Анализ влияния электрических повреждений в обмотке возбуждения на виброактивность синхронного турбодвигателя

Abstract

Актуальность. Мощные высоковольтные синхронные электродвигатели с неявнополюсным ротором серии СТД и СТДП являются одними из главных элементов системы сбора нефти и поддержания пластового давления, к которым предъявляются повышенные требования по эксплуатационной надежности. Вибросостояние при этом выступает одним из ключевых параметров, контролируемых в процессе эксплуатации. Источники вибрации имеют как механическую, так и электрическую природу возникновения. Общепринято считать, что замыкание малого количества витков в обмотке возбуждения приводит к незначительному изменению симметрии магнитного тяжения, и из-за того, что витковое замыкание может носить слабовыраженный (перемежающийся) характер, существуя в машине длительное время, оно не оказывает критического влияния на режим работы машины. Проверка на данный вид повреждений выполняется, как правило, только при проведении капитального ремонта двигателя. При эксплуатации двигателя возникает ряд дополнительных побочных негативных явлений, вызываемых витковыми замыканиями в обмотке возбуждения, например, таких как повышенный износ подшипников и резкое снижение ресурса масла из-за возникающих поперечных паразитных токов. В статье анализируется степень влияния электрического повреждения на виброактивность синхронных турбодвигателей. Цель: оценить степень влияния электрического повреждения в обмотке возбуждения синхронного турбодвигателя на его виброактивность. Методы. Для оценки степени влияния электрического повреждения в обмотке возбуждения синхронного турбодвигателя использовались расчетные методы, принятые в теории электрических машин. Результаты. Установлено, что витковые замыкания в обмотке ротора вызывают изменение уровня вибрации не столько вследствие изменения магнитного тяжения, сколько из-за неравномерности нагрева бочки ротора. На изменение виброактивности влияет даже незначительная разница температур. Рекомендовано при изменении виброактивности синхронного турбодвигателя проводить тщательную проверку машины на предмет возникновения электрического повреждения в обмотке возбуждения.

Relevance. Powerful high-voltage synchronous motors with STD and STDP round rotor series are the main elements of oil gathering system and maintaining reservoir pressure. This fact increases the operational reliability demands. Vibration condition is one of the key parameters controlled in operation. The vibration sources are mechanical and electrical. Generally, a small number of field-turns in the field magnetizing coil leads to a slight change in the symmetry of a magnetic pull. Because of the fact that a short circuit can have the intermittency of stimulation and exist in the motor for a long period of time without exerting marginal impact on operating mode, such damages are checked only at engine overhaul. Thus it is necessary to consider a number of negative effects caused by short circuits in the field magnetizing coil, such as increased wear of the bearings and a sharp decline in bearing lube oil resource due to transverse parasitic currents. The article analyzes the degree of influence of electrical damage on vibration condition of synchronous round-rotor motor. The aim of the research is to assess the degree of influence of electrical damage in a field magnetizing coil of a synchronous round-rotor motor on vibration condition of the latter. Methods. The authors have used the calculation methods adopted in the theory of electrical machines to assess the influence of electrical damages in the field magnetizing coil of the synchronous round-rotor motor. Results. It was found that the turn-to-turn short-circuit in the rotor winding leads to vibration level changes not so much because of the magnetic pull changes as due to the uneven heating of the rotor body. The vibration state change is affected by a slight temperature difference. In case of a vibrostatus changes, it is required to check the electrical machine for electric damage occurrence in a drive winding.