GB∕T 29626-2019(代替GB∕ Z 29626-2013) 汽轮发电机状态在线监测系统应用导则.pdf
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1、书 书 书犐 犆犛 犓 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?犌犅犜 ? ?犌狌 犻 犱 犲狅 犳狅 狀 犾 犻 狀 犲犮 狅 狀 犱 犻 狋 犻 狅 狀犿狅 狀 犻 狋 狅 狉 犻 狀 犵狊 狔 狊 狋 犲犿犳 狅 狉狋 狌 狉 犫 犻 狀 犲 犵 犲 狀 犲 狉 犪 狋 狅 狉 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?书 书 书目次前言范围规范性引用文件术语和定义通用要求在线监测项目在线监测装置的试验、调试和验收附录(资料性附录)发电机在线监测部位及特征附录(资料性附录)汽轮发电机在线监测系统集成附录(资料性附录)汽轮发电机组轴系扭振在线监测系统 附录(资料性附录)绝缘过热监测装
2、置 附录(资料性附录)汽轮发电机定子绕组端部振动监测系统 附录(资料性附录)局部放电在线监测 附录(资料性附录)汽轮发电机转子绕组匝间短路在线监测 附录(资料性附录)汽轮发电机轴电压轴电流监测 附录(资料性附录)汽轮发电机冷却水系统漏氢监测 参考文献 犌犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。本标准代替 汽轮发电机状态在线监测系统应用导则 ,与 相比,主要技术变化如下: 修改了范围(见第章, 年版的第章) ; 删除了引言(见 年版的引言) ; 删除了“标志、包装、运输和贮存”及“供应的成套性”两部分内容(见 年版的第章、第章) ; 修改了第章的标题,并对内容做了相应的修改(见第章, 年版的第章)
3、 ; 修改了附录、附录、附录、附录、附录、附录的内容(见附录、附录、附录、附录、附录、附录, 年版的附录、附录、附录、附录、附录、附录) ; 增加了汽轮发电机在线监测系统集成(见附录) ; 增加了汽轮发电机轴电压轴电流监测(见附录) ; 增加了汽轮发电机冷却水系统漏氢监测(见附录) 。本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国大型发电机标准化技术委员会( )归口。本标准起草单位:国网山东省电力公司电力科学研究院、山东齐鲁电机制造有限公司、国网上海市电力公司电力科学研究院、哈尔滨大电机研究所、中国大唐集团科学技术研究院火力发电技术研究所、华电电力科学研究院有限公司东北分公司、哈尔滨电机厂有限责任
4、公司、中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司、广东省粤电集团有限公司、山东明科电气技术有限公司、中国电力科学研究院有限公司、华北电力科学研究院有限责任公司、北京北重汽轮电机有限责任公司、北京四方继保自动化股份有限公司、北京华科同安监控技术有限公司、上海电气电站设备有限公司上海发电机厂、东方电气集团东方电机有限公司、广州昊致电气自动化有限公司。本标准主要起草人:孙树敏、张忠海、李福兴、孙玉田、王劲松、王健军、焦晓霞、盛明臖、叶国华、唐宗华、曹志伟、程艳、阎春雨、雷雨、汪云山、刘全、朱玉良、王鹏、刘明行、万金平、王勇、李志成、何文伟、周谧。本标准所代替标准的历次版本发布情况为: 。犌犅犜 汽
5、轮发电机状态在线监测系统应用导则范围本标准规定了汽轮发电机状态在线监测系统(以下简称监测系统)的通用要求、在线监测项目以及在线监测装置的试验、调试和验收等要求。本标准适用于汽轮发电机的状态在线监测系统的设计、制造与运行管理。燃气轮发电机和调相机的状态在线监测系统也可参照执行。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 电工电子产品环境试验第部分:试验方法试验:低温 电工电子产品环境试验第部分:试验方法试验:高温 环境试验第部分:试验方法试验 :恒定湿热试验 电工电子产
6、品环境试验第部分:试验方法试验:交变湿热( 循环) 环境试验第部分:试验方法试验和导则:冲击 电工电子产品环境试验第部分:试验方法试验和导则:碰撞 电工电子产品环境试验第部分:试验 :振动(正弦) 电气控制设备 外壳防护等级( 代码) 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验 电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验 电磁兼容通用标准工业环境中的抗扰度试验 电磁兼容通用标准工业环境中的发射 (所有部分)电子设备机械结构户外机壳 工业机械电气设备绝缘电阻
7、试验规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。犌犅犜 汽轮发电机状态在线监测系统狅 狀 犾 犻 狀 犲犮 狅 狀 犱 犻 狋 犻 狅 狀犿狅 狀 犻 狋 狅 狉 犻 狀 犵狊 狔 狊 狋 犲犿犳 狅 狉狋 狌 狉 犫 犻 狀 犲 犵 犲 狀 犲 狉 犪 狋 狅 狉实时在线监测汽轮发电机各种运行状态的装置的总称。 键相信号犽 犲 狔狆 犺 犪 狊 犲狊 犻 犵 狀 犪 犾汽轮发电机状态在线监测系统在主轴上的基准位置信号。 预警狑犪 狉 狀 犻 狀 犵当遇到选定的参数或其逻辑组合异常,用于通知相关人员加强监视而设计的运行信号或警告信息。 报警犪 犾 犪 狉犿当遇到选定的参数或其逻辑组合异常,用于通
8、知相关人员采取纠正措施而设计的运行信号信息。 状态监测参量犮 狅 狀 犱 犻 狋 犻 狅 狀犿狅 狀 犻 狋 狅 狉 犻 狀 犵狆 犪 狉 犪犿犲 狋 犲 狉 狊汽轮发电机所监测、控制的参量。注:状态监测参量主要为常规电气量、振动、漏水、漏氢以及局部放电等。 工况参数狅 狆 犲 狉 犪 狋 犻 狀 犵狆 犪 狉 犪犿犲 狋 犲 狉 狊表征汽轮发电机各种运行工况特征的、与运行状态直接相关的参数。注:工况参数主要为机组转速或频率、有功功率、无功功率、功率因数、定子电压、定子电流、励磁电压、励磁电流等。 次同步谐振狊 狌 犫 狊 狔 狀 犮 犺 狉 狅 狀 狅 狌 狊狉 犲 狊 狅 狀 犪 狀 犮
9、犲;犛 犛犚采用串联电容补偿的交流输电系统出现扰动时,由于电气系统的固有频率可能与汽轮发电机轴系的自然扭振频率形成谐振,汽轮发电机轴系产生的次同步频率功率交换,造成汽轮发电机组轴系扭振。 次同步振荡狊 狌 犫 狊 狔 狀 犮 犺 狉 狅 狀 狅 狌 狊狅 狊 犮 犻 犾 犾 犪 狋 犻 狅 狀;犛 犛犗汽轮发电机轴系与电力系统功率控制设备(例如高压直流输电系统、静止无功补偿系统等)发生相互作用,在汽轮发电机组轴系产生的低于同步频率的扭转振荡。 汽轮发电机扭振监测狋 狅 狉 狊 犻 狅 狀 犪 犾狏 犻 犫 狉 犪 狋 犻 狅 狀犿狅 狀 犻 狋 狅 狉 犻 狀 犵犳 狅 狉狋 狌 狉 犫 犻
10、狀 犲 犵 犲 狀 犲 狉 犪 狋 狅 狉对汽轮发电机的扭振现象进行连续监测,分析机组的扭振模态频率、扭振模态阻尼,实时计算机组危险截面处的扭转功率、扭应力及扭振造成轴系的疲劳程度,同时根据需要发出扭振告警信号。 解读型在线监测装置犪 狀 犪 犾 狔 狊 犻 狊狋 狔 狆 犲狅 狀 犾 犻 狀 犲犿狅 狀 犻 狋 狅 狉 犻 狀 犵犱 犲 狏 犻 犮 犲装置获得的数据或趋势曲线需结合其他在线监测数据、发电机历史运行数据、离线试验数据等综合判断,才能给出发电机运行状态是否正常、缺陷或故障的程度、是否需要减负荷或停机等判断。通用要求 测量的位置及安装测量位置应选择在可能监测出故障的地方,具体测量位
11、置参见附录,并应考虑以下因素:犌犅犜 )安全性;)状态参量变化的高灵敏性;)外部干扰;)测量的可重复性;)信号的衰减或损失;)可维护性;)环境影响(温度、湿度、油污、粉尘等) 。 监测参数的准确度用于发电机在线状态监测的性能参数所要求的准确度,应能准确反应故障特征并具有重复性。当采用数值的趋势分析来诊断发电机的状态时,测量值的重复性更重要。 预警和报警准则报警的依据可以是单值的或多参量的,为了尽早的指示故障的发生,应设立初始的预警和报警准则。状态监测参量的变化率、累计量是故障的重要信息,检测设备应具备监视测量值变化率以及累计值的能力,某些故障特征值可能没有超过报警绝对值,但当其变化率超过一定值
12、时,应发出预警。 监测参数的基准值变化发电机检修后或运行方式的改变,某些参量的测量值和基准值可能会发生变化,运行时测量数值的变化并不一定代表出现了故障,需要根据这些变化修改预警值。应在发电机不同的运行工况(如起停机、空载等)下,建立测量数据的基准值,后续的测量值与基准值比较,监视发生的变化。 在线监测测量的采样频率根据要监测的故障类型及其产生、发展的速率(如相关参数的变化率) ,数据采样频率应满足故障信号的特征值提取和数据分析准确性的要求。 监测参数及相关信息记录记录至少应包括如下相关信息:)测量值、单位;)日期和时间信息;)测量位置;)仪器及传感器类型;)测量的准确度;)测量装置的参数设定信
13、息;)趋势图和变化曲线、历史数据、记录长度。 监测数据的分析处理解读型在线监测装置应具有基本的故障分析功能,利用经验和运行结果,或通过统计分析、测量值与所要求的最大或最小值比较、趋势分析等方法进行故障参数的识别。状态监测过程可以指示现在和将来故障的预期进展,将测量结果与过去的历史趋势相比较,测量结果异常时,应考虑在同一位置和(或)其他位置追加测量来确认结论或预报的可信度,并进入维修或采取犌犅犜 预防措施。 通信接口在线监测装置应具备与电厂分散控制系统( ) 、透平控制系统( ) 、发电厂厂级监控信息系统 ( ) 、发电厂厂用电监控系统( )等系统的通信接口。 功能扩展和升级监测系统应具有良好的
14、扩展功能和系统升级功能,也可根据需要将监测数据按照约定格式集成到统一平台中,监测系统集成参见附录。 系统型式试验监测系统应通过型式试验,试验项目应包括但不限于 所列内容。在线监测项目 发电机运行参数发电机运行参数监测项目包括:)常规电气参数(定子电压、定子电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、转子电压、转子电流等) ;)负序电流;)机组轴系扭振(可选项目) ;)绝缘过热(可选项目) ;)功角(可选项目) 。注:机组轴系扭振监测参见附录,绝缘过热监测参见附录。 发电机定子发电机定子监测项目包括:)铁心温度;)定子绕组温度;)铁心端部部件(如压指、磁屏蔽、铜屏蔽、压圈等)温度(可选项目) ;)
15、绕组端部振动(可选项目) ;)局部放电(可选项目) 。注:绕组端部振动监测参见附录,局部放电监测参见附录。 发电机转子发电机转子监测项目包括:)绕组接地(含励磁机) ;)绕组匝间短路(可选项目) ;)绕组温度(可选项目) ;)轴电流和轴电压(可选项目) ;犌犅犜 )集电环装置温度(可选项目) 。注:绕组匝间短路监测参见附录,轴电压和轴电流监测参见附录。 密封油及润滑油系统密封油及润滑油系统监测项目包括:)压力;)温度;)流量(可选项目) 。 氢气冷却系统氢气冷却系统监测项目包括:)湿度;)纯度;)温度;)压力;)泄漏(如出线盒、油水系统、端盖等) (可选项目) 。注:漏氢监测参见附录。 内冷水
16、系统内冷水系统监测项目包括:)温度;)流量;)压力;)水质(如电导率、值等) ;)泄漏。 附属系统附属系统监测项目包括:)轴承振动、温度;)冷却器压力、温度、漏水(液位报警) ;)轴承励端对地绝缘(可选项目) ;)冷却器入口流量(可选项目) ;)碳刷温度(可选项目) 。 励磁机和永磁机励磁机和永磁机监测项目包括:)线圈温度(无刷励磁、旋转电枢除外) ;)进风温度和出风温度。 静态励磁系统静态励磁系统监测项目包括:)励磁电压;犌犅犜 )励磁电流;)励磁变压器温度(可选项目) 。在线监测装置的试验、调试和验收 试验 试验分类在线监测装置的试验包括型式试验、出厂试验、交接试验和现场试验。 型式试验
17、型式试验是为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。在线监测装置应送交具有资质的第三方检测单位,由检测单位依据试验条目完成检验,并出具型式检验报告。 有以下情况之一时,应进行型式试验:)新产品定型,投运前;)连续批量生产的装置每年一次;)正式投产后,如设计、工艺材料、元器件有较大改变,可能影响产品性能时;)产品停产年以上又重新恢复生产时;)试验结果与前次型式试验结果有较大差异时;)国家技术监督机构或受其委托的技术检验部门提出型式试验要求时;)合同规定进行型式试验时。 出厂试验出厂试验是每台装置出厂前在正常试验条件下逐个按规定进行的例行检验,检验合格后,附有合格证,方可允许出厂。 交接
18、试验交接试验是在装置安装完毕后、正式投运前,由运行单位开展的试验,装置试验合格后,方可运行。 现场试验现场试验是现场运行单位或具有资质的检测单位对现场待测装置性能进行的测试。现场试验一般分两种情况:)定期例行校验,校验周期为年年;)必要时。 试验项目在线监测装置试验项目分为型式试验、出厂试验、交接试验和现场试验四类,试验项目分类见表。犌犅犜 表试验项目序号检验项目型式试验出厂试验交接试验现场试验标准依据结构和外观检查 绝缘性能试验绝缘电阻试验 介质强度试验 冲击电压试验 电磁兼容性能试验静电放电抗扰度试验 射频电磁场辐射抗扰度试验 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 浪涌(冲击)抗扰度试验 工频磁场抗
19、扰度试验 脉冲磁场抗扰度试验 电磁发射限值 环境适应性能试验低温试验 高温试验 恒定湿热试验 交变湿热试验 机械性能试验振动试验 冲击试验 碰撞试验 外壳防护性能试验防尘试验 防水试验 注:“”表示规定必检的项目; “”表示规定可不做的项目; “”表示根据客户要求选做的项目。注:除以上项目外,其他试验项目由供需双方协商确定。 调试调试主要针对在线监测系统各组成单元参数设定及其功能实现。具体调试包括两个部分,一是各个装置或单元的功能调试,包括数据采集、存储、显示、分析、预警等;二是监测系统整体调试,主要检验在线监测系统各层之间的信息交互情况,检验结果应符合设计要求。 验收验收资料应包括完备的型式
20、试验报告、出厂试验报告、交接试验报告、现场调试报告和现场验收报告,且均符合系统的技术要求。犌犅犜 附录犃(资料性附录)发电机在线监测部位及特征发电机在线监测部位及特征见表 。表犃 发电机在线监测部位及特征部位特征电压 电流 温度局部放电扭振 振动匝间短路绝缘电阻压力 压差 湿度 纯度 水质 泄漏 流量绝缘过热定子绕组转子绕组定子铁心转子轴承氢气系统内冷水系统密封油及润滑油系统励磁系统集电环碳刷装置励磁机注:“”表示发电机不同监测部位对应的状态监测参量。犌犅犜 附录犅(资料性附录)汽轮发电机在线监测系统集成犅 概述汽轮发电机在线监测系统集成通过应用信息融合技术、大数据分析技术、物联网技术和智能诊
21、断技术将目前各种孤立运行的在线监测装置的数据按照约定格式集成在统一的汽轮发电机在线监测系统应用平台中,实现对汽轮发电机状态数据的集中存储和统一管理,实现汽轮发电机状态的集成监测和综合分析诊断,对发电机及其附属设备运行状态进行全方位的监测分析、综合评估和智能诊断,发现设备故障的早期征兆,并对故障原因、严重程度、发展趋势及时预警和报警。犅 系统结构犅 总则汽轮发电机在线监测系统采用分布式网络结构布置,由就地在线监测装置、数据接口服务器、上位机系统及状态监测分析诊断软件组成,能够实现对汽轮发电机运行状态参数的实时采集处理、数据集中存储管理、在线监测与分析诊断,并可实现与、 等外部系统的数据共享。图
22、是汽轮发电机状态在线监测系统集成的典型结构示意图。图犅 汽轮发电机状态在线监测系统集成的典型结构示意图犅 就地在线监测装置除实现相应的监测功能外,就地在线监测装置还具有满足在线监测系统集成所需的数据通信接口犌犅犜 或原始数据输出接口,并遵守一定的通信规约。对于现场仅有传感器没有相应监测装置(比如很多发电机主机厂出厂时安装了匝间短路探头,但没有配置相应的匝间短路监测装置)的机组,根据实际情况配置相应的采集监测装置。犅 服务器及网络设备每台发电机配置一台数据接口服务器,用于各种在线监测装置的数据集成、数据集中存储、就地监测和分析诊断等功能。全厂配置一台数据服务器,用于管理全厂的发电机状态数据,实现
23、统一软件平台下的数据集成和发布。全厂配置一台全球广域网( )服务器,用于厂内数据发布,并具有与远程诊断中心进行通信的能力。数据接口服务器布置在电厂网络二区,数据服务器和服务器布置在电厂网络三区;数据接口服务器通过单向网络隔离装置向数据服务器单向发送数据;服务器通过防火墙与电厂局域网相连接。网络设备指为满足电力系统二次安全防护要求所配置的单向网络隔离装置、硬件防火墙等网络部件。犅 通信规约犅 通信接口可采用 以太网接口或标准串行接口。犅 通信协议可采用传输控制协议( )和用户数据报协议( ) ,推荐采用协议。犅 系统与各个在线监测装置通过标准通信规约或双方可通过协商制定专用规约进行数据通信。犅
24、系统功能犅 实时监测系统能够对发电机的转轴相对振动、轴承绝对振动、局部放电、匝间短路、绝缘过热、轴电流、轴电压、端部振动、定转子温度、集电环温度及相关附属系统状态参数的实时监测,并能以主监视图、部件结构图、数据表格、波形、频谱、趋势曲线等形式进行显示。犅 综合分析系统能整合各个在线监测装置数据,通过各种专业分析工具对设备状态进行全方位、多维度分析;能分析任意一个或者多个参数的发展变化趋势,对趋势的变化进行预判并进行预警,及时发现隐患,避免破坏性事故的发生;能分析任意两个或多个测点之间的关联关系,为查找故障原因提供直接依据。犅 数据管理系统支持多种数据的存储,机组稳定运行情况下可存储稳态数据、动
25、态数据;机组启停机过程可进行瞬态数据的存储,并保证瞬态数据的完整性;对异常工况能完整保存整个过程的所有数据。系统可根据机组运行状态的变化形成实时数据库、历史数据库、黑匣子数据库、瞬态过程数据库、变负荷数据库、样本数据库等不同功能和用途的数据库。数据库具备自动检索功能,用户可通过输入检索条件快速获得满足条件的数据,并提供数据回放功能,能对历史数据进行回放。 犌犅犜 系统配置的本地存储空间可保证机组两年以上的所有运行信息都可以存储,且保证所存储数据不失真,能够满足系统监测分析和故障诊断的数据需求。犅 状态评估系统能利用采集到的各个系统的数据,结合离线试验数据、历史缺陷数据等,对设备状态进行综合分析
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