陡河發(fā)電廠,河北唐山063028;華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司,北京100045;哈爾濱大電機(jī)研究所,黑龍江哈爾濱150040)電機(jī)定子繞組端部在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)意義。 陡河發(fā)電廠7發(fā)電機(jī)是哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的XFQS-200-2型汽輪發(fā)電機(jī),自1986年11月22日投產(chǎn)以來(lái),共發(fā)生過(guò)4次定子線圈絕緣損壞事故,其損壞原因除了設(shè)計(jì)、制造方面存在某些問(wèn)題外,與機(jī)組線棒的振動(dòng)較大有著直接的關(guān)系。例如1989年7月7日停機(jī)小修發(fā)現(xiàn),汽側(cè)3絕緣盒空心導(dǎo)線疲勞斷裂,汽側(cè)3、4上層線棒槽口處主絕緣磨損深達(dá)3~5mm,下層線棒主絕緣磨損1mm,均為振動(dòng)大造成。1990年12月6日發(fā)電機(jī)燒毀時(shí),端部引線V6、W2固定夾板絕緣磨損,其周?chē)心佔(zhàn)訝畹姆勰矠檎駝?dòng)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(dòng)現(xiàn)象。 1998年大修中華北電力科學(xué)研究院對(duì)發(fā)電機(jī)定子繞組端部進(jìn)行固有頻率測(cè)量和模態(tài)試驗(yàn)時(shí),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(rèn)為繞組易與電磁力發(fā)生共振,行中將1可能因振動(dòng)大磨損,引發(fā)繞組故障。GB/T7064-1996透平型同步電機(jī)技術(shù)要求》和DL/T 596-1996電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》及DL/T735-2000大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動(dòng)特性的測(cè)量及評(píng)定》都規(guī)定發(fā)電機(jī)定子繞組端部線棒的固有頻率應(yīng)避開(kāi)兩倍工頻100Hz)大量的發(fā)電機(jī)運(yùn)行實(shí)踐也表明,某些定子端部短路事故與端部結(jié)構(gòu)與電磁力的共振有關(guān)。 發(fā)電機(jī)定子繞組端部存在這樣危險(xiǎn)頻率范圍內(nèi)的橢圓振型,為保證今后的安全穩(wěn)定運(yùn)行,按有關(guān)規(guī)定1應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定子繞組端部的結(jié)構(gòu)處理。各部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此非常重視,華北電力集團(tuán)公司生技部、大唐電力股份有限公司生產(chǎn)部等單位專門(mén)組織哈爾濱大電機(jī)研究所、華北電力科學(xué)研究院、山東電力科學(xué)研究院、哈爾濱電機(jī)廠、北京重型電機(jī)廠等有關(guān)專家和陡河電廠領(lǐng)導(dǎo)及專業(yè)人員在陡河電廠召開(kāi)專業(yè)會(huì)議,討論研究解決辦法。哈爾濱電機(jī)廠和北京重型電機(jī)廠分別提出了處理改造方案,約需資金300余萬(wàn)元,工期80天。 WU因?yàn)榘l(fā)電機(jī)冷態(tài)時(shí)的靜止?fàn)顃不能1*運(yùn)行的規(guī)定范圍內(nèi)。壓電晶體式加速度計(jì)開(kāi)機(jī)測(cè)量顯示振u.動(dòng)最f值105!hl半年后復(fù)測(cè)最大102!,)光纖傳,mg光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)篦置本身的安鐠可魯性上明顯時(shí)的實(shí)際狀況,為了更進(jìn)一步驗(yàn)證機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài),有關(guān)專家建議先在發(fā)電機(jī)繞組端部加裝在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置,根據(jù)運(yùn)行中監(jiān)測(cè)的結(jié)果再?zèng)Q定是否改造。 因此決定在7機(jī)組小修時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)裝置的加裝工作。 2技術(shù)方案2.1加裝光纖振動(dòng)傳感器在發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩側(cè)經(jīng)模態(tài)試驗(yàn)確認(rèn)的發(fā)電機(jī)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(lì)側(cè)各3只。其中E側(cè)13線棒安裝的傳感器測(cè)量線棒切向振動(dòng),23和43線棒安裝的光纖傳感器測(cè)量線棒徑向振動(dòng),T側(cè)53線棒安裝的傳感器測(cè)量線棒切向振動(dòng),25和41線棒安裝的傳感器測(cè)量線棒徑向振動(dòng)。傳感器采集的振動(dòng)光信號(hào),通過(guò)光纜引線送到發(fā)電機(jī)殼上的密封轉(zhuǎn)換盒上,轉(zhuǎn)變成電信號(hào)后由導(dǎo)線傳送到安裝在6,平臺(tái)的監(jiān)測(cè)裝置上。振動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置與局放及測(cè)氫裝置布置在同一塊表盤(pán)上。進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)處理分析的監(jiān)測(cè)裝置為加拿大維保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)公司-i-)生產(chǎn)的PCU*100可編程振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀,可在運(yùn)行中隨時(shí)顯示線棒監(jiān)測(cè)部位的振動(dòng)幅值,并設(shè)定了報(bào)警值及危險(xiǎn)值,運(yùn)行人員據(jù)此可了解發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀況,根據(jù)振動(dòng)狀態(tài)的變化確定運(yùn)行和檢修計(jì)劃。 2.2加裝壓電晶體式振動(dòng)傳感器在加裝光纖振動(dòng)傳感器的同時(shí),還在發(fā)電機(jī)汽側(cè)和勵(lì)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(lì)側(cè)各3只。具體安裝位置為10、28、46線棒兩側(cè)的對(duì)應(yīng)位置,全部測(cè)量線棒徑向振動(dòng)。壓電晶體傳感器外殼進(jìn)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(dòng)信號(hào)引到測(cè)溫端子板上,未安裝固定的信號(hào)數(shù)據(jù)處理及顯示裝置。振動(dòng)幅值需定期由哈爾濱大電機(jī)研究所攜儀器進(jìn)行測(cè)量。 3振動(dòng)測(cè)試結(jié)果及分析經(jīng)過(guò)兩種不同測(cè)試原理的振動(dòng)分析儀器測(cè)量分析,包括開(kāi)機(jī)時(shí)各種負(fù)荷狀況下的振動(dòng)試驗(yàn)以及運(yùn)行半年后的復(fù)測(cè)、長(zhǎng)期運(yùn)行中的在線振動(dòng)監(jiān)測(cè),結(jié)果表明發(fā)電機(jī)模態(tài)試驗(yàn)雖然不合格107=108H橢圓振型),但因端部結(jié)構(gòu)的阻尼較大,使運(yùn)行中負(fù)荷狀態(tài)下的線棒振動(dòng)遠(yuǎn)沒(méi)有當(dāng)初想象的嚴(yán)重,仍處在有關(guān)振動(dòng)限值器開(kāi)機(jī)測(cè)量振動(dòng)最大149pm(運(yùn)行中振動(dòng)最大178!n),小于我國(guó)目前暫行的允許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)250!n.測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄。同時(shí)也在國(guó)外ABB公司100=200jum的監(jiān)視振動(dòng)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(cè)量結(jié)果,陡河發(fā)電廠7發(fā)電機(jī)振動(dòng)狀況目前還是滿足正常運(yùn)行要求的,不必要進(jìn)行端部結(jié)構(gòu)改造。將來(lái)是否改造或處理,將根據(jù)運(yùn)行中振動(dòng)監(jiān)測(cè)值的發(fā)展變化決定。 加裝振動(dòng)檢測(cè)裝置后,運(yùn)行人員可隨時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)組線棒的振動(dòng)狀況,記錄各點(diǎn)的振動(dòng)幅值,可以觀察分析線棒振動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)機(jī)組的運(yùn)行狀況做到心中有數(shù),對(duì)避免發(fā)電機(jī)事故的發(fā)生及將來(lái)的狀態(tài)檢修都有很大的幫助。2000年11月機(jī)組運(yùn)行中43線棒振動(dòng)數(shù)值增加75卩,持續(xù)10天后又回到原數(shù)值,針對(duì)此情況,檢修中重點(diǎn)檢查,發(fā)現(xiàn)44,45線棒之間支架螺絲松動(dòng),及時(shí)進(jìn)行了處理。同時(shí),對(duì)電廠其他200MW發(fā)電機(jī)乃至國(guó)內(nèi)該類(lèi)型機(jī)組的改型設(shè)計(jì)及運(yùn)行機(jī)組的改造提供了第一手資料。 4結(jié)論1)對(duì)于在檢修中經(jīng)模態(tài)試驗(yàn)確認(rèn)定子繞組端部存在接近100H橢圓振型的發(fā)電機(jī),為防止共振現(xiàn)象對(duì)繞組端部結(jié)構(gòu)造成損壞,應(yīng)當(dāng)會(huì)同有關(guān)專家對(duì)定子端部結(jié)構(gòu)的改造方案進(jìn)行研究。陡河電廠7發(fā)電機(jī)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(zhǎng)運(yùn)行周期內(nèi)并未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的端部緊固件松動(dòng)和絕緣磨損現(xiàn)象,采取加裝發(fā)電機(jī)定子繞組端部在線監(jiān)測(cè)振動(dòng)的裝置,可以直觀準(zhǔn)確地了解發(fā)電機(jī)運(yùn)行中定子繞組端部線棒的實(shí)際振動(dòng)狀態(tài),以此再?zèng)Q定是否有必要進(jìn)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(yàn)表明,該監(jiān)測(cè)裝置投資不大,但起到了保證發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的關(guān)鍵作用。陡河電廠的經(jīng)驗(yàn)對(duì)于經(jīng)模態(tài)試驗(yàn)確認(rèn)定子繞組端部存在問(wèn)題的發(fā)電機(jī),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(jī)定子繞組端部長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)用的振動(dòng)傳感器,安裝數(shù)量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定,安裝位置光纖傳感器可選擇經(jīng)模態(tài)試驗(yàn)確認(rèn)的振幅最大處,壓電式加速度傳感器只宜安裝在低電位。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明,兩種振動(dòng)傳感器的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以互相驗(yàn)證,都處于合理的數(shù)值上,測(cè)試結(jié)果是可靠的,兩種測(cè)試方法都可以達(dá)到監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動(dòng)狀態(tài)的目的,但因?yàn)楦邇?yōu)勢(shì),應(yīng)首選光纖振動(dòng)傳感器。。┒负与姀S7發(fā)電機(jī)安裝的光纖振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)和振動(dòng)幅值的限值報(bào)警等功能,有效地提供了發(fā)電機(jī)運(yùn)行中對(duì)定子繞組端部線棒振動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),提高了發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的可靠性,為發(fā)電機(jī)進(jìn)一步開(kāi)展?fàn)顟B(tài)檢修提供了有力支持。 4)由于定子繞組端部振動(dòng)監(jiān)測(cè)表明振動(dòng)狀態(tài)始終處于規(guī)定允許的限值內(nèi),發(fā)電機(jī)將繼續(xù)長(zhǎng)期監(jiān)視運(yùn)行,不需要進(jìn)行端部結(jié)構(gòu)的改造,為此節(jié)省改造資金300余萬(wàn)元,還不包括其他的大修費(fèi)用,同時(shí)免去改造時(shí)間80天,避免了因發(fā)電機(jī)停運(yùn)造成的數(shù)億kWh電量的經(jīng)濟(jì)損失,提高了機(jī)組的等效可用系數(shù),取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。 附錄:7發(fā)電機(jī)定子端部振動(dòng)測(cè)試記錄附表1光纖傳感器測(cè)點(diǎn)記錄002年7月3日)注:測(cè)點(diǎn)為E側(cè)13線棒、2測(cè)點(diǎn)為E側(cè)23線棒、3測(cè)點(diǎn)為E側(cè)43線棒、4測(cè)點(diǎn)為T(mén)側(cè)25線棒、5測(cè)點(diǎn)為T(mén)側(cè)41線棒、6測(cè)點(diǎn)為T(mén)側(cè)53線棒附表3壓電式加速度傳感器測(cè)點(diǎn)記錄2000年3月22日測(cè)試)汽1汽2汽3勵(lì)1勵(lì)2勵(lì)3附表4壓電式加速度傳感器測(cè)點(diǎn)記錄2001年1月11日測(cè)試)汽1汽2汽3勵(lì)1勵(lì)2勵(lì)3 1電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 735-2000大型汽輪發(fā)電機(jī)定子繞組端部振動(dòng)特性的測(cè)量及評(píng)定》6.附表2壓電式加速度傳感器測(cè)點(diǎn)記錄1999年11月22日測(cè)試)汽1汽2汽3勵(lì)1勵(lì)2勵(lì)3胙者簡(jiǎn)介暢雅平1963-)女,河北香河人,1983年畢業(yè)于華北電力學(xué)院電力與電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè),現(xiàn)為陡河發(fā)電廠電氣副總工程師,高級(jí)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(xué)發(fā)電廠及電力系統(tǒng)