Технологические пробы и испытания металлов. Способы испытания металла

Нормы механических свойств металла бес­шовных и сварных труб в состоянии постав­ки регламентируются соответствующими стан­дартами и ТУ либо устанавливаются соглаше­нием сторон.

Бесшовные трубы из стали марок, поставляемых по ГОСТ 1050-74, ГОСТ 4543-71 иГОСТ 19282-73, могут быть изготовлены с контролем механических свойств на термообработанных образцах.

В большинстве случаев оговаривают нормы по временному сопротивлению разрыву, пре­делу текучести и относительному удлинению, значительно реже нормируют значения отно­сительного сужения, ударной вязкости и твер­дости. Например, твердость нормируется в подшипниковых трубах по ГОСТ 801-78 инекоторых других.

Ударную вязкость контролируют в основ­ном, когда размеры трубы позволяют выре­зать стандартный образец. Если используют нестандартные образцы, нормы и метод испытания устанавливают по соглашению сторон.

В зависимости от назначения и условий ра­боты трубы по требованию потребителя под­вергают одному или нескольким видам тех­нологических испытаний (на загиб, раздачу, сплющивание, бортование).

Испытание на загиб труб, поставляемых по ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74 и ГОСТ Ю705-80, проводят в соответствии с требо­ванием ГОСТ 3728-78, при этом растягива­ют сторону образца, соответствующую наруж­ной поверхности трубы.

Образцы от сварных труб вырезают за пре­делами зоны термического влияния сварного шва.

При испытании сварных труб шов должен находиться в зоне сжатия и располагаться под углом 90° к плоскости изгиба. Испыта­ние металла шва и металла зоны термическо­го влияния на загиб проводят по ГОСТ 6996-66.

Испытание труб на раздачу в холодном состоянии осуществляют по ГОСТ 11706-78 с помощью оправки конусностью 1:10, 1:5 или 1:4 и проводят по ГОСТ 8694-75 пу­тем плавной раздачи образца конической оп­равкой до разрыва или до заданного процен­та раздачи.

Испытание труб на сплющивание проводят по ГОСТ 8695-75 в холодном состоянии. Сварной шов при испытаниях на сплющива­ние располагается примерно под углом 90° к оси приложения нагрузки.

Испытания проводят путем плавного сплю­щивания образца, находящегося между дву­мя гладкими жесткими и параллельными плоскостями, сближая сжимающие плоскости до заданного расстояния.

В некоторых случаях испытания проводят до соприкосновения внутренних стенок (ГОСТ10498-82).

Для труб нефтяного сортамента расстояние между параллельными плоскостями после ис­пытания зависит не только от диаметра и тол­щины стенки, но также и от группы проч­ности.

Испытанию на бортование в холодном со­стоянии подвергают бесшовные трубы по ГОСТ 8731-74, ГОСТ 8733-74 и сварные трубы по ГОСТ 10705-80, а также по ГОСТ12132-66 следующего сортамента:

Наружный диа­метр, мм. . <60 60-108 108-140140¾ 160

Толщина стен­ки, % не более... 10 8 6 5

* От наружного диаметра трубы

Испытание проводят по ГОСТ 8693-80 пу­тем плавной отбортовки на 90 или 60° кон­ца образца (или трубы) при помощи оправ­ки до получения заданного диаметра.

Трубы диаметром 3-15 мм с толщиной стенки 0,7-0,9 мм по ГОСТ 11249-80 долж­ны выдерживать испытание на двойное бор­тование с центральным углом 90°.

Значительную часть горячекатаных бесшов­ных труб из углеродистой и легированной стали, а также сварных из углеродистой, низ­колегированной и частично из нержавеющей стали поставляют в состоянии после горячей прокатки или сварки без термической обра­ботки. При этом требуемые стандартами и техническими условиями механические и дру­гие свойства металла обеспечиваются химиче­ским составом стали и технологией прокатки или сварки труб. Вместе с тем в последние годы существенно возрос объем термической обработки за счет нормализации или термиче­ского упрочнения (это особенно характерно для сварных труб), а также локальной тер­мической обработки сварного соединения, про­водимой непосредственно в технологической линии трубоэлектросварочного стана.

Необходимость термической обработки пре­дусматривают, как правило, в общем виде; в ряде случаев для обеспечения требуемых эксплуатационных свойств, регламентируют также конкретные режимы термической обра­ботки (например, для котельных труб из ста­лей перлитных марок).

Способность металла подвергаться различным видам деформации выявляют обычно при технологических испытаниях образцов. О ре­зультатах технологических испытаний металлов судят по состоянию их поверхности. Если после испытания на поверхности образца не обнаружены внешние дефекты, трещины, надрывы, расслоения или излом, то металл выдержал испытание.

Испытание на выдавливание применяют для определения способ­ности листового металла подвергаться холодной штамповке и вытяжке. Образец закладываю]’ в специальный прибор, в котором пуансоном с шаровой поверхностью выдавливается лунка до появления первой трещины в металле.

Характеристикой пластичности металла является глубина лунки до разрушения металла.

Испытание на изгиб сварных швов проводят для определения вязкости сварного соединения, выполненного встык. Образец свобод­но устанавливают на двух цилиндрических опорах и подвергают изгибу до появления первой трещины. Характеристикой еязкости является величина угла изгиба.

Испытание на изгиб в холодном или нагретом состоянии прово­дится для определения способности листового металла принимать заданный по размерам и форме изгиб. Образцы для испытания выре­зают из листа без обработки поверхностного слоя.

При толщине листового металла больше 30 мм испытание па изгиб обычно не проводят. Для осуществления пробы на изгиб применяют прессы или тиски.

Испытание на осадку в холодном состоянии применяют для опре­деления способности металла принимать заданную по размерам и фор­ме деформацию сжатия. Испытаниям подвергают прутки, направлен­ные в копку и предназначенные для изготовления болтов, заклепок и и т. д. Образец должен иметь диаметр, равный диаметру испытуемого прутка, и высоту, равную двум диаметрам прутка. В этой пробе сбра- зец осаживают ударами кувалды до высоты, заданной техническими условиями.

Проба на расплющивание необходима для определения способно­сти полосового, пруткового или листового металла принимать за­данное расплющивание.

Проба навиванием проволоки диаметром до 6 мм предназначена для определения способности металла выдерживать заданное число витков. Проволоку навивают на оправку определенного диаметра. После навивки на проволоке не должно быть поверхностных дефектов.

Пробу на перегиб проволоки применяют для определения способ­ности металла выдерживать повторный загиб и разгиб. Испытанию подвергают круглую проволоку и прутки диаметром 0,8-7 мм со ско­ростью около 60 перегибов в минуту до разрушения образца. Длина образца 100-150 мм.

Проба на двойной кровельный замок предназначена для определе­ния способности листового металла толщиной менее 0,8 мм принимать заданную по размерам и форме деформацию. При испытании два листа соединяют двойным замком. Угол загиба, число загибов и разгибов замка указывают в технических условиях.

Проба на изгиб трубы диаметром не более 115 мм в холодном или горячем состоянии нужна для определения способности металла при­нимать заданный по размерам и форме загиб. Образец трубы длиной не менее 200 мм, заполненный сухим песком или залитый канифолью, загибают на 90° вокруг оправки, .радиус которой указывают в техни­ческих условиях.

Проба на сплющивание трубы необходимо для определения способ­ности металла подвергаться деформации сплющивания. Образец дли­ной, равной примерно наружному диаметру трубы, сплющивают уда­рами молотка {молота, кувалды) или под прессом до размеров, ука­занных в технических условиях.

Для разных изделий применяются разные виды и марки металлов и сплавов. Выбор обычно основывается на характеристиках материалов. При проектировании любой конструкции учитываются свойства и испытания металлов, которым они были подвержены.

Производимые испытания над разного рода металлами помогают определить механические, термические, химические свойства металлов. Соответственно, в зависимости от выявляемых свойств металла, проводятся и определенные виды испытаний.

О том, какие свойства и испытания металлов имеют большое значение, и какими они бывают мы и поговорим далее.

Свойства металлов.

Каждый вид металла имеет определенный набор свойств - механических, технологических и эксплуатационных, которые характеризуют его способность к нагреву и охлаждению, свариванию, устойчивость к большим нагрузкам и прочее. Наиболее важные из них следующие:

• литейные - эти свойства металла важны при отливе, для качественных отливок;
• жидкотекучесть;
• усадка (т.е. изменение объемов и размеров при охлаждении и затвердевании);
• ликвация (химический состав может быть неоднородным по объему);
• свариваемость (важно при проведении сварочных работ, оценивается это свойство уже по готовому сварному соединению);
• обработка давлением - важно как металл реагирует на внешние нагрузки, не разрушается ли он под давлением;
• обработка резанием - обозначает поведение металла под воздействием разных режущих инструментов;
• ударная вязкость;
• износостойкость - сопротивление металла к поверхностным разрушениям под воздействием трения;
• коррозионная стойкость - стойкость к воздействию щелочных сред, кислот;
• жаростойкость - сопротивление окислению под воздействием высоких температур;
• жаропрочность - материал должен сохранять все свои свойства даже под воздействием высоких температур;
• хладостойкость - сохранение пластичности металла при низких температурах;
• антифрикционность - свойство, характеризующееся тем, как металл может прирабатываться к другим материалам.

Все эти свойства выявляются в ходе испытаний: механических, химических и прочих.

Механические испытания металлов.

При проведении таких испытаний на металл оказывают разную нагрузку - динамическую (ударное увеличение напряжения в металле) или статическую (постепенное увеличение напряжения).

В ходе нагрузок в металле могут возникать разные виды напряжения:

• сдвиговое;
• растягивающее;
• сжимающее.

Так, например, при скручивании металла в материале возникает сдвиговое напряжение, тогда как разгибание или сгибания приводят одновременно к сжимающему и растягивающему напряжению.

Согласно этим нагрузкам и возникающему напряжению могут проводиться такие виды механических испытаний:

• на растяжение;
• на изгиб;
• на удар (определяется ударная вязкость металла).

Кроме того механические испытания предполагают проверку на усталость материала (обычно при изгибе), на глубокую вытяжку и ползучесть. Также проводятся испытания на твердость, которые осуществляются методом вдавливания и динамическим способом (на металл скидывают боек с наконечником из алмаза).

Химические испытания металлов.

Методы химических испытаний применяют для того, чтобы определить состав металла, его качество и пр. В ходе таких испытаний обычно выявляется наличие ненужных и нежелательных примесей, а также количество легирующих примесей.

Химические испытания также помогают получить оценку стойкости металла к воздействию разных реагентов.

Один из видов таких испытаний - это селективное воздействие определенными химическими растворами. Это помогает определить такие показатели, как пористость, количество включений, сегрегации и прочее.

Испытания методом контактных отпечатков необходимы для определения уровня содержания в металле фосфора и серы.

Сезонное растрескивание металла определяется с помощью специальных растворов, воздействию которых подвергается материал. Проводится и ряд других испытаний.

Оптические и физические испытания.

В ходе испытаний металл не только подвергают разного рода воздействиям, но и тщательным образом исследуют под микроскопом. Такие исследования позволяют оценить качество металла, его пригодность, структурные характеристики и прочее.

Кроме того металлы подвергаются радиографическому контролю. Эти исследования осуществляются с помощью гамма-излучения и жесткого рентгеновского излучения. Такой контроль позволяет определить имеющиеся дефекты в металле. Часто радиографическому исследованию подвергаются сварные швы.

Существует также ряд других методов контроля, которым подвергается металл. Среди них:

• Магнитно-порошковый - применяется только для никеля, железа и кобальта, а также их сплавов. Этим методом определяются дефекты некоторых видов стали.
• Ультразвуковой - также позволяет выявлять дефекты только с помощью импульса ультразвука.
• Специальные методы - это и прослушивание со стетоскопом, и испытания на циклическую вязкость и пр.

Все эти испытания, в том числе контрольные, очень важны: они помогают определить какие металлы подходят для разных конструкций, каким обработкам можно подвергать материал, какие режимы сварки использовать и прочее.

Введение. Составление программы испытаний турбогенератора

1 Рабочая программа испытаний турбогенератора ТВВ-63-2

1.1 Испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц

1.2 Испытание изоляции обмотки повышенным выпрямленным напряжением

1.3 Определение характеристик генератора. Определение работоспособности промежуточного реле с катушкой из медного провода. Выбор реле максимального напряжения и добавочного термостабильного резистора для термокомпенсации. Определение начальной температуры обмотки статора электрической машины. Расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора

Заключение

Введение

Одним из основных параметров работы любой электростанции и энергосистемы является непрерывность выработки энергии и снабжение ею потребителей. Непрерывность выработки энергии обеспечивается высокой надежностью всего энергетического - вспомогательного и основного, силового и слаботочного оборудования. Поэтому абсолютно все оборудование электростанции подвергается периодическим ремонтам и испытаниям: периодичность этих работ строго регламентируется ПТЭ и Нормами испытаний. Ни одно оборудование на электростанции не может быть включено в работу, если срок его ремонта и испытаний истек.

В данной курсовой работе составляется программа испытаний турбогенератора, определяется работоспособность промежуточного реле, выбирается реле максимального напряжения и добавочный термостабильный резистор, определяется начальная температура обмотки статора, а также производится расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора.

I. Составление программы испытаний турбогенератора

Табл. 1.1 Основные параметры генератора

Тип турбогенератораТВФ-63-2Мощность номинальная78,75 МВА / 63 МВтНапряжение статора, номинальное10,5 кВТок статора, номинальный4330 АЁмкость одной фазы статора относительно земли и двух других заземленных фаз0,25 мкФСистема возбужденияВысокочастотная, ВТД-490-3000У3Сопротивление обмотки ротора, при 15 ºС0,103 ОмСистема охлаждения статораКосвенное, водородомСистема охлаждения ротораНепосредственное, водородом

1.1 Рабочая программа испытаний турбогенератора ТВВ-63-2

1.1.1 Испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц

1. Условия проведения испытаний.

схема статорной обмотки генератора разобрана, каждая фаза испытывается отдельно, две другие фазы закорочены и заземлены;

обмотка генератора очищена от грязи, промыта и просушена;

в системе охлаждения и по обмотке циркулирует дистиллят с удельным сопротивлением не ниже 75 кОм/см. Расход дистиллята номинальный;

испытания проводятся в тёмное время суток при потушенном общем освещении машинного зала и включенном местном освещении. На последнем этапе местное освещение также отключается для наблюдения за коронированием обмотки статора;

схема испытании приведена на рисунке 1.2.

Испытательное напряжение вычисляется по формуле:

где - номинальное напряжение генератора;

3. Схема подключается на линейное напряжение, в котором меньше, чем в фазном высших гармоник, а следовательно, меньше возможность искажения синусоиды испытательного напряжения.

4. Перед началом испытаний необходимо отрегулировать пробивное напряжение разрядника FV на 110% испытательного напряжения:

Испытательная схема отключается от объекта испытаний, и испытательное напряжение поднимается на холостом ходу. Устанавливается заданное напряжение 21,12 кВ , и шары разрядника сближаются до возникновения пробоя.

Испытательное напряжение снижается до 50% и вновь поднимается до возникновения пробоя: напряжение пробоя разрядника должно быть в пределах (1,05-1,1) , то есть 20,16-21,12 кВ . Контрольный пробой шарового разрядника FV производится трижды подъёмом напряжения с.

Проведение испытаний повышенным напряжением частоты 50 Гц.

Напряжение поднимается с нуля плавно, со скоростью около 2%/с-0,38 кВ/с. Следовательно вся процедура подъёма напряжения будет длится около 1-2 мин.

В процессе подъёма напряжения необходимо прослушивать генератор на предмет возникновения потрескивания или шипения частичных разрядов. Одновременно необходимо наблюдать за обмоткой- не появится ли тление или искрение на поверхности обмотки.

В процессе подъёма напряжения необходимо делать промежуточные отсчеты по вольтметрам и индикатору частичных разрядов. В случае расхождения в показаниях вольтметра или резкого возрастания показаний индикатора частичных разрядов подъём напряжения следует прекратить и немедленно выяснить причину ненормальности.

При достижении полного испытательного напряжения оно выдерживается в течение 1 мин и плавно снижается до номинального напряжения.

На номинальном напряжении в течение 5 мин изоляция проверяется визуально, для чего желательно полностью выключить освещение в машинном зале при соблюдении мер безопасности.

При этом не должно наблюдаться сосредоточенное в отдельных точках свечение жёлтого и красного цвета, дым, тление бандажей и т.п.

Голубое и белое свечение допускается. По выполнению наблюдений коронирования обмотки напряжение плавно снижается до нуля, обмотка разряжается и заземляется. Освещение машинного зала включается.

Поочерёдно испытываются все три фазы обмотки статора.

Необходимое оборудование.

испытательная установка высокого напряжения согласно схеме на рисунке 1.1;

секундомер пружинный с ценой деления 0,2 с;

разрядно-заземляющая штанга;

температура обмотки принимается как среднее значение показании штатного термоконтроля статора.

Рисунок 1.1 Схема установки для испытания генератора повышенным напряжением промышленной частоты 50 Гц.

1.1.2 Испытание изоляции обмотки повышенным выпрямленным напряжением

1 Условия проведения испытаний:

схема обмотки статора разобрана, нейтраль разобрана;

вода из обмотки статора слита, обмотка продута сжатым воздухом;

испытания проводятся пофазно, две другие фазы при этом закорочены и заземлены.

Напряжение поднимается пятью ступенями по 1/5 полного испытательного напряжения, кВ,

На каждой ступени производится выдержка данного напряжения в течение 60 с.

На каждой ступени производится измерение тока утечки через изоляцию через 15 с и 60 с после установления неизменного напряжения: и.

По измеренным напряжению данной ступени и токам утечки и вычисляются для каждой ступени величины сопротивления изоляции для 15 с и 60 с, Ом,

На каждой ступени вычисляется коэффициент абсорбции,

В процессе испытаний строится график зависимости тока утечки от испытательного напряжения. Величина тока утечки не должна выходить за пределы, указанные в таблице 2.

Таблица 1.2 Предельные значения тока утечки от испытательного напряжения

Кратность испытательного напряжения по отношению к номинальному / 0,511,5 и вышеТок утечки , мА0,250,51

Если в процессе подъёма напряжения величина тока утечки начнёт резко возрастать и выйдет за допустимые пределы, то испытания необходимо прекратить до выяснения причины резкого возрастания тока утечки.

По достижению полного расчетного испытательного напряжения, оно выдерживается в течение одной минуты и далее плавно в течение двух минут снижается до нуля. По снижению напряжения до нуля необходимо разрядить обмотку наложением заземления через токоограничивающий резистор заземляющей штанги. Через 10 с необходимо наложить глухо заземление на вывод испытанной фазы.

Вычисляется коэффициент нелинейности,

где - наибольший ток утечки при полном испытательном напряжении;

Ток утечки при испытательном напряжении, равном приблизительно 0,5×Uном генератора;

Полное испытательное напряжение;

Испытательное напряжение, равное приблизительно 0,5×Uном генератора.

Коэффициент нелинейности должен быть меньше трёх.

Измерительная аппаратура и оборудование.

аппарат для испытания изоляции АИМ-90 (с миллиамперметром до 5мА).

секундомер пружинный с ценой деления 0,2 с.

разрядно-заземляющая штанга.

1.1.3 Определение характеристик генератора

1. Снятие характеристики трехфазного короткого замыкания (КЗ).

1.1 Условие проведения испытаний закоротки, устанавливаемые при снятии характеристики трёхфазного замыкания, должны быть рассчитаны на длительное протекание номинального тока генератора.

1.2 Характеристика КЗ в пределах не менее полуторократного номинального тока статора имеет прямолинейный характер, поэтому достаточно снять 4-5 точек характеристики до.

3 Если определение характеристики КЗ генератора не сопровождается изменением его потерь, то поддержание номинальной частоты вращения не обязательно.

4 Характеристика снимается при постепенном увеличении тока ротора и одновременной записи, установившихся значений на каждой ступени тока ротора и тока во всех фазах статора.

5 Отклонение характеристики КЗ, снятой при испытании от заводской должно находиться в пределах допустимых погрешностей измерений. Обращается особое внимание на то, чтобы характеристика стремилась к началу координат. В противном случае делаются повторные испытания, и если результат повторяется, то делается предположение о наличии витковых замыканий в обмотке ротора. В этом случае включение машины в работу не допускается.

2. Снятие характеристики холостого хода генератора (ХХ).

1 Перед подъёмом напряжения на генераторе для снятия характеристики измеряют остаточное напряжение на генераторе при разомкнутой обмотке ротора.

2 Для снятия характеристики холостого хода генератора производится плавный подъём напряжения до заданной величины при номинальной скорости вращения. Обычно напряжение на генераторе поднимается до 115% от номинального.

Испытательное напряжение, кВ,

2.3 Во время проведения пусковых испытаний генератора снятие характеристики холостого хода совмещают с проверкой витковой изоляции. Для этого напряжение на генераторе поднимается до напряжения, соответствующего номинальному току ротора, но не ниже 130% номинального напряжения. Продолжительность такого испытания - 5 мин.

Испытательное напряжение, кВ,

Снижая напряжение на генераторе, снимают основные точки характеристики. Последняя точка снимается при отключенном токе возбуждения. Всего снимают 10-15 точек примерно на равных интервалах напряжения. Полученную характеристику холостого хода смещают на D i 0 .

4 Отсчет показаний приборов производится только при установившихся параметрах одновременно на всех приборах по команде руководителя испытаний или наблюдателя, измеряющего ток ротора. Как отсчет, так и запись показаний приборов производится в делениях шкалы с указанием предела измерения.

5 После окончания измерений до разбора схемы необходимо построить характеристику и убедиться в отсутствии большого числа сомнительных точек, затрудняющих построение характеристики.

6 Для получения характеристики холостого хода в области повышенного напряжения, без значительного повышения напряжения на генераторе, ее снимают при пониженной скорости вращения с последующим пересчетом по формуле

где U НОМ - напряжение при номинальной скорости вращения;

n НОМ - номинальная скорость вращения;

n 1 - скорость вращения, при которой производились измерения.

7 Одновременно со снятием характеристики холостого хода при проведении пуско-наладочных испытаний проверяют симметрию напряжения. Для этого при установившемся режиме, близком к номинальному, измеряются напряжения между тремя фазами. Измерение производится одним вольтметром, что повышает точность измерения. Несимметрия напряжения D U определяется отношением разности между наибольшим U MAX и наименьшим U MIN измеренными напряжениями к среднему его значению линейного напряжения U СР :

Коэффициент несимметричности не должен превышать 5%.

8 По характеристике холостого хода определяется ток ротора, соответствующий номинальному напряжению генератора на холостом ходу. Он должен соответствовать расчетному значению. Если ток ротора выше расчетного, то следует искать ошибки в расчетах или монтаже (увеличенный воздушный зазор или неправильная установка ротора по высоте, отклонения в качестве стали).

9 Измерительная аппаратура и оборудование.

вольтметр класса 0,5 или 0,2, подключающийся через «вольтметровый ключ», позволяющий в процессе испытаний быстро переключать вольтметр на другие линейные напряжения;

частотомер с пределами 45-55 Гц, а для снятия характеристики холостого хода при пониженной частоте- частотомер с низким пределом измерения 40Гц;

милливольтметр класса 0,2, подключенный к штатному или специально установленному в цепи ротора шунту класса 0,2.

Рис.1.2 Схема снятие характеристик трехфазного короткого замыкания и холостого хода

II. Определение работоспособности промежуточного реле с катушкой из медного провода

Таблица 2.1 Исходные данные

Номинальное напряжение реле, , В110Минимальное напряжение срабатывания реле, , В100Сопротивление катушки реле при 20 ºС, , Ом8500Максимальная температура реле, , ºС85Номинальное напряжение сети постоянного тока, , В110

Минимальное напряжение сети оперативного постоянного тока, при котором схема должна работать, В:

Минимальный ток срабатывания реле, А:

Сопротивление обмотки реле при максимальной температуре 85 ºС, Ом:

3 Ток в горячей обмотке реле с сопротивлением 10039 Ом при возможном минимальном напряжении в сети постоянного тока, А:

Заключение о работоспособности реле.

Так как ток в обмотке реле в самом тяжёлом режиме меньше минимального тока срабатывания реле, то можно сделать вывод о невозможности применения исследуемого реле в данных условиях.

III. Выбор реле максимального напряжения и добавочного термостабильного резистора для термокомпенсации

Таблица 3.1 Исходные данные

Требуемое напряжение срабатывания реле, Uмср, В55Допустимая погрешность срабатывания, %2Диапазон изменения температуры реле, ºС10 - 30

Изменение сопротивления обмотки реле, %,

В заданном диапазоне температур сопротивление обмотки реле, а следовательно и напряжение срабатывания изменяются на 8%. Для решения поставленной задачи необходимо применить схему, в которой ток, протекающий через реле не зависел бы от температуры реле.

По /2,табл.3-5/ выбираем низковольтное реле РН51/6.4, имеющее следующие характеристики:

• напряжение срабатывания Uср= 6.4 В;
• сопротивление обмотки реле при 20 ºС R 20 = 2400 Ом.

Все остальное напряжение 55-6,4=48,6 В погашается на сопротивлении резистора, выполненного из температуронезависимого резистивного материала - константана или манганина.

Сопротивление добавочного резистора, Ом,

Суммарное изменение сопротивления цепи реле с добавленным резистором в заданном диапазоне температур, %,

Так как суммарное изменение сопротивления цепи реле с добавленным резистором, а значит и изменение сопротивления срабатывания реле не превысило 2% - предельно допустимой нормы, то можно сделать вывод о возможности применения рассчитанного реле и резистора в заданном диапазоне температур.

IV. Определение начальной температуры обмотки статора электрической машины

турбогенератор реле резистор статор

Таблица 4.1 Исходные данные

Отсчет№12345Времяt, c10204090160Перегрев0C57,955,952,344,937,9

Расчет производится графически (рис 4.1) и в цифровой форме.

Определяется постоянная времени остывания, Т, с:

где t - отрезок времени;

q Н - перегрев машины в начале отрезка времени t i ;

q - перегрев машины в конце отрезка времени t i .

За расчетное значение постоянной времени остывания берется среднеарифметическое значение ТСР:

Начальный перегрев машины аналитическим методом:

t ОКР = 200 С

q ОБМ = q Н + t ОКР ;

q ОБМ = 59,67+20 =79,67 0 С .

Рис. 4.1 Процесс остывания электрической машины после ее отключения в полулогарифмических координатах.

Начальный перегрев машины графическим методом:

Начальная температура обмотки статора электрической машины при температуре окружающей среды t ОКР = 200 С

q ОБМ = q Н + t ОКР ;

q ОБМ = 59,74+ 20 = 79,74 0С.

Разница между аналитическим и графическим методом 0,09%.

Рис. 4.2 Схема измерения сопротивления обмотки статора электрической машины непосредственно после ее отключения

V. Расчет намагничивающей и контрольной обмоток для испытания стали статора

Таблица 5.1 Исходные данные

Наружный диаметр, dH, M3,05Внутренний диаметр, dB, м1,36Полная длина спинки статора, l, м6,7Ширина вентиляционного канала, lк, м0,01Число вентиляционных каналов, n60Высота зуба статора, hэ, м0,27Коэффициент заполнения стали, k0,93Теплоемкость стали, m, кВт×ч/(кг×град)1,429 × 10-4

Принимается, что 1/3 мощности расходуется на потери во внешнюю среду на конвекцию и лучеиспускание. Для питания обмоток намагничивания выбирается напряжение 380 В.

Число витков намагничивающей и контрольной обмоток.

Потребляемый намагничивающей обмоткой ток, активную и полную

мощности.

Скорость нагрева активной стали.

1. Определение массы активной стали статора

Длина спинки:

Высота спинки:

Чистое сечение спинки:

Средний диаметр спинки:

Масса активной стали статора:

1. Расчет необходимой мощности.

Требуемая скорость подъема температуры a = 5 0С/ч. Необходимая для этого мощность:

Определяется значение индукции для создания удельных потерь р 0 = 1,072 Вт/кг /1,таблица и рис.3/

В = 0,825 Тл.

1. Расчет числа витков намагничивающей обмотки.

Если включить намагничивающую обмотку на линейное напряжение сети собственных нужд 380 В, то потребуется следующее число витков:

Практически невозможно создать дробное число витков. Поэтому выбираем один виток W =1. При этом индуктивное сопротивление намагничивающей обмотки неизбежно уменьшится против расчетного значения, ток намагничивания и индукция - увеличатся. Можно воспользоваться переключением отпаек трансформатора собственных нужд и переключить его на минимальное напряжение (+10% номинального) 418 В. данное напряжение позволит создать в статоре индукцию:

• что на 30% меньше вычисленного ранее значения индукции. При В = 0.577 Тл нагрев будет происходить несколько медленнее, но в данном случае иного выхода нет.
• Потребляемые ток и мощность.

Для создания индукции В = 0,577 Тл по графику /1, рис.3/ определяем требуемые удельные ампер-витки:0 = 71 А-в/м

Полные ампер-витки:

При одном витке W = 1 ток намагничивания численно равен:

= AW / W,= 552 /1 = 552 A.

Полная мощность намагничивающей обмотки:

= I × U,= 552 × 418 = 230,7 кВА .

Активная мощность при индукции В = 0,577 Тл вычисляется по величине удельных потерь /1, рис.3/ р0 = 0,621 Вт/кг:

Р = р 0 × G,

Р = 0,621 × 197799,525 = 122833,505Вт =122,8 кВт.

Коэффициент мощности схемы намагничивания:

Кабель для обмотки намагничивания, исходя из допускаемой в данном случае плотности тока j = 2,0 А/мм2, должен быть сечением не менее:

1. Расчет контрольной обмотки.

Учитывая, что напряжение на контрольной обмотке при равном числе витков с намагничивающей обмоткой будет близким к напряжению 380 В , выбираем для контрольной обмотки один виток W К = 1, ЭДС контрольной обмотки при индукции в статоре В = 1 Тл определяется:

Добавочный резистор R (рис. 5.1) для вольтметра 300 В, 150 дел. и внутренним сопротивлением RВ = 30 кОм выбирается таким образом, чтобы при 724 В (соответствует В=1 Тл) его показания были бы равны 100 делениям:

Рис. 5.1 Схема индукционного нагрева статора генератора намагничиванием стали статора

Заключение

В данной курсовой работе была составлена программа испытаний для турбогенератора. Была определена работоспособность промежуточного реле в определенных условиях, также выбрано реле максимального напряжения и добавочный термостабильный резистор для термокомпенсации. Также был произведен расчет для определения начальной температуры, графическим и аналитическим методами. Рассчитаны, для определенных генераторов, контрольные и намагничивающие обмотки.

Библиографический список источников информации

1.Объемы и нормы испытания электрооборудования / Под. общ. ред. Б.А. Алексеева, Ф.Л. Когана, Л.Г. Мамикоянца. - 6-е изд. - М.: НЦ ЭНАС, 1998.

2.Справочник по наладке электрооборудования электрических станций и подстанций / Под. ред. Э.С. Мусаэляна - М.: Энергоатомиздат, 1984.

.Мусаэлян Э.С. Наладка и испытания электрооборудования электрических станций и подстанций. - М.: Энергоатомиздат, 1986.

Механические свойства выявляются при воздействии на металл растягивающих, изгибающих или других сил. Механические свойства металлов характеризуются: 1) пределом прочности в кг/мм 2 ; 2) относительным удлинением в %;3) ударной вязкостью в кгм/см 2 ; 4) твердостью; 5) углом загиба. Перечисленные основные свойства металлов определяются следующими испытаниями: 1) на растяжение; 2) на загиб; 3) на твердость; 4) на удар. Все эти испытания производятся на образцах металла при помощи специальных машин.

Испытание на растяжение . Испытанием на растяжение определяют предел прочности и относительное удлинение металла.

Пределом прочности называется усилие, которое надо приложить на единицу площади поперечного сечения образца металла, чтобы разорвать его.

Для испытания на растяжение изготовляют образцы, форма и размеры которых установлены ГОСТ 1497-42. испытания проводятся на специальных разрывных машинах. Головки образца закрепляют в захваты машины, после чего дают нагрузку, растягивающую образец до разрушения.

Для испытания листового металла изготовляют плоские образцы. Малоуглеродистые стали имеют предел прочности около 40 кг/мм 2 стали повышенной прочности и специальные - 150 кг/мм 2 .

Относительное удлинение малоуглеродистой стали примерно равно 20%..

Относительное удлинение характеризует пластичность металла, оно снижается с повышением предела прочности.

Испытание на твердость . Для определения твердости металла применяется прибор Бринеля или Роквелла.

Твердость по Бринелю определяют следующим образом. Твердый стальной шарик диаметром 10,5 или 2,5 мм вдавливается под прессом в испытуемый металл. Затем при помощи бинокулярной трубки измеряют диаметр отпечатка, который получился под шариком на испытуемом металле. По диаметру отпечатка и по соответствующей таблице определяют твердость по Бринелю.

Твердость некоторых сталей в единицах по Бринелю:

Малоуглеродистая сталь......ИВ 120-130

Сталь повышенной прочности.... ИВ 200-300

Твердые закаленные стали.....ИВ 500-600

С увеличением твердости пластичность металла снижается.

Испытание на удар . Этим испытанием определяют способность металла противостоять ударным нагрузкам. Испытанием на удар определяют ударную вязкость металла.

Ударная вязкость определяется путем испытания образцов на специальных маятниковых копрах. Чем меньше ударная вязкость, тем более хрупок и тем менее надежен в работе такой металл. Чем выше ударная вязкость, тем металл лучше. Хорошая малоуглеродистая сталь имеет ударную вязкость, равную 10-15 кгм/см 2 .

Испытание на загиб . Арматура для железобетонных конструкций должна иметь на концах крюки с углом загиба до 180° и отгибы по длине арматуры на 45 и 90°. Поэтому арматурную сталь подвергают испытанию на холодный загиб.

Технологическими испытаниями устанавливают способность арматурной стали воспринимать деформации без нарушения целостности, т.е. без появления в ней трещин, надрывов, расслоений.