способ размагничивания крупногабаритных машин, содержащих статор и ротор

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗМАГНИЧИВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ МАШИН, СОДЕРЖАЩИХ СТАТОР И РОТОР, при котором воздействуют на машину магнитным полем, в начальный момент превосходящим наибольшую коэрцитивную силу, а затем уменьшают его по амплитуде при каждом цикле размагничивания, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности размагничивания, а также ускорения процесса и снижения его трудоемкости, размагничивание производят в замкнутой магнитной цепи, в качестве частей которой используются вал ротора и статор размагничиваемой машины, при этом размагничивание производят в продольном и поперечном направлениях путем согласного и/или встречного включения не менее двух источников магнитного поля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к размагничиванию турбоагрегатов, паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров и других крупногабаритных установок, состоящих из вращающегося ротора и неподвижной станины - статора, и может быть использовано в энергетической и химической промышленности.

Известен способ размагничивания кораблей [1], согласно которому размагничиваемый объект целиком помещают в магнитное поле размагничивающей обмотки, и он становится частью разомкнутой магнитной цепи.

Недостатком способа является сложность его технического воплощения применительно к крупногабаритным установкам, в частности, из-за разомкнутости магнитной цепи.

Известен способ размагничивания турбоагрегата [2], состоящий в том, что размагничивание происходит магнитным полем, в начальный момент превосходящим наибольшую коэрцитивную силу, а затем уменьшающимся по амплитуде при каждом цикле размагничивания. При этом размагничиваемый механизм помещают целиком в магнитное поле, и он становится частью разомкнутой магнитной цепи.

Недостатком данного способа является то, что при больших размерах механизма для размагничивания может потребоваться достаточно большая магнитодвижущая сила (МДС), и габариты катушек окажутся чрезмерно большими для помещения, где установлен механизм, а потери энергии в них будет трудно отвести. Кроме того, поскольку валы турбоагрегатов могут быть намагничены как в осевом, так и в радиальном направлении одновременно, то для размагничивания по обеим осям необходима переориентация размагничивающих обмоток. При значительных размерах размагничиваемого механизма и сильном остаточном намагничивании размеры размагничивающих катушек и выделяемые в них потери становятся весьма заметными.

Целью изобретения является повышение эффективности размагничивания, а также ускорение процесса и снижение его трудоемкости.

Цель достигается за счет того, что по способу размагничивания крупногабаритных машин, содержащих статор и ротор, по которому воздействуют на указанную машину магнитным полем, в начальный момент превосходящим наибольшую коэрцитивную силу, а затем уменьшают его по амплитуде при каждом цикле размагничивания, размагничивание производят в замкнутой магнитной цепи, в качестве частей которой используются вал и статор размагничиваемой машины, при этом размагничивание производят в продольном и поперечном направлениях путем согласного и/или встречного включения не менее двух источников магнитного поля.

Новизна предлагаемого способа заключается в новой совокупности известных и новых признаков.

Существенность отличий подтверждается тем, что у заявленного способа по сравнению с известными техническими решениями появляется новое свойство, которое заключается в снижении магнитного сопротивления размагничиваемого объекта, а также в исключении переориентации размагничивающего устройства относительно объекта.

На фиг. 1 изображен продольный размагничивающий поток при согласном включении размагничивающих катушек; на фиг. 2 изображены размагничивающие потоки в продольном и радиальном направлениях при встречном включении размагничивающих катушек; на фиг. 3 - предлагаемое размагничивающее устройство.

Устройство для осуществления способа содержит вал 1 турбоагрегата, корпус 2 турбоагрегата, размагничивающие катушки 3 и 4, намотанные на ферромагнитные сердечники 5, связанные в магнитную цепь с корпусом с помощью гибких или секционированных дополнительных магнитопроводов 6 и установленные на вал ротора с помощью наборных сменных дополнительных сердечников 7. Размагничивающие катушки могут быть включены согласно (фиг. 1), создавая продольный размагничивающий поток , или встречно (фиг. 2), создавая согласно-радиальный и встречно-продольный потоки ₁ и ₂ .

Опыт эксплуатации показывает, что за последние годы появилась потребность размагничивания именно крупногабаритных вращающихся механизмов; турбоагрегатов, паровых и газовых турбин, турбокомпрессоров и т.д. Их намагничивание, вызванное случайными и систематическими причинами (магнитная дефектоскопия, электросварка, нарушение изоляции подшипников, стекание статических зарядов и т.д.), обуславливает протекание во вращающихся частях этих машин униполярных токов, во-первых, многократно усиливающих магнитные поля и, во-вторых, способных вызвать серьезные повреждения подшипников, уплотнений, соединительных муфт и подо- бных деталей в виде их интенсивной электроэрозии. Если начальное намагничивание ниже определенных пределов, этих явлений не происходит. Размагнитить агрегат нужно до этих пределов, а начинать размагничивание с МДС превышающей довольно высокую коэрцитивную силу, соответствующую намагничиванию агрегата. Вследствие высокой коэрцитивной силы и больших габаритов изделия размагничивание турбоагрегатов в разомкнутой магнитной цепи оказывается нецелесообразным, а для создания замкнутой магнитной цепи требуются сердечники таких же больших габаритов, как и сам размагничиваемый агрегат.

Задачей размагничивания является снижение остаточного намагничивания до минимально возможного или безопасного уровня.

Согласно изобретению размагничивание крупногабаритных установок заключается в следующем.

Заранее изготовленные размагничивающие катушки 3 и 4 с ферромагнитными сердечниками 5 устанавливаются на вал 1 агрегата обычно в районе подшипников (на фигурах не показаны) с помощью набора сменных дополнительных сердечников, так называемых фальш-вкладышей 7, по обе стороны размагничиваемого участка вала 1 и через дополнительные магнитопроводы 6 замыкаются на корпус 2 агрегата, образуя таким образом замкнутый магнитопровод. Катушки 3 и 4 запитываются от источника постоянного тока импульсами тока с переменной полярностью, уменьшающимися по амплитуде и создающими МДС превосходящую максимальную коэрцитивную силу.

Предлагаемый способ позволяет размагничивать как все изделие в сборе, так и различные его части.

Минимальное число размагничивающих катушек - две, но если они создают недостаточную для размагничивания всего механизма МДС, то возможно одновременно производить размагничивание каждого отдельного участка с помощью пары размагничивающих катушек, при этом общее число размагничивающих катушек составляет 2n, где n - число размагничиваемых участков.

Возможно и последовательное размагничивание по участкам двумя размагничивающими катушками при условии, что создаваемая ими МДС достаточна для размагничивания наиболее намагниченного участка магнитной цепи.

МДС для размагничивания агрегата в этих катушках прилагается так, что частями замкнутой магнитной цепи являются узлы самого агрегата: его вал 1 и корпус 2 (фиг. 1, 2 и 3). Для уменьшения немагнитных зазоров на пути прохождения магнитного потока устанавливаются дополнительные гибкие или секционированные магнитопроводы 6 для состыковки с валом 1 и корпусом 2 механизма. Для возможности установки размагничивающего устройства применяют наборные сменные дополнительные сердечники 7, которые имеют вид вкладышей, так называемых фальш-вкладышей, снабженных башмаками, присоединенными к деталям механизма. Таким башмаком удобно сделать съемную верхнюю часть подшипника, выполненную без баббитовой заливки. Размагничивающие катушки 3 и 4 устанавливаются на шейки ротора с обеих сторон от размагничиваемого участка в верхней части подшипников с помощью сменных фальш-вкладышей 7. Для закрепления катушек при этом используются те же болты, что и для крепежа крышек подшипников.

Размагничивающие катушки создают магнитное поле, направленное встречно полю остаточной намагниченности. В зависимости от ориентации поля намагничивания размагничивающие катушки 3 и 4 могут быть включены согласно или встречно. При согласном включении создается продольный размагничивающий поток, и размагничивание производят в продольном направлении (фиг. 1), а при встречном создаются согласно-радиальный и встречно-продольный потоки, и размагничивание производится одновременно в продольном и радиальном направлениях (фиг. 2). Но поскольку продольный поток определяется встречным направлением размагничивающих катушек, а радиальный - согласным, то при встречной схеме включения основное направление размагничивания радиальное.

При больших величинах остаточной намагниченности как в продольном, так и в радиальном направлениях целесообразно сначала производить размагничивание в продольном направлении путем согласного включения размагничивающих катушек, а затем в радиальном направлении путем их встречного включения.

Катушки запитываются от регулируемого источника постоянного тока с устройством для изменения его направления, при этом при каждом цикле перемагничивания создается убывающее по величине магнитное поле, МДС которого при первом цикле размагничивания превышает коэрцитивную силу размагничиваемого объекта, вызванную остаточной намагниченностью деталей, и обеспечивает их перемагничивание, а затем при каждом цикле перемагничивания магнитное поле уменьшается по амплитуде.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении эффективности размагничивания, что достигается путем проведения размагничивания в замкнутой магнитной цепи с помощью заранее изготовленных катушек, частями которой являются вал и корпус механизма, а также в возможности размагничивать различные машины и механизмы независимо от их конструкции и габаритов, направления намагничивания. Этим достигается снижение трудоемкости и уменьшение времени размагничивания. Снижение уровня остаточной намагниченности предотвращает возникновение больших униполярных токов, эрозии подшипников и в результате аварии турбоагрегатов.

Изобретение предполагается использовать на ТЭЦ, газокомпрессорных станциях, там, где наблюдаются случаи сильной остаточной намагниченности машин и механизмов больших габаритов.