测振测摆系统在电厂的实践与应用

2016-11-11黄劲松何继全

水电站机电技术 2016年7期

关键词：摆度报警数值

黄劲松，何继全

（1.丹江口水利枢纽小水电有限公司，湖北丹江口 442700；2.北京中元瑞讯科技有限公司，北京 100084）

测振测摆系统在电厂的实践与应用

黄劲松1，何继全2

（1.丹江口水利枢纽小水电有限公司，湖北丹江口 442700；2.北京中元瑞讯科技有限公司，北京 100084）

针对丹江口水利枢纽小水电有限公司机组的状态监测系统在实际生产中的应用进行了详细介绍与总结，为电厂状态监测系统对水力机组的安全稳定运行和故障分析判断提供了宝贵的技术支持。

状态监测；测振测摆系统；电厂；应用

1 工程概况

丹江口水利枢纽小水电有限公司位于湖北省丹江口市境内，电站是一座引水坝后式厂房，装有2台额定容量为20 MW的混流式水轮发电机组，1992年机组投产发电。该电厂之前测量振动和摆度是靠值班人员每天定期采用摆度表人工测量，由于每次测量的人员不一定是同一人，测量的方式简单，所以测量数据误差较大，无法满足数据的分析要求，尤其是无法满足“无人值班，少人值守”的经营理念。在2013年机组进行改造后，这个问题越发突出，为了保证水轮发电机组在大坝加高后能安全稳定运行，使运行人员更好的监视水轮发电机组的运行状况，更好的指导检修人员对水轮发电机的检修工作，公司在2015年开始逐步投入GMH550在线监测系统，为机组建立功能全面、实用性强的故障诊断分析系统，提供实时监测、报警、振动保护、故障诊断分析、智能诊断报告等一系列工具和手段，快速准确的完成现场试验及故障诊断任务，以一机一策为原则，设计一套结合报警保护定值、延时策略、保护动作策略为一体的水电机组振摆报警保护系统，为全场机组安全运行提供有力保证，也为实施智能化水电厂组建必要条件。

2 系统简介

此次改造选用的GMH550状态监测系统是北京中元瑞讯科技有限公司自主研发的针对水轮发电机组现场应用的状态监测产品，该产品具备对水轮机、发电机的实时在线监测、分析与诊断功能。小水电有限公司两台机组的现地下位机设备共用一台屏柜，放置在低压开关室内，每台机组采用一套独立的在线监测系统。系统主要具备以下功能：

2.1 常规功能

系统引进了单机配置测点共20个，包括键相信号（1个），上导轴承，下导轴承，水导轴承X、Y向摆度（6个），大轴轴向位移（Z向）（3个），上机架、下机架、顶盖振动（9个），导叶后压力脉动（1个）。通过监测这些振摆变量，能够及时掌握机组的运行状态，还可以了解机组各组成部件的状态，如大轴轴线状态，导轴承状态，推力轴承状态，支架振动等，机组稳态性能的状态，过渡过程状态以及水力参数状态等。

系统能够提供以下常规功能：

（1）实时监测功能：系统以曲线、数值、图表等形式（如机组概况图，数值表图，压力脉动图，轴心轨迹图等）对机组当前的运行状态进行同步监视和显示，将机组的各种状态分析数据，通过多个不同的页面展现出来。实时监测系统同时会将各通道的报警状态在监测终端同步显示，电站运行人员可以根据这些状态判定是否需要检修维护人员参与机组检查调整。

（2）数据分析功能：该功能将已经存储的历史数据，经过特定的算法、加工，以曲线、图形、表格、文字的形式提供出来，以帮助技术人员分析机组的运行状况以及发现故障。系统中常用的分析工具有：时域信号图、功率谱图、阶次比分析图、数值列表分析、频谱阵列图、过渡过程波形回放等等。

（3）智能诊断功能：系统能够自动筛选数据和根据故障或缺陷模型进行计算、分析推理、判定，提供设备运行状态评价报告和设备运行故障或缺陷分析诊断报告。

（4）机组试验功能：系统支持稳定性试验，包括开（停）机试验、过速试验、甩负荷试验、空载扰动试验、发电机升流试验、发电机升压试验、相对效率试验、盘车试验、动平衡试验、导叶漏水量试验。GMH550在线监测系统能够依照相关的试验规程实现现地试验的自动化数据采集录波和试验分析报告的自动化生成。

（5）数据管理功能：系统能够实现有效状态信息的自动记录和手动录波，能够通过通讯方式从监控系统获取诸如瓦温、油温、定子温度等参数，以便对数据进行综合分析，同时，系统还能将状态监测系统测量到的机组振摆、压力脉动等参数和报警信息传送到监控系统中。

（6）报警保护和预警功能：在标准的使用上，综合参照国内外的标准，同时根据机组的实际运行状况，区分工况划分设定不同的整定值和时延值，其中包括稳定工况运行过程，非稳定运行工况，起停机过程，负荷调整工况以及其他特殊工况。

2.2 特色功能

系统还能够提供以下特色功能：

（1）引入了语音报警系统，实现了报警功能的智能化，传统的报警功能主要是通过编辑报警规则，由继电器的开闭将报警信号传递至监控或保护装置中，由监控或保护装置通过判断继电器节点的动作情况来判断机组振摆数值是否超标。这种报警方式能够传递的信息量非常有限，只能提供简单的测点数值是否越线，不能提供报警的数值和报警工况等信息，也不能有效的区分究竟是哪个测点在超标，对分析和判断机组故障能够给出的信息不够清晰明朗，为改进机组运行也提供不了太大的帮助。本次提供的数值超标语音报警系统，内容丰富清晰，不仅可以通过语音提示测点数值超标，而且可以将测点超标时的机组运行工况、哪个测点超标及超标时的数值及时间也一并通过语音进行播报，如此能够即时得到关于振摆数值超标更全面的信息，有利于现场的分析判断，方便对超标信号进行更全面的分析处理，为检修和合理规划机组运行提供依据。语音报警的流程图如图1所示。

图1 语音报警流程图

（2）将辅助分析参数引入到了在线监测系统中，能够更全面与准确地进行信号分析。传统的监测系统只是对振动、摆度数值进行监测分析，导致分析的数据不够全面，进行故障分析诊断时不够准确，本次改造实现了机组振动、摆度、压力、瓦温、油温、定子线圈、空冷器等多种项目的监测，通过引入这些辅助信息，能够更准确地确定机组的故障点，为故障诊断分析提供更进一步的依据。

3 系统运行实践与应用

图2为GMH550测振测摆系统中某次开机过程的上导瓦温变化图，结合表1可以发现，在开机过程中，开机时机组上导3号、4号和7号瓦温较高，1号、2号瓦温较低，且各个瓦温温差较大，最大偏差约6℃。随着机组运行，在机组负荷（22 MW）不变的情况下，机组各个瓦温一直缓慢升高，最高的瓦温升高了6℃，另外结合图3可以看出，此过程中推力槽油位的变化量在3 μm左右，即推力槽油位变化并不明显。

一般情况下，在瓦间隙调整合理的情况下，若振摆数值偏大，会导致瓦温上升很快，但本案例中上导摆度数值不大，而瓦温上升很快，导致这种情况的原因一般有以下几种：

（1）轴瓦间隙不当，导致轴瓦受力较大，同等散热条件下，瓦温升高会变快；

（2）油位不正常，导致散热量不足，使得瓦温升高过快；