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結(jié)構原理
國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機定子繞組端部在線振動監(jiān)測的試驗研究
頁面更新時間:2016-02-20 09:41

      

  陡河發(fā)電廠,河北唐山063028;華北電力科學研究院有限責任公司,北京100045;哈爾濱大電機研究所,黑龍江哈爾濱150040)電機定子繞組端部在線振動監(jiān)測裝置應用的現(xiàn)實意義。

  陡河發(fā)電廠7發(fā)電機是哈爾濱電機廠生產(chǎn)的XFQS-200-2型汽輪發(fā)電機,自1986年11月22日投產(chǎn)以來,共發(fā)生過4次定子線圈絕緣損壞事故,其損壞原因除了設計、制造方面存在某些問題外,與機組線棒的振動較大有著直接的關系。例如1989年7月7日停機小修發(fā)現(xiàn),汽側(cè)3絕緣盒空心導線疲勞斷裂,汽側(cè)3、4上層線棒槽口處主絕緣磨損深達3~5mm,下層線棒主絕緣磨損1mm,均為振動大造成。1990年12月6日發(fā)電機燒毀時,端部引線V6、W2固定夾板絕緣磨損,其周圍有膩子狀的粉末,也為振動造成。在以后的大、小修中多次發(fā)現(xiàn)端部壓板、支架螺絲松動現(xiàn)象。

  1998年大修中華北電力科學研究院對發(fā)電機定子繞組端部進行固有頻率測量和模態(tài)試驗時,發(fā)現(xiàn)大部分線棒存在j07,108H>左右的固有頻率,且模態(tài)振型為橢圓型,認為繞組易與電磁力發(fā)生共振,行中將1可能因振動大磨損,引發(fā)繞組故障。GB/T7064-1996透平型同步電機技術要求》和DL/T 596-1996電力設備預防性試驗規(guī)程》及DL/T735-2000大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部振動特性的測量及評定》都規(guī)定發(fā)電機定子繞組端部線棒的固有頻率應避開兩倍工頻100Hz)大量的發(fā)電機運行實踐也表明,某些定子端部短路事故與端部結(jié)構與電磁力的共振有關。

  發(fā)電機定子繞組端部存在這樣危險頻率范圍內(nèi)的橢圓振型,為保證今后的安全穩(wěn)定運行,按有關規(guī)定1應當進行定子繞組端部的結(jié)構處理。各部門領導對此非常重視,華北電力集團公司生技部、大唐電力股份有限公司生產(chǎn)部等單位專門組織哈爾濱大電機研究所、華北電力科學研究院、山東電力科學研究院、哈爾濱電機廠、北京重型電機廠等有關專家和陡河電廠領導及專業(yè)人員在陡河電廠召開專業(yè)會議,討論研究解決辦法。哈爾濱電機廠和北京重型電機廠分別提出了處理改造方案,約需資金300余萬元,工期80天。

  WU因為發(fā)電機冷態(tài)時的靜止狀t不能1*運行的規(guī)定范圍內(nèi)。壓電晶體式加速度計開機測量顯示振u.動最f值105!hl半年后復測最大102!,)光纖傳,mg光纖振動監(jiān)測系統(tǒng)篦置本身的安鐠可魯性上明顯時的實際狀況,為了更進一步驗證機組實際的運行狀態(tài),有關專家建議先在發(fā)電機繞組端部加裝在線振動監(jiān)測裝置,根據(jù)運行中監(jiān)測的結(jié)果再決定是否改造。

  因此決定在7機組小修時進行監(jiān)測裝置的加裝工作。

  2技術方案2.1加裝光纖振動傳感器在發(fā)電機汽、勵兩側(cè)經(jīng)模態(tài)試驗確認的發(fā)電機定子線圈鼻端振幅最大處,加裝光纖傳感器6只,汽側(cè)和勵側(cè)各3只。其中E側(cè)13線棒安裝的傳感器測量線棒切向振動,23和43線棒安裝的光纖傳感器測量線棒徑向振動,T側(cè)53線棒安裝的傳感器測量線棒切向振動,25和41線棒安裝的傳感器測量線棒徑向振動。傳感器采集的振動光信號,通過光纜引線送到發(fā)電機殼上的密封轉(zhuǎn)換盒上,轉(zhuǎn)變成電信號后由導線傳送到安裝在6,平臺的監(jiān)測裝置上。振動監(jiān)測裝置與局放及測氫裝置布置在同一塊表盤上。進行振動數(shù)據(jù)處理分析的監(jiān)測裝置為加拿大維保監(jiān)測系統(tǒng)公司-i-)生產(chǎn)的PCU*100可編程振動監(jiān)測儀,可在運行中隨時顯示線棒監(jiān)測部位的振動幅值,并設定了報警值及危險值,運行人員據(jù)此可了解發(fā)電機的運行狀況,根據(jù)振動狀態(tài)的變化確定運行和檢修計劃。

  2.2加裝壓電晶體式振動傳感器在加裝光纖振動傳感器的同時,還在發(fā)電機汽側(cè)和勵側(cè)兩側(cè)定子線圈鼻端低電位處加裝了壓電晶體式加速度傳感器6只,汽側(cè)和勵側(cè)各3只。具體安裝位置為10、28、46線棒兩側(cè)的對應位置,全部測量線棒徑向振動。壓電晶體傳感器外殼進行了電磁屏蔽處理,其引線沿低電位引出,避免由此可能引起的絕緣故障。振動信號引到測溫端子板上,未安裝固定的信號數(shù)據(jù)處理及顯示裝置。振動幅值需定期由哈爾濱大電機研究所攜儀器進行測量。

  3振動測試結(jié)果及分析經(jīng)過兩種不同測試原理的振動分析儀器測量分析,包括開機時各種負荷狀況下的振動試驗以及運行半年后的復測、長期運行中的在線振動監(jiān)測,結(jié)果表明發(fā)電機模態(tài)試驗雖然不合格107=108H橢圓振型),但因端部結(jié)構的阻尼較大,使運行中負荷狀態(tài)下的線棒振動遠沒有當初想象的嚴重,仍處在有關振動限值器開機測量振動最大149pm(運行中振動最大178!n),小于我國目前暫行的允許振動標準250!n.測試數(shù)據(jù)見附錄。同時也在國外ABB公司100=200jum的監(jiān)視振動范圍及西屋公司192pm以下的監(jiān)視范圍之內(nèi)。所以,根據(jù)測量結(jié)果,陡河發(fā)電廠7發(fā)電機振動狀況目前還是滿足正常運行要求的,不必要進行端部結(jié)構改造。將來是否改造或處理,將根據(jù)運行中振動監(jiān)測值的發(fā)展變化決定。

  加裝振動檢測裝置后,運行人員可隨時監(jiān)測機組線棒的振動狀況,記錄各點的振動幅值,可以觀察分析線棒振動的發(fā)展趨勢,對機組的運行狀況做到心中有數(shù),對避免發(fā)電機事故的發(fā)生及將來的狀態(tài)檢修都有很大的幫助。2000年11月機組運行中43線棒振動數(shù)值增加75卩,持續(xù)10天后又回到原數(shù)值,針對此情況,檢修中重點檢查,發(fā)現(xiàn)44,45線棒之間支架螺絲松動,及時進行了處理。同時,對電廠其他200MW發(fā)電機乃至國內(nèi)該類型機組的改型設計及運行機組的改造提供了第一手資料。

  4結(jié)論1)對于在檢修中經(jīng)模態(tài)試驗確認定子繞組端部存在接近100H橢圓振型的發(fā)電機,為防止共振現(xiàn)象對繞組端部結(jié)構造成損壞,應當會同有關專家對定子端部結(jié)構的改造方案進行研究。陡河電廠7發(fā)電機盡管歷史上曾多次發(fā)生定子繞組端部故障或事故,但鑒于近期較長運行周期內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)嚴重的端部緊固件松動和絕緣磨損現(xiàn)象,采取加裝發(fā)電機定子繞組端部在線監(jiān)測振動的裝置,可以直觀準確地了解發(fā)電機運行中定子繞組端部線棒的實際振動狀態(tài),以此再決定是否有必要進行端部整體改造,這種處理措施是非常正確的。陡河電廠的經(jīng)驗表明,該監(jiān)測裝置投資不大,但起到了保證發(fā)電機安全運行的關鍵作用。陡河電廠的經(jīng)驗對于經(jīng)模態(tài)試驗確認定子繞組端部存在問題的發(fā)電機,在改造處理方案的選擇上提供了很好的處理范例。

  2)發(fā)電機定子繞組端部長期在線監(jiān)測用的振動傳感器,安裝數(shù)量應根據(jù)實際情況確定,安裝位置光纖傳感器可選擇經(jīng)模態(tài)試驗確認的振幅最大處,壓電式加速度傳感器只宜安裝在低電位。實測數(shù)據(jù)表明,兩種振動傳感器的振動數(shù)據(jù)可以互相驗證,都處于合理的數(shù)值上,測試結(jié)果是可靠的,兩種測試方法都可以達到監(jiān)測發(fā)電機定子繞組端部振動狀態(tài)的目的,但因為更具優(yōu)勢,應首選光纖振動傳感器。。┒负与姀S7發(fā)電機安裝的光纖振動監(jiān)測系統(tǒng)具有自動記錄數(shù)據(jù)和振動幅值的限值報警等功能,有效地提供了發(fā)電機運行中對定子繞組端部線棒振動狀態(tài)的實時監(jiān)測,提高了發(fā)電機安全運行的可靠性,為發(fā)電機進一步開展狀態(tài)檢修提供了有力支持。

  4)由于定子繞組端部振動監(jiān)測表明振動狀態(tài)始終處于規(guī)定允許的限值內(nèi),發(fā)電機將繼續(xù)長期監(jiān)視運行,不需要進行端部結(jié)構的改造,為此節(jié)省改造資金300余萬元,還不包括其他的大修費用,同時免去改造時間80天,避免了因發(fā)電機停運造成的數(shù)億kWh電量的經(jīng)濟損失,提高了機組的等效可用系數(shù),取得了很好的經(jīng)濟效益。

  附錄:7發(fā)電機定子端部振動測試記錄附表1光纖傳感器測點記錄002年7月3日)注:測點為E側(cè)13線棒、2測點為E側(cè)23線棒、3測點為E側(cè)43線棒、4測點為T側(cè)25線棒、5測點為T側(cè)41線棒、6測點為T側(cè)53線棒附表3壓電式加速度傳感器測點記錄2000年3月22日測試)汽1汽2汽3勵1勵2勵3附表4壓電式加速度傳感器測點記錄2001年1月11日測試)汽1汽2汽3勵1勵2勵3 1電力行業(yè)標準DL/T 735-2000大型汽輪發(fā)電機定子繞組端部振動特性的測量及評定》6.附表2壓電式加速度傳感器測點記錄1999年11月22日測試)汽1汽2汽3勵1勵2勵3胙者簡介暢雅平1963-)女,河北香河人,1983年畢業(yè)于華北電力學院電力與電力系統(tǒng)自動化專業(yè),現(xiàn)為陡河發(fā)電廠電氣副總工程師,高級工程師。

  鄭寶珍1964-),男,河北唐山人,1989年畢業(yè)于北京廣播電視大學發(fā)電廠及電力系統(tǒng)

 

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