego oraz próbek materiałowych poddanych procesowi zmęczeniowemu, potwierdzające możliwość wykrywania procesów degradacyjnych na poziomie struktury materiałowej poprzez badanie eksploatacyjnej zmienności parametrów elektrycznych i magnetycznych materiału. Zaproponowano nisko-kosztowe rozwiązania praktyczne w postaci urządzeń pomiarowych. W artykule przybliżono również temat kołpaków i ich strategiczną rolę w bezpieczeństwie eksploatacji turbogeneratorów. Przybliżono problematykę diagnostyki i eksploatacji kołpaków wraz z zagrożeniami z nimi związanymi.

EN

The paper presents a new method of NDT testing of turbogenerator rotor retaining rings (paramagnetic steel), enabling to evaluate their material structure operational fatigue wear degree, to evaluate their technical condition and to predict their further safe operation time. The proposed method is induction coil impedance spectroscopy and resonance method. The method belongs to diagnostics of structural discontinuities and it is based on testing/analysis of operational changeability of material physical parameters (i.e. electric and magnetic), which has its correlation to the level of material structure degradation (caused by operational fatigue processes, mainly mechanical and thermal). Using the impedance spectroscopy method it is possible to indicate in advance the places of material potentially danger to the operational safety. It enables early detection of defect, i.e. on the stage of creation of changes in the material structure preceding material cracking formation. The proposed method is simple, inexpensive and universal, it is suitable to test all grades of steel, both paramagnetic and ferromagnetic. It has all advantages to be generally used in practice. The paper presents the test results for retaining rings materials withdrawn from operation and brand-new and also for test samples put to fatigue process, which confirm the usability of degradation process detection on the level of material structure, by testing operational variability of its electric and magnetic parameters. There are proposed some inexpensive practical solutions. The article presents also the subject of retaining rings and their strategic role in the turbogenerator operational safety. It presents the main issues connected with their diagnostics and operation together with some basic risks.

Słowa kluczowe

PL

kołpak wirnika generatora; spektroskopia impedancji; rezonans; zmiana parametrów

EN

turbogenerator rotor; impedance spectroscopy; resonance; physical parameters

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 91, nr 10
• Strony: 19--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Baron D.

• EthosEnergy Poland S.A

Bibliografia

• [1] Adamek J., Borecki H., Cholewa S., Drozdowski J., Dzióba W., Matulka W., Niedźwiedź A., Rogoziński S., Słowiński B., Szydłowski M., Śliwiński S.: Ramowa Instrukcja Eksploatacji Generatorów Synchronicznych, Wydawca Energopomiar- Elektryka, Gliwice 2009
• [2] Adamek J.: Typowe uszkodzenia kołpaków wirników turbogeneratorów, X Konferencja Remontowa Energetyki – Szczyrk 1997, Materiały konferencyjne, str. 54-64
• [3] Baron D., Żurek Z. H.: Spektroskopia impedancji – metoda oceny stopnia wyeksploatowania kołpaków wirników generatorów, Przegląd Elektrotechniczny nr 3/2014, str. 255-259
• [4] Brunne K., Błaszczyk M.: Raport z badań i pomiarów diagnostycznych nr 144.7019/2012, Pomiary współczynnika tłumienia fali ultradźwiękowej kołpaków wirników generatorów, ProNovum Sp. z o.o., 2012
• [5] Dobosiewicz J., Adamek J.: Ocena stanu kołpaków wirników turbogeneratorów: XIV Konferencja Energetyki – Książ 2005, Materiały konferencyjne, str. 39-46
• [6] Dobosiewicz J., Adamek J.: Ocena stanu kołpaków wirników turbogeneratorów, Energetyka, nr 3/2006, str. 184-187
• [7] Dobosiewicz J.: Ocena stanu kołpaków wirników generatorów, Energetyka, nr 6-1990, str. 202-205
• [8] Dobosiewicz J., Rauszer A.: Uszkodzenia korozyjne kołpaków generatorów w turbozespołach parowych, Energetyka, nr 8-1991, str. 290-292 (14-16)
• [9] Heptner H., Stroppe H.: Magnetyczne i indukcyjne badania metali (w oryginale: Magnetische und magnetinduktive Werkstoffprüfung), Wydawnictwo Śląsk, 1972
• [10] Katalog danych technicznych producenta stali nierdzewnej i węglowej: VSG - Vereinigte Schmiedewerke GmbH, Niemcy
• [11] Katalog danych technicznych producenta turbogeneratorów i hydrogeneratorów: Elektrosiła, Petersburg, Rosja
• [12] Katalog danych technicznych i instrukcje techniczne firmy EthosEnergy Poland S.A. w Lublińcu (dawniej TurboCare Poland S.A., Energoserwis S.A.)
• [13] Żurek Z. H., Duka P.: „Obwody RLC w diagnostyce i eksploatacji maszyn” Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2014
• [14] Żurek Z. H.: „Wprowadzenie do elektromagnetycznej diagnostyki degradacji stali” – monografia, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2012
• [15] Żurek Z. H., Baron D.: Mostki pomiarowe RLC i moduły serii LDC1000 w diagnostyce stanu stali elektrotechnicznej słabymi polami magnetycznymi, XIX Konferencja Energetyki – Arłamów 2015, Materiały konferencyjne
• [16] Żurek Z. H., Baron D.: Diagnostyka stopnia degradacji zmęczeniowej stali metodą spektroskopii impedancji i rezonansu, XXIV Seminarium Naukowo-Techniczne KOMEL PEMINE - Rytro 2015, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 2/2015 (106), str. 153-162
• [17] Żurek Z. H., Baron D.: Niestabilność eksploatacyjna parametrów magnetycznych i elektrycznych blach rdzenia stojana generatora TWW-200-2A, Przegląd Elektrotechniczny nr 1/2014, str. 221-223
• [18] Żurek Z. H., Baron D.: P.402532 z dn. 24.01.2013, Sposób wykrywania degradacji zmęczeniowych w wysokostabilnych stalach paramagnetycznych chromowo manganowych metodą indukcyjną
• [19] Żurek Z. H., Kurzydłowski K. J., Kukla D., Baron D.: Material Edge Conditions of Electromagnetic Silicon Steel Sheets, Przegląd Elektrotechniczny nr 2b/2013, str.112-115
• [20] Żurek Z. H., Baron D.: Spektroskopia impedancji – metoda oceny stanu technicznego kołpaków wirników generatorów, XVIII Konferencja Energetyki – Gniew 2013, Materiały konferencyjne, str. 130-138
• [21] Żurek Z. H., Baron D.: Badanie stabilności eksploatacyjnej parametrów magnetycznych i elektrycznych blach rdzenia stojana generatora typu TWW-200-2A, XVIII Konferencja Energetyki – Gniew 2013, Materiały konferencyjne, str. 284-289
• [22] Żurek Z. H., Baron D.: Diagnostyka maszyn w transporcie i energetyce metodą spektroskopii impedancji, XLIX Sympozjum SME - Gdynia/Gdańsk 2013, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 100/2013 cz. I, str. 195-198
• [23] Żurek Z. H., Baron D.: Pomiar zmian wartości przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej właściwej kołpaków generatorów, XLVIII Sympozjum SME - Książ 2012, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, seria Studia i Materiały, Tom 2 - Wrocław 2012, str. 9-14
• [24] Żurek Z. H., Kukla D., Baron D.: Materiałowe warunki brzegowe blach elektrotechnicznych krzemowych, XLVIII Sympozjum SME - Książ 2012, Prace Naukowe Instytutu Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych Politechniki Wrocławskiej, seria Studia i Materiały, Tom 2 - Wrocław 2012, str. 3-8
• [25] Żurek Z. H., Baron D.: Pomiar zmian wartości przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej właściwej kołpaków generatorów, XXI Seminarium Naukowo-Techniczne KOMEL PEMINE - Rytro 2012, Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne Nr 3/2012 (96), str. 179-182
• [26] www.ti.com/product/LDC1000/technicaldocuments