Роль и значение заземления ротора в работе турбоагрегата

Роль и значение заземления ротора в работе турбоагрегата

Ротор генератора или турбины — один из ключевых механических и электрических узлов энергоблока. При вращении с частотой в несколько тысяч оборотов в минуту он испытывает не только серьёзные механические нагрузки, но и воздействие сложных электромагнитных процессов. В штатном режиме вал ротора должен находиться в состоянии электрической нейтральности, то есть иметь стабильное и надёжное подключение к контуру заземления. Однако на практике на валу постоянно формируются паразитные потенциалы и токи, которые при отсутствии корректного отвода могут привести к повреждению оборудования.

Основные источники появления таких токов включают:

• Индукцию ЭДС, возникающую из-за несимметричного магнитного поля статора и ротора;
• Емкостные токи, формирующиеся между обмотками и металлическими элементами машины;
• Токи утечки возбуждения или токи, проходящие через изоляцию подшипников;
• Накопление статического заряда, особенно при работе турбин на высокоскоростных потоках газа или пара.

Если цепь заземления ротора нарушена — ухудшился контакт щётки, увеличилось переходное сопротивление либо цепь частично или полностью разомкнута — паразитные токи начинают проходить через элементы, не рассчитанные на электропроводку. В первую очередь под удар попадают подшипники скольжения, через которые токи замыкаются в виде микроразрядов.

Эти микроразряды вызывают электроэрозию рабочих поверхностей, образование раковин и борозд на шейках ротора и на вкладышах подшипников. На начальных этапах подобные дефекты проявляются как умеренный рост вибрации, но впоследствии могут привести к серьёзным разрушениям, вызывающим аварийную остановку оборудования. Достаточно одиночного пробоя, чтобы нарушить масляную плёнку и ускорить износ трущихся частей.

Недостаточный контроль цепи заземления приводит к ряду критичных последствий:

• Ускоренный износ подшипников и шеек вала;
• Рост вибрации, разбалансировка ротора, увеличение механических нагрузок;
• Появление блуждающих токов в корпусе и смежных системах;
• Вероятность дорогостоящего ремонта и внепланового вывода агрегата из работы;
• Нарушение требований промышленной безопасности и эксплуатационных норм.

Современные электростанции постепенно отказываются от ручного периодического контроля и переходят к автоматизированным системам, способным фиксировать даже кратковременные обрывы цепи заземления, измерять токи утечки и потенциал на валу. Одним из таких решений является комплекс контроля заземления ротора JUVTEK K30-4, обеспечивающий круглосуточный мониторинг и своевременное предупреждение о нарушениях.

Преимущества и функции устройства JUVTEK K30

Серия K30 от JUVTEK предназначена для автоматизированного контроля заземления вала/ротора энергетических агрегатов и включает следующие возможности:

• Автоматическое измерение параметров цепи заземления вала: тока заземления, переходного сопротивления щёточного узла и потенциала на валу;
• Запись параметров в архив, выдачу предупредительной сигнализации на щит управления и передачу данных в АСУ ТП;
• Оперативное выявление отклонений — ухудшение контакта щётки, превышение переходного сопротивления, некорректный потенциал вала — с возможностью своевременного принятия мер до наступления серьёзных повреждений.

Внедрение устройства даёт следующие результаты:

• Ранняя диагностика и обнаружение отклонений на начальной стадии;
• Значительное снижение риска электроэрозии, продление ресурса подшипников;
• Автоматизация процессов контроля и уменьшение нагрузки на персонал;
• Полная интеграция в автоматизированные системы станции с сохранением истории параметров.

Вывод

Контроль заземления ротора турбины — это обязательный элемент обеспечения надежной и безопасной работы оборудования. Применение автоматического устройства JUVTEK K30 позволяет не просто обеспечить наличие заземления, а организовать полноценный круглосуточный мониторинг всех ключевых параметров, минимизируя вероятность повреждений, аварий и простоев.

Детальнее об устройстве JUVTEK K30 можно узнать тут.