تخمين قابليت اطمينان شفت مياني توربين در حضور عيوب الكتريكي

Reliability Estimation of Intermediate Shaft of Turbine in Presence of Electrical Faults

در اين مقاله، با استفاده از خروجي‌هاي حل ارتعاشات ناشي از عيوب الكتريكي ژنراتور به تخمين قابليت اطمينان و عمر شفت مياني توربين MGT-70 كه طرح ارتقاء يافته يكي از توربين‌هاي شركت زيمنس مي‌باشد، پرداخته شده است. از اينرو در ابتدا تحليل ارتعاشي صورت گرفته و عيوب الكتريكي موجود به طور مختصر معرفي گرديده‌اند. به طور كلي سه نوع عيب الكتريكي بر روي ژنراتور وجود دارد كه به صورت گشتاورهاي گذرا با توزيع گسترده به روتور ژنراتور وارد مي‌شوند. در تحليل صورت گرفته زمان رخداد عيب‌ها به صورت يك متغير اتفاقي در نظر گرفته شده و به كمك رهيافت تنش-عمر و قانون ماينر تعداد سيكل¬هايي كه مقدار تنش آن‌ها از حد دوام ماده تجاوز كرده محاسبه شده و مقدار آسيب متناظر به هر بار وارد شدن عيب‌ها بدست آمده است. مقدار گشتاور نامي نيز به صورت تنش ميانگين در محاسبات وارد شده و جهت به حساب آوردن پراكندگي متغيرهاي مختلف جهت شمارش تعداد سيكل¬هايي كه مقدار تنش آن از حد دوام ماده تجاوز كرده است، حد دوام ماده برابر مقدار ميانگين منهاي مقدار انحراف معيار آن در نظر گرفته شده است. با در دست داشتن مقدار آسيب هر عيب در زمان‌هاي مختلف، تعداد تكرار مجاز بارگذاري‌هاي مختلف استخراج گرديده و بر آن‌ها يك توزيع آماري برازش شده است. با توجه به توزيع آماري مناسب برازش شده، تابع قابليت اطمينان متناظر با هر عيب بدست آمده است. به كمك تابع قابليت اطمينان مي‌توان سطح قابليت اطمينان را براي تعداد تكرارهاي مجاز هر عيب بدست آورد. در نهايت مقادير تعداد تكرارهاي مجاز هر عيب در سطوح مختلف قابليت اطمينان براي دو توربين مورد نظر مورد مقايسه قرار گرفته است. با توجه به نتايج بدست آمده مشخص گرديده است كه عيب سنكرون شدن ناهمفاز از دو عيب ديگر بحراني‌تر بوده و اين عيب تنها مجاز به يك بار تكرار مي‌باشد.

In this paper, the output of vibration analysis caused by generator electrical faults used to estimate the reliability and lifetime of intermediate shaft of MGT-70 turbine that is one of the upgraded turbines of Siemens factory. Thus, the vibration analysis and electrical faults is introduced in brief. Generally, there are three types of electrical faults on the generator that act as transient moments. These transient moments are distributed on the generator rotor. In this analysis, the occurrence time of the faults is considered as a random variable. The cycles that are exceeded from the fatigue limit and the corresponding damage are calculated by using stress-life method and Miner’s rule for each occurrence time. As a result, the allowable repetitions of different loadings are derived and a statistical distribution is fitted to them. According to this distribution the reliability function of each fault is obtained. Finally, the allowable repetitions of each fault in different reliability level for two mentioned turbines are compared. According to the results, it has been found that out phase synchronization is more critical than two other faults and this fault is only allowable to repeated one time.