CN111682712A - 一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法。是一种有效牢固现场安装定子绕组端部振动嵌入式在线监测装置的方法，由于氢冷机组冷却介质为氢气，一旦泄漏达到一定浓度时，就存在爆炸危险，同时机组内主体一部分为高速旋转的转动体，当内部器件安装不良致使部件松散或脱落时，会导致测试结果存在大的误差，甚至超过报警极限误导电站已出现严重故障，造成误诊断系统诊断导致误停机或者因器件脱落造成损毁转动部件、绕组绝缘损坏短路等恶性事故，为此部件的有效可靠，适合的布线路径是非常关键的，本发明为大型氢冷汽轮发电机定子绕组端部振动嵌入式在线监测装置的现场安装提供了可靠的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法。
背景技术
对于大型氢冷汽轮发电机组而言，转速高，定子绕组及端部引线的长度都较长，是类似于悬臂梁结构，其端部受力情况更为复杂。发电机定子绕组端部承受正常运行时的交变电磁力作用和突然短路时的巨大电磁力冲击。长期过大的振动会造成发电机定子绕组端部紧固结构件松动、线棒绝缘磨损，还可能致使股线因机械疲劳而断裂，严重的故障将引发端部相间短路事故。并且端部的振动状态不可能是一成不变的，在交变电磁力和热应力的长期作用下，可能因绝缘的微缩作用及磨损或紧固件的局部松动，绕组端部模态参数会发生变化，投运时完全合格的发电机长期运行后，其固有频率可能落入在95～108Hz的“共振区”范围内，造成振动状态逐步或突然恶化。而一般的电气监测和外部部件振动监测反映不出这种危险的振动变化，难以避免突然事故的发生。
由于制造安装以及长期运行，发电电动机铁芯经过长时间电、热、化学、振动等多方面综合作用，可能会出现铁芯硅钢片短路或松动及至移位窜出。当铁芯硅钢片短路时，会使铁损增加，造成铁芯局部过热，加速硅钢片及定子绕组绝缘老化，严重时可以造成铁芯烧损甚至定子绕组击穿，同时铁芯松动也会使机组振动增大，产生电磁噪声，危害机组运行。当定子铁芯产生松动故障时，定子绕组端部模态参数会相应发生变化，通过定子绕组端部振动参数的变化可以及时预测定子绕组端部及至定子铁芯的异常变化，及早预警，及早处理，避免恶性事故的发生。因此，直接监测定子绕组端部的振动是非常必要的，实现发电机定子绕组端部振动在线监测。
我国对于汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测研究起步晚，2000年后国内外对于汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测研究才更加深入与关注。汽轮发电机定子绕组端部因其端部结构的特殊性及其达到每分钟3000转的高转速，使其定子绕组端部结构更易出现磨损及松散状况，为此成为对发电机定子绕组端部振动在线监测研究的重点，而对水轮发电机在该方面的研究则为空白。上海电机厂与成都电子科技大学于1991年开发出国内首套定子绕组端部振动在线监测系统，并公开发表论文《用光纤传感技术测量大型汽轮发电机定子绕组端部振动》，由于局限于当时测控技术水平该监测系统没有普及使用。2002年华南理工大学发表学位论文《大型汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测系统的研制》，也因为诸多原因产品没有形成应用规模。2000年后华北电力科学研究院有限责任公司白亚民老师也公开了其运用国外在线监测产品进行汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测的基本思路，但是国内定子绕组端部振动在线监测系统开发与运用在2005年之后基本停滞不前，目前国内机组所用产品及试验方法都是采用及沿袭瑞士MC公司、加拿大维保以及美国WH公司的价格昂贵的产品与技术，而我国自主开发的汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测产品由于基础材料的昂贵，而基本没有发展与普及，更无从创新。我们在开展氢冷汽轮发电机定子绕组端部振动多年研究的基础上，进行开发研制，采用最少数量的国产自主研发传感器件、解调器件、集成外围电路以及可靠的软件算法基础上，实现汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测测系统的构成，降低系统成本，完成系统软硬件构建的创新。
发明内容
本发明提供了一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法，目的在于现阶段很多在役几十年的老机组，经过长期运行后，尽管经过多次大修检查，但是内部绝缘老化、固定结构牢固程度都比较新机组有所欠缺，因此存在运行隐患，尤其端部结构的特殊性更易产生结构松散、绝缘损坏、端部串片等故障问题，而这些故障问题并不是突然发生的，而是随着机组长期运行而逐渐积累形成，这些问题通过外部的振动传感器件是无法监测到的，因此直接对绕组端部进行监测是最直接有效经济的做法。
本发明采取的技术方案包括如下步骤：
1)确定光纤振动传感器放置位置：汽端上部中间位置一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器、和已放置光纤振动传感器的线棒呈135°的线棒渐开线部位放置一只光纤振动传感器，励端一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器、和已放置光纤振动传感器的线棒呈135°的线棒渐开线上安装一只光纤振动传感器；
2)光纤振动传感器固定：光纤振动传感器上的有振动方向箭头指示，按照指示箭头垂直轴心方向放置后，将光纤振动传感器用工业玻璃丝带与放置处的绕组线棒捆扎在一起，并确定捆扎牢固程度，将已经融好的固定胶刷在工业玻璃丝带上，静置12小时，胶液完全渗透进入工业玻璃丝带里；
3)光纤振动传感器引线引出及固定：光纤振动传感器自身带有足够引出到机组外的光缆，汽端和励端的光缆分别顺着机座内部筋板布置到两端各一块定子机座冷却器进人孔盖板处，采用金属线夹固定光缆，沿机座内壁和筋板焊接金属线夹，将光纤用工业玻璃丝带缠好，固定在金属线夹里，直到光缆布置到定子机座冷却器进人孔盖板处；
4)贯通密封装置密封固定：氢冷汽轮发电机采用氢气作为冷却介质，内部氢压在0.4-0.5MPa，两个贯通密封装置分别安装在汽端和励端的进人孔盖板上，安装前清理两块进人孔盖板，并在进人孔盖板上实配与贯通密封装置配合安装的安装孔，清理干净进人孔盖板金属屑，放置聚乙烯O型密封圈，并在贯通密封装置螺纹处涂满专用密封胶，将贯通密封装置安装到进人孔盖板上，并加预紧力固定，紧固后在贯通密封装置与进人孔盖板配合处涂发电机专用密封胶；
5)机组内外光缆转接：将发电机内部汽励端光纤振动传感器光纤尾纤接头分别接到两个贯通密封装置朝向发电机内部的端子上，安装并固定好内部光纤后，将两块进人孔盖板固定到机座上，然后将贯通密封装置端子另一端接到复合光缆的接头上；
6)安装键相传感器和转速传感器：将键相传感器和转速传感器安装在发电机转子轴侧面，键相传感器和转速传感器固定在安装支架上，探头对向键相槽，安装支架固定在平台基础表面，键相传感器和转速传感器引线经由线缆槽接入嵌入式机箱；
7)嵌入式机箱内部件装配：嵌入式机箱内集成光解调器、嵌入式采集调理板、光电转换模块、直流线性电源模块，光电转换模块一套两只，将一只光电转换模块安装在嵌入式采集调理板的光电转换模块插座上，用螺栓将光解调器和直流线性电源模块固定在嵌入式机箱内上半部预留位置上，将已安装好一只光电转换模块的嵌入式采集调理板用螺栓固定在嵌入式机箱下半部预留位置上，直流线性电源模块输出电源引线接入嵌入式采集调理板，光解调器输出信号线和供电引线接到嵌入式采集调理板接口，光解调器由嵌入式采集调理板供电；
8)嵌入式机箱现地安装与接线：将装配好的嵌入式机箱安装在发电机层下一层发电机下方附近的平台立柱上，将复合光缆的接头接入嵌入式机箱中的光解调器接口中，将键相传感器和转速传感器输出引线接入嵌入式采集调理板转速测试接口，嵌入式采集调理板上的光电转换模块光口接出以太网光纤到操作员站计算机系统；
9)嵌入式在线监测装置计算机系统安装：监测装置计算机系统安装在电厂电气间，嵌入式机箱里光电转换模块引出的以太网光纤接入到位于电厂三区的正向网闸，正向网闸出口光纤接入嵌入式在线监测装置计算机系统的光电转换模块光口，光电转换模块电口接出的网线接入嵌入式在线监测装置计算机系统主机。
技术效果
1、安装方法可靠、实用
本发明为定子绕组端部振动在线监测提供了一套完整实用而又简捷的定子绕组端部振动嵌入式在线监测装置的现场安装方法，安装过程中采用工业玻璃丝带浸胶固定的方式，将传感器探头与线棒牢固的绑扎在一起形成一个整体，既可以防止器件脱落造成损毁转动部件、绕组绝缘损坏短路等恶性事故，也能更准确测量线棒振动情况，本发明为大型氢冷汽轮发电机定子绕组端部振动嵌入式在线监测装置的现场部件有效可靠安装，设计适合的布线路径提供了可靠的技术手段。
附图说明
图1为本发明装置安装布置图
图2为本发明现场安装工艺流程图
具体实施方式
如图1和图2所示的一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法包括如下步骤方法：
1)确定光纤振动传感器放置位置：汽端上部中间位置一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器1、和已放置光纤振动传感器1的线棒呈135°的线棒渐开线部位放置一只光纤振动传感器1，励端一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器1、和已放置光纤振动传感器1的线棒呈135°的线棒渐开线上安装一只光纤振动传感器1；
2)光纤振动传感器固定：光纤振动传感器1上的有振动方向箭头指示，按照指示箭头垂直轴心方向放置后，将光纤振动传感器1用工业玻璃丝带与放置处的绕组线棒捆扎在一起，并确定捆扎牢固程度，将已经融好的固定胶刷在工业玻璃丝带上，静置12小时，胶液完全渗透进入工业玻璃丝带里；
3)光纤振动传感器引线引出及固定：光纤振动传感器1自身带有足够引出到机组外的光缆14，汽端和励端的光缆14分别顺着机座内部筋板布置到两端各一块定子机座冷却器进人孔盖板15处，采用金属线夹16固定光缆14，沿机座内壁和筋板焊接金属线夹16，将光纤用工业玻璃丝带缠好，固定在金属线夹16里，直到光缆14布置到定子机座冷却器进人孔盖板15处；
4)贯通密封装置密封固定：氢冷汽轮发电机采用氢气作为冷却介质，内部氢压在0.4-0.5MPa，两个贯通密封装置11分别安装在汽端和励端的进人孔盖板15上，安装前清理两块进人孔盖板15，并在进人孔盖板15上实配与贯通密封装置11配合安装的安装孔，清理干净进人孔盖板15金属屑，放置聚乙烯O型密封圈，并在贯通密封装置11螺纹处涂满专用密封胶，将贯通密封装置11安装到进人孔盖板15上，并加预紧力固定，紧固后在贯通密封装置11与进人孔盖板15配合处涂发电机专用密封胶；
5)机组内外光缆转接：将发电机内部汽励端光纤振动传感器1光纤尾纤接头分别接到两个贯通密封装置11朝向发电机内部的端子上，安装并固定好内部光纤后，将两块进人孔盖板15固定到机座上，然后将贯通密封装置11端子另一端接到复合光缆10的接头上；
6)安装键相传感器和转速传感器：将键相传感器4和转速传感器12安装在发电机转子轴侧面，键相传感器4和转速传感器12固定在安装支架17上，探头对向键相槽，安装支架17固定在平台基础表面，键相传感器4和转速传感器12引线经由线缆槽接入嵌入式机箱6；
7)嵌入式机箱内部件装配：嵌入式机箱6内集成光解调器2、嵌入式采集调理板3、光电转换模块5、直流线性电源模块13，光电转换模块5一套两只，将一只光电转换模块5安装在嵌入式采集调理板3的光电转换模块5插座上，用螺栓将光解调器2和直流线性电源模块13固定在嵌入式机箱6内上半部预留位置上，将已安装好一只光电转换模块5的嵌入式采集调理板3用螺栓固定在嵌入式机箱6下半部预留位置上，直流线性电源模块13输出电源引线8接入嵌入式采集调理板3，光解调器2输出信号线和供电引线18接到嵌入式采集调理板3接口，光解调器2由嵌入式采集调理板3供电；
8)嵌入式机箱现地安装与接线：将装配好的嵌入式机箱6安装在发电机层下一层发电机下方附近的平台立柱上，将复合光缆10的接头接入嵌入式机箱6中的光解调器2接口中，将键相传感器4和转速传感器12输出引线接入嵌入式采集调理板3转速测试接口，嵌入式采集调理板3上的光电转换模块5光口接出以太网光纤到操作员站计算机系统7；
9)嵌入式在线监测装置计算机系统安装：监测装置计算机系统7安装在电厂电气间，嵌入式机箱6里光电转换模块5引出的以太网光纤接入到位于电厂三区的正向网闸9，正向网闸9出口光纤接入嵌入式在线监测装置计算机系统7的光电转换模块5光口，光电转换模块5电口接出的网线接入嵌入式在线监测装置计算机系统7主机。
Claims (1)
1.一种大型发电机端部振动监测装置现场安装方法，其特征是：包括如下步骤：
1)确定光纤振动传感器放置位置：汽端上部中间位置一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器(1)、和已放置光纤振动传感器(1)的线棒呈135°的线棒渐开线部位放置一只光纤振动传感器(1)，励端一根线棒鼻端放置一只光纤振动传感器(1)、和已放置光纤振动传感器(1)的线棒呈135°的线棒渐开线上安装一只光纤振动传感器(1)；
2)光纤振动传感器固定：光纤振动传感器(1)上有振动方向箭头指示，按照指示箭头垂直轴心方向放置后，将光纤振动传感器(1)用工业玻璃丝带与放置处的绕组线棒捆扎在一起，将已经融好的固定胶刷在工业玻璃丝带上，静置12小时，胶液完全渗透进入工业玻璃丝带里；
3)光纤振动传感器引线引出及固定：光纤振动传感器(1)自身带有引出到机组外的光缆(14)，汽端和励端的光缆(14)分别顺着机座内部筋板布置到两端各一块定子机座冷却器进人孔盖板(15)处，采用金属线夹(16)固定光缆(14)，沿机座内壁和筋板焊接金属线夹(16)，将光纤用工业玻璃丝带缠好，固定在金属线夹(16)里，直到光缆(14)布置到定子机座冷却器进人孔盖板(15)处；
4)贯通密封装置密封固定：氢冷汽轮发电机采用氢气作为冷却介质，内部氢压在0.4-0.5MPa，两个贯通密封装置(11)分别安装在汽端和励端的进人孔盖板(15)上，安装前清理两块进人孔盖板(15)，并在进人孔盖板(15)上实配与贯通密封装置(11)配合安装的安装孔，清理干净进人孔盖板(15)金属屑，放置聚乙烯O型密封圈，并在贯通密封装置(11)螺纹处涂满专用密封胶，将贯通密封装置(11)安装到进人孔盖板(15)上，并加预紧力固定，紧固后在贯通密封装置(11)与进人孔盖板(15)配合处涂发电机专用密封胶；
5)机组内外光缆转接：将发电机内部汽励端光纤振动传感器(1)光纤尾纤接头分别接到两个贯通密封装置(11)朝向发电机内部的端子上，安装并固定好内部光纤后，将两块进人孔盖板(15)固定到机座上，然后将贯通密封装置(11)端子另一端接到复合光缆(10)的接头上；
6)安装键相传感器和转速传感器：将键相传感器(4)和转速传感器(12)安装在发电机转子轴侧面，键相传感器(4)和转速传感器(12)固定在安装支架(17)上，探头对向键相槽，安装支架(17)固定在平台基础表面，键相传感器(4)和转速传感器(12)引线经由线缆槽接入嵌入式机箱(6)；
7)嵌入式机箱内部件装配：嵌入式机箱(6)内集成光解调器(2)、嵌入式采集调理板(3)、光电转换模块(5)、直流线性电源模块(13)，光电转换模块(5)一套两只，将一只光电转换模块(5)安装在嵌入式采集调理板(3)的光电转换模块(5)插座上，用螺栓将光解调器(2)和直流线性电源模块(13)固定在嵌入式机箱(6)内上半部预留位置上，将已安装好一只光电转换模块(5)的嵌入式采集调理板(3)用螺栓固定在嵌入式机箱(6)下半部预留位置上，直流线性电源模块(13)输出电源引线(8)接入嵌入式采集调理板(3)，光解调器(2)输出信号线和供电引线(18)接到嵌入式采集调理板(3)接口，光解调器(2)由嵌入式采集调理板(3)供电；
8)嵌入式机箱现地安装与接线：将装配好的嵌入式机箱(6)安装在发电机层下一层发电机下方附近的平台立柱上，将复合光缆(10)的接头接入嵌入式机箱(6)中的光解调器(2)接口中，将键相传感器(4)和转速传感器(12)输出引线接入嵌入式采集调理板(3)转速测试接口，嵌入式采集调理板(3)上的光电转换模块(5)光口接出以太网光纤到操作员站计算机系统(7)；
9)嵌入式在线监测装置计算机系统安装：监测装置计算机系统(7)安装在电厂电气间，嵌入式机箱(6)里光电转换模块(5)引出的以太网光纤接入到位于电厂三区的正向网闸(9)，正向网闸(9)出口光纤接入嵌入式在线监测装置计算机系统(7)的光电转换模块(5)光口，光电转换模块(5)电口接出的网线接入嵌入式在线监测装置计算机系统(7)主机。
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