對(duì)當(dāng)前汽輪發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用的初步分析和建議

摘 要：根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的汽輪發(fā)電機(jī)關(guān)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用情況來看，監(jiān)測(cè)裝備的配置在線監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循的基本原則和對(duì)當(dāng)前在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)的初步分析，提出合理化監(jiān)測(cè)裝備配置在線監(jiān)測(cè)的策略性建議。

關(guān)鍵詞：汽輪發(fā)電機(jī)；在線監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.036

0 前言

從上世紀(jì)80年代初開，始隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)裝置在汽輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用和普及得到非常好的效果。一般情況下，我國(guó)發(fā)電設(shè)備都是以“計(jì)劃維修”為主要的維修實(shí)施方案，但是這種維修方案容易造成“過度維修”。在很多發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家都是按照“需修時(shí)修”的維修原則來對(duì)設(shè)備檢修服務(wù)的。

1 設(shè)備在線監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循何種原則

根據(jù)CIGRE/SC11標(biāo)準(zhǔn)對(duì)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循的基本原則進(jìn)行了深入討論和研究總結(jié)如下幾點(diǎn)：

（1）針對(duì)發(fā)電機(jī)狀態(tài)采取漸變過程進(jìn)行監(jiān)視的方式進(jìn)行科學(xué)預(yù)知，在線監(jiān)測(cè)裝置的作用是可以代替突發(fā)事故時(shí)的各種瞬時(shí)記錄儀。

（2）對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)的制造商來說，新型發(fā)電機(jī)的開發(fā)和新型發(fā)電機(jī)的投運(yùn)過程中，對(duì)發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和關(guān)注是十分必要的。

（3）由發(fā)電機(jī)制造商、試運(yùn)行單位、在線監(jiān)測(cè)裝置供應(yīng)商三家共同監(jiān)測(cè)裝備和數(shù)據(jù)，提供給專家解讀或需要輔以離線分析的在線監(jiān)測(cè)裝置或數(shù)據(jù)，不能把做結(jié)論的責(zé)任完全推給運(yùn)行單位一方。

通過大量事實(shí)研究表明合理的裝備配置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)遵循的原則有：應(yīng)由發(fā)電機(jī)制造商推薦在何時(shí)何地何種機(jī)組需要在線加成裝備，監(jiān)測(cè)裝備和數(shù)據(jù)應(yīng)與運(yùn)行單位磋商后決定。

2 針對(duì)我國(guó)線監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行初步分析

目前，在國(guó)內(nèi)200MW及以上汽輪發(fā)電機(jī)配置的在線監(jiān)測(cè)裝置中有兩種方式：直讀型在線監(jiān)測(cè)裝置和解讀型在線監(jiān)測(cè)裝置。

（1）直讀型在線監(jiān)測(cè)裝置。HPA、SCW、HLM、HDM、HLOM等在線監(jiān)測(cè)裝置是國(guó)內(nèi)主流的幾種方式。獲得的數(shù)據(jù)或趨勢(shì)曲線可直接讀到的裝置在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可直接讀到數(shù)值中得知某參數(shù)的狀況且無需專家解讀。下面針對(duì)這幾種形式分別介紹各自的特點(diǎn)如下：

HPA（氫氣純度分析儀）：利用每一種氣體有其獨(dú)自的導(dǎo)熱性（在單位時(shí)間內(nèi)通過單位空間的熱量）來測(cè)量氣體純度的。當(dāng)一種氣體與另一種氣體混合時(shí)，混合氣體的導(dǎo)熱性與氣體混合比成正比變化。再按熱--電變化原理可測(cè)量氣體的純度。它由一個(gè)檢測(cè)器（分析儀）和一個(gè)指示儀表組成，用以指示氫氣的純度（儀表指示的是氫氣占的百分?jǐn)?shù)，指示范圍為80%--100%，92% L報(bào)警，90% LL報(bào)警）分析儀入口經(jīng)濾網(wǎng)接至發(fā)電機(jī)內(nèi)高壓風(fēng)區(qū)，其出口經(jīng)用于分析儀的流量計(jì)接至電機(jī)內(nèi)低壓風(fēng)區(qū)，靠出入口間壓差使氣體連續(xù)通過檢測(cè)分析儀，并迅速顯示氫氣純度的變化。還可以預(yù)警氫側(cè)密封油超量、密封油因?yàn)檫^熱產(chǎn)生的異常情況等。

SCW（定子冷卻水導(dǎo)電率儀）：運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生的熱量和發(fā)電機(jī)的輸出功率有著密切的關(guān)系，發(fā)電機(jī)的輸出功率越大，其發(fā)熱量也越多。定子繞組溫度過高，會(huì)影響其內(nèi)部的絕緣。為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，大容量發(fā)電機(jī)組都設(shè)置有發(fā)電機(jī)定子冷卻裝置，用來帶走發(fā)電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量。對(duì)于水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)組，就是利用定子冷卻水來帶走發(fā)電機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量。

HLM（氫氣漏入水中監(jiān)測(cè)器）：這是一種定子密封水箱中裝置壓力表，在發(fā)電機(jī)兩端的基礎(chǔ)墻壁上裝有兩個(gè)氫氣檢測(cè)探頭，檢測(cè)信號(hào)用于如果發(fā)電機(jī)兩端有大量漏氫時(shí)在中控BTG盤上報(bào)警。

HDM（氫氣露點(diǎn)儀）：氫氣在發(fā)電機(jī)的的循環(huán)差壓是靠安裝在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靠汽機(jī)側(cè)的一個(gè)多級(jí)軸向風(fēng)扇產(chǎn)生的或者其他故障時(shí)起到的保護(hù)作用。

HLOM（漏氫監(jiān)測(cè)儀）：發(fā)電機(jī)外殼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)考量了發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣發(fā)生爆炸仍可以承受爆炸的壓力，從而避免發(fā)電機(jī)以外的損失。用來防止氫爆發(fā)生的可能性。

（2）解讀型在線監(jiān)測(cè)裝置。SEVM、RSTD、STOM、GCM、RFM、PDM這些裝置在線監(jiān)測(cè)是我國(guó)比較常見的幾種方式，由于裝置比較復(fù)雜或預(yù)示面廣且重要單一使用這種類型的在線監(jiān)測(cè)裝置無法全面做到在線監(jiān)測(cè)的要求，當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)需要其專家進(jìn)行解讀時(shí)，可根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果做相應(yīng)的決策時(shí)需要多方面專家的共同商討。下面針對(duì)這些裝置的特點(diǎn)進(jìn)行說明：

SEVM（定子端部繞組振動(dòng)監(jiān)測(cè)器）：通常情況下利用轉(zhuǎn)子繞組形成磁場(chǎng)。定子繞組通過切割（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)）轉(zhuǎn)子繞組形成的磁場(chǎng)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。它可以有效的預(yù)示定子槽楔的松動(dòng)大小、組成電樞繞組的線圈有單匝的，也有多匝的，每匝還可以由若干并聯(lián)導(dǎo)線繞成。所示為一只線圈在槽中安置的情況相引線斷裂與否、固定螺桿的松動(dòng)等相關(guān)問題進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。

RSTD（轉(zhuǎn)子匝間短路監(jiān)測(cè)器）：在轉(zhuǎn)子繞組引出線柱上連接一根導(dǎo)體可將滑環(huán)短路； 目的是判斷轉(zhuǎn)子匝間短路引起的轉(zhuǎn)子振動(dòng)大小，那么在轉(zhuǎn)子已抽出的情況可以預(yù)示由轉(zhuǎn)子的短路而造成的過程中護(hù)環(huán)燒損等故障情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

STOM（轉(zhuǎn)軸扭振監(jiān)測(cè)儀）：該設(shè)備有設(shè)備扭振測(cè)量功能發(fā)電機(jī)失步是可能造成這個(gè)情況的，系統(tǒng)的頻率和發(fā)電機(jī)本身存在差異，相角周期性出現(xiàn)差異，造成電磁力矩和機(jī)械力矩存在周期性差異，相當(dāng)于是在擰毛巾一樣，會(huì)對(duì)大軸壽命造成影響及裝備轉(zhuǎn)子的不平衡超負(fù)荷故障在線監(jiān)測(cè)。

GCM（發(fā)電機(jī)工況監(jiān)測(cè)器）：這種監(jiān)測(cè)器可以通過電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 定子接電源，轉(zhuǎn)子就會(huì)在電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 定子接電源，但電機(jī)轉(zhuǎn)子不在接機(jī)械負(fù)載，而是用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)異步電機(jī)的的轉(zhuǎn)子以大于同步轉(zhuǎn)速并逆轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)和高壓出線過熱分析出設(shè)備的故障問題所在，進(jìn)行設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)。

3 建議

根據(jù)上述情況我國(guó)目前針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備裝置的在線監(jiān)測(cè)使用情況的初步分析，提出幾點(diǎn)如下建議：（1）應(yīng)該嚴(yán)格遵循裝備在線監(jiān)測(cè)的配置原則。由發(fā)電機(jī)制造商、試運(yùn)行單位、在線監(jiān)測(cè)裝置供應(yīng)商三家共同監(jiān)測(cè)裝備和數(shù)據(jù)為依據(jù)，為了避免造成不必要的各種資源的浪費(fèi)；（2）針對(duì)解讀型在線監(jiān)測(cè)裝置的使用時(shí)候一定要慎重，因?yàn)樾枰x擇典型汽輪發(fā)電機(jī)安裝設(shè)備是非常重要的，并不是非要在所有的200 MW汽輪發(fā)電機(jī)及以上的發(fā)電機(jī)上都按照都裝；（3）由汽輪發(fā)電機(jī)主機(jī)制造商、運(yùn)行部門、在線監(jiān)測(cè)裝置供應(yīng)商三方共同選擇典型機(jī)組進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，必須成立工作小組進(jìn)行定期跟蹤監(jiān)測(cè)；（4）GCM、RFM（或PDM） 的解讀比較復(fù)雜，需要投入更多的科研投入精力。

作者簡(jiǎn)介：金瑞（1983-），男 ，黑龍江哈爾濱人，研究方向：汽發(fā)發(fā)電機(jī)安裝。