對當前汽輪發電機在線監測應用的初步分析和建議

摘 要：根據我國現有的汽輪發電機關于在線監測系統的應用情況來看，監測裝備的配置在線監測應遵循的基本原則和對當前在線監測應用系統的初步分析，提出合理化監測裝備配置在線監測的策略性建議。

關鍵詞：汽輪發電機；在線監測；監測裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.036

0 前言

從上世紀80年代初開，始隨著電子信息技術的飛速發展，在線監測裝置在汽輪發電機上的應用和普及得到非常好的效果。一般情況下，我國發電設備都是以“計劃維修”為主要的維修實施方案，但是這種維修方案容易造成“過度維修”。在很多發達的工業國家都是按照“需修時修”的維修原則來對設備檢修服務的。

1 設備在線監測應遵循何種原則

根據CIGRE/SC11標準對設備在線監測應遵循的基本原則進行了深入討論和研究總結如下幾點：

（1）針對發電機狀態采取漸變過程進行監視的方式進行科學預知，在線監測裝置的作用是可以代替突發事故時的各種瞬時記錄儀。

（2）對于汽輪發電機的制造商來說，新型發電機的開發和新型發電機的投運過程中，對發電機在線監測數據進行實時跟蹤和關注是十分必要的。

（3）由發電機制造商、試運行單位、在線監測裝置供應商三家共同監測裝備和數據，提供給專家解讀或需要輔以離線分析的在線監測裝置或數據，不能把做結論的責任完全推給運行單位一方。

通過大量事實研究表明合理的裝備配置在線監測系統應遵循的原則有：應由發電機制造商推薦在何時何地何種機組需要在線加成裝備，監測裝備和數據應與運行單位磋商后決定。

2 針對我國線監測裝置應用現狀進行初步分析

目前，在國內200MW及以上汽輪發電機配置的在線監測裝置中有兩種方式：直讀型在線監測裝置和解讀型在線監測裝置。

（1）直讀型在線監測裝置。HPA、SCW、HLM、HDM、HLOM等在線監測裝置是國內主流的幾種方式。獲得的數據或趨勢曲線可直接讀到的裝置在線監測系統，可直接讀到數值中得知某參數的狀況且無需專家解讀。下面針對這幾種形式分別介紹各自的特點如下：

HPA（氫氣純度分析儀）：利用每一種氣體有其獨自的導熱性（在單位時間內通過單位空間的熱量）來測量氣體純度的。當一種氣體與另一種氣體混合時，混合氣體的導熱性與氣體混合比成正比變化。再按熱--電變化原理可測量氣體的純度。它由一個檢測器（分析儀）和一個指示儀表組成，用以指示氫氣的純度（儀表指示的是氫氣占的百分數，指示范圍為80%--100%，92% L報警，90% LL報警）分析儀入口經濾網接至發電機內高壓風區，其出口經用于分析儀的流量計接至電機內低壓風區，靠出入口間壓差使氣體連續通過檢測分析儀，并迅速顯示氫氣純度的變化。還可以預警氫側密封油超量、密封油因為過熱產生的異常情況等。

SCW（定子冷卻水導電率儀）：運行中的發電機定子繞組產生的熱量和發電機的輸出功率有著密切的關系，發電機的輸出功率越大，其發熱量也越多。定子繞組溫度過高，會影響其內部的絕緣。為了保證機組的安全運行，大容量發電機組都設置有發電機定子冷卻裝置，用來帶走發電機運行中產生的熱量。對于水內冷發電機組，就是利用定子冷卻水來帶走發電機運行中產生的熱量。

HLM（氫氣漏入水中監測器）：這是一種定子密封水箱中裝置壓力表，在發電機兩端的基礎墻壁上裝有兩個氫氣檢測探頭，檢測信號用于如果發電機兩端有大量漏氫時在中控BTG盤上報警。

HDM（氫氣露點儀）：氫氣在發電機的的循環差壓是靠安裝在發電機轉子靠汽機側的一個多級軸向風扇產生的或者其他故障時起到的保護作用。

HLOM（漏氫監測儀）：發電機外殼的強度設計考量了發電機內的氫氣發生爆炸仍可以承受爆炸的壓力，從而避免發電機以外的損失。用來防止氫爆發生的可能性。

（2）解讀型在線監測裝置。SEVM、RSTD、STOM、GCM、RFM、PDM這些裝置在線監測是我國比較常見的幾種方式，由于裝置比較復雜或預示面廣且重要單一使用這種類型的在線監測裝置無法全面做到在線監測的要求，當測試數據需要其專家進行解讀時，可根據監測結果做相應的決策時需要多方面專家的共同商討。下面針對這些裝置的特點進行說明：

SEVM（定子端部繞組振動監測器）：通常情況下利用轉子繞組形成磁場。定子繞組通過切割（轉子轉動）轉子繞組形成的磁場，產生電動勢。它可以有效的預示定子槽楔的松動大小、組成電樞繞組的線圈有單匝的，也有多匝的，每匝還可以由若干并聯導線繞成。所示為一只線圈在槽中安置的情況相引線斷裂與否、固定螺桿的松動等相關問題進行全面監測。

RSTD（轉子匝間短路監測器）：在轉子繞組引出線柱上連接一根導體可將滑環短路； 目的是判斷轉子匝間短路引起的轉子振動大小，那么在轉子已抽出的情況可以預示由轉子的短路而造成的過程中護環燒損等故障情況進行監測。

STOM（轉軸扭振監測儀）：該設備有設備扭振測量功能發電機失步是可能造成這個情況的，系統的頻率和發電機本身存在差異，相角周期性出現差異，造成電磁力矩和機械力矩存在周期性差異，相當于是在擰毛巾一樣，會對大軸壽命造成影響及裝備轉子的不平衡超負荷故障在線監測。

GCM（發電機工況監測器）：這種監測器可以通過電動機運行狀態 定子接電源，轉子就會在電磁轉矩的驅動下旋轉 發電機運行狀態 定子接電源，但電機轉子不在接機械負載，而是用原動機拖動異步電機的的轉子以大于同步轉速并逆轉磁場方向旋轉和高壓出線過熱分析出設備的故障問題所在，進行設備的在線監測。

3 建議

根據上述情況我國目前針對汽輪發電機設備裝置的在線監測使用情況的初步分析，提出幾點如下建議：（1）應該嚴格遵循裝備在線監測的配置原則。由發電機制造商、試運行單位、在線監測裝置供應商三家共同監測裝備和數據為依據，為了避免造成不必要的各種資源的浪費；（2）針對解讀型在線監測裝置的使用時候一定要慎重，因為需要選擇典型汽輪發電機安裝設備是非常重要的，并不是非要在所有的200 MW汽輪發電機及以上的發電機上都按照都裝；（3）由汽輪發電機主機制造商、運行部門、在線監測裝置供應商三方共同選擇典型機組進行在線監測，必須成立工作小組進行定期跟蹤監測；（4）GCM、RFM（或PDM） 的解讀比較復雜，需要投入更多的科研投入精力。

作者簡介：金瑞（1983-），男 ，黑龍江哈爾濱人，研究方向：汽發發電機安裝。