Роль и значение заземления ротора в работе турбины

Ротор турбины или генератора является одним из наиболее ответственных узлов энергетической установки. Во время вращения со скоростью в тысячи оборотов в минуту он подвергается не только значительным механическим нагрузкам, но и воздействию сложных электромагнитных процессов. В нормальных условиях вал ротора должен находиться в состоянии электрического равновесия, то есть иметь надёжное соединение с контуром заземления. Однако в реальности на валу постоянно возникают паразитные потенциалы и токи, способные нанести существенный вред оборудованию.

Причины возникновения этих токов многообразны:

• Индукция ЭДС в результате несимметрии магнитного поля статора и ротора;
• Емкостные токи, возникающие между обмотками и металлическими частями машины;
• Токи утечки от системы возбуждения или через изоляцию подшипников;
• Статическое электричество, особенно при работе турбин в условиях высоких скоростей потока пара или газа.

Если цепь заземления ротора нарушена — контакт щётки нестабилен, сопротивление заземляющего перехода увеличено или цепь разомкнута — эти токи находят обходной путь через элементы, не рассчитанные на прохождение электрического тока. В первую очередь страдают подшипники скольжения, через которые токи начинают проходить в виде микроразрядов.

Такие микроразряды вызывают электроэрозию поверхностей, образование раковин и бороздок на шейках вала и вкладышах подшипников. На ранней стадии эти дефекты проявляются как незначительное повышение вибрации, но со временем перерастают в критические повреждения, способные вызвать аварийную остановку турбоагрегата. Даже единичный пробой может привести к деградации масляной плёнки и быстрому износу трущихся поверхностей.

Недостаточный контроль заземления ротора ведёт к ряду серьёзных последствий:

• Ускоренный износ и повреждение подшипников и шеек вала;
• Повышенные вибрации, разбалансировка ротора, рост механических нагрузок;
• Возникновение блуждающих токов в корпусе и вспомогательных системах;
• Риск дорогостоящего ремонта, внепланового простоя и потери мощности агрегата;
• Нарушение требований промышленной безопасности и эксплуатационных регламентов.

Современные электростанции переходят от периодического ручного контроля к автоматизированным устройствам, которые фиксируют даже кратковременные обрывы заземляющей цепи, регистрируют токи утечки и потенциал на валу. Одним из таких решений является устройство контроля заземления ротора JUVTEK K30-4, позволяющее круглосуточно отслеживать состояние заземления и своевременно предупреждать персонал о нарушениях.

Преимущества и возможности устройства JUVTEK K30

Устройство серии К30 от JUVTEK — это специализированное решение для контроля заземления вала/ротора таких агрегатов:

• Предназначено автоматически контролировать цепь заземления вала: ток заземления, переходное сопротивление щёток, напряжение на валу. 
• Ведёт архивирование параметров, выдаёт предупредительную сигнализацию на щит управления, передаёт данные в АСУ ТП станции. 
• Позволяет оперативно выявлять отклонения: плохой контакт щётки, высокий переходный?сопротивление, неправильный потенциал на валу — и принимать меры до возникновения серьёзных повреждений.

Внедрение устройства позволяет достичь следующих результатов:

• Превентивная диагностика: обнаружение отклонений ранним этапом.
• Минимизация риска электроэрозии, увеличение срока службы подшипников.
• Автоматизация контроля, снижение нагрузки на обслуживающий персонал.
• Интеграция с автоматикой станции — данные доступны, действия логированы.

Вывод

Контроль заземления ротора турбины – это не опция, а обязательное звено системы обеспечения надежности. Внедрение автоматического устройства JUVTEK K30 позволяет не просто заземлить вал, а обеспечить его постоянный мониторинг и контроль параметров, что минимизирует риски повреждений и простоев.

Подробнее об устройствах заземления JUVTEK K30 можно узнать здесь.