汽轮发电机定子绕组振动的监测和干预.pdf

第34卷第8期
华电技术
Vol 34 No 8
2012年8月
Huadian Technology
Aug-2012
汽轮发电机定子绕组振动的监测和干预
刘胜建
(广东珠海金湾发电有限公司,广东珠海519050
摘要:汽轮发电机运行过程中,定子绕组在力的作用下会产生振动,绕组端部的异常振动会导致故障的发生。分析了
汽轮发电机加装光纤振动监测系统的可行性和必要性,介绍了光纤測振探头的安装方法。广东珠海金湾发电有限公司
4发电机加装光纤测振系统后,通过人为干预,有效降低了绕组端部振动的幅值。
关键词:汽轮发电机;定子绕组;振动;光纤加速度传感器
中图分类号:TM311
文献标志码:B
文章编号:1674-1951(2012)08-0057-03
0引言
或磨损;定子绕组处于汽、励两侧端部的部分,由于
线棒的造型不规则,存在悬空的部分,虽然也采取了
随着汽轮发电机在线监测技术的发展,越来越绑扎、压板、用适形材料支撑及热烘固化等措施,但
多的在线监测设备在发电机监控系统中得到应用,由于制造工艺的分散性,绕组端部固有模态可能落
如发电机绝缘过热监测装置、发电机局部放电在线入100Hz或50Hz的共振危险区域,容易产生振动
监测系统和发电机定子绕组端部光纤振动监测系统和磨损,进而引发事故。
等。发电机运行时,定子绕组在巨大的交变电磁力
因此,有必要在发电机定子汽、励两侧端部绕组
的作用下产生振动,绕组端部受到的振动力最为复安装光纤振动监测系统。在线监测端部绕组在运行
杂,因此,光纤振动监测系统在发电机在线监测中将工况下的振动幅值、频率、相位等参数,用于判断该
得到广泛应用。
发电机定子绕组的振动情况,作为衡量该发电机是
发电机的振动
否健康的重要指标。
在汽轮发电机运行过程中,励磁电流通过转子2汽轮发电机加装光纤振动监测系统
绕组建立磁场,转子以3000rmin的速度旋转,定子
汽轮发电机运行时,出口电压达到20kV及以
线棒承受着带电导体切割磁力线产生的切向电磁力上,汽側、励侧端部区域存在高电压、强交变电磁场且
的作用,并且这个作用力是交变脉冲的,因此,整个温度较高,对导磁和导电的金属材料将产生交变电磁
定子绕组将产生100Hz的振动
力的作用。所以,由金属性材料制成的压电性质的测
汽轮发电机的定子绕组和引出线都是用绝缘件振传感器不能用于发电机定子绕组端部振动的监测。
固定在定子铁芯上的,定子铁芯通过1套隔振弹簧光纤加速度传感器是根据光折射原理,采用抗高温的
板固定在机売上。转子以3000rmin的速度旋转高性能化学聚合材料或陶瓷制成,无任何金属材质,
时,转子对支撑件的冲击力通过轴瓦→瓦座→端不受电磁力的作用,受电磁干扰较小,不易损坏,不会
盖→基座→铁芯最后传递到定子绕组上,这个力是影响端部绕组的绝缘,因此,光纤加速度传感器适用
机械的击振力,因此,发电机定子绕组也存在5④Hz于发电机定子绕组端部振动的在线监测。
的振动。
2.1可行性
在发电机的设计和生产工艺方面,发电机定子
光纤加速度传感器的光电转换体(测振探头)
绕组所受到的电磁力和击振力已经得到克服或减长约90mm,直径约30mm,质量约120g,这样小的
弱。最难处理和破坏性最强的振动力,是定子绕组探头粘在发电机定子绕组端部线棒表面,加上绑扎
端部模态频率与绕组受到的击振力的频率相同或非和固化,不会改变绕组端部的固有模态,也不会影响
常相近时,定子绕组产生的共振。定子绕组处于槽绕组端部的绝缘、支撑和固定。每个探头所带的光
部的线棒部分,由于有槽楔波纹板和适形材料的全缆长10m,直径为5mm,能够把发电机端部任何位
长固定,即使受到较强的振动力的作用,也不易振松置安装的测振探头信号引接到发电机壳体上的通道
连接口上。汽轮发电机定子内端部有足够的空间用
收稿日期:2012-03
于加装光纤加速度传感器,并且光纤振动监测系统
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的其他部件都安装在发电机本体之外,所以,给汽轮频率接近50Hz的绕组端部,是最容易产生电磁力
发电机加装光纤振动监测系统是可行的
共振或转子击振力共振的位置,也是发电机定子绕
广东珠海金湾发电有限公同“4发电机1年内组的故障点所在。
连续发生了2次发电机定子接地故障,更换了全部
广东珠海金湾发电有限公司4发电机测振探
定子绕组线棒和环形引线,加装了1套由加拿大VL头安装位置如图1所示(测点9为切向,其余均为
BROSYSTM公司生产的FOA-100E光纤加速度传径向)。
感器和北京华科同安公司生产的TN8000数据采集
箱以及一些后台配套设备和专用分析软件组成的
“发电机定子绕组端部振动监测系统”。该系统投
汽侧
10
励侧
入运行1年多来,运行正常,为发电机端部绕组振动
分析提供了大量的资料,也为各种降低发电机端部
(从汽侧向励侧看)
(从励側向汽侧看
11
振动的试验提供了即时数据,使技术人员对发电机
定子绕组振动的研究得以顺利进行。
2.2必要性
图1广东珠海金湾发电有限公司4发电机测振
在汽轮发电机运行过程中,绕组端部振动力过
探头安装位置
大会导致绝缘件磨损和固定件松动,进而引起定子
图1中:汽側的10,11,12测点是A,B,C三相
绕组接地故障。在发电机检修过程中,为了了解发的高压端,由于汽侧绕玺端部线棒的造型都比较统
电机定子绕组端部的动态特性,确认定子绕组端部
布置比较规则,受到的振动力比较一致,所以
是否存在95~106z的固有频率及椭圆振型模态,般只考虑高电压的影响。励侧的1测点是第1次发
般都进行了定子绕组端部固有频率测试。但在发生定子接地故障的故障点,4测点是第2次故障的
电机运行时,定子绕组端部处于热念和动态之中,绕故障点,都是定子线棒与环形引线的连接点:其余各
组端部固有频率会有所下降,并且发电机工况況的变点都是模态频率接近50Hz的线棒鼻端,其中也包
化也会引起电磁力和击振力的变化,因此,有必要加含了A,B,C三相的高压端。
装1套在线测振装置,实时监测发电机定子绕组端
部的振动状况。当振动幅值超出国标规定值时,及4发电机运行过程中人为对振动的干预
时采取减振措施,确保发电机的安全运行。
发电机安装了定子绕组端部光纤测振监测系
光纤测振探头的安装
统,就能够在发电机运行过程中随时监视定子绕组
端部的振动参数,为判断发电机定子绕组是否健康
发电机定子绕组端部光纤振动监测系统一般由提供判断依据,也可为人为干预振动提供即时的效
12个光学加速度传感器2个通道密封法兰、1台后果反馈。
台数据处理器和1个专用分析软件组成。12个传
广东珠海金湾发电有限公司4发电机出现第
感器的安装位置可以根据具体要求进行布置;2个
2次定子接地故障后,更换了全部84根线棒和6根
通道密封法兰的布置,一般是汽侧、励侧各1个;每环形引线,并增加了定子绕组端部线棒之间空隙的
个法兰上的通道数量可以根据汽、励炳侧传感器探
填塞工艺,整体烘干固化后,采用“一点激振多点响
头的数量进行配置。
应锤击法”进行定子绕组端部模态测试,测试结果
在汽轮发电机端部安装光纤振