亭子口電站機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用

(嘉陵江亭子口水利水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 引言

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，嘉陵江干流的中游上段，是嘉陵江干流開(kāi)發(fā)建設(shè)中唯一的骨干控制性工程。該工程以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，對(duì)減少三峽水庫(kù)泥沙淤積具有不可替代的作用。電站總裝機(jī)容量110萬(wàn)kW，設(shè)計(jì)年平均發(fā)電量29.51億kW·h～31.75億kW·h，是川東北地區(qū)規(guī)模最大的具有年調(diào)節(jié)能力的大型水電電源。2014年5月1日，四臺(tái)機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電。由北京華科同安公司生產(chǎn)的機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨機(jī)組投入運(yùn)行，型號(hào)為T(mén)N8000-STA。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)

TN8000-STA型機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器、智能數(shù)據(jù)采集箱和系統(tǒng)軟件組成。該系統(tǒng)主要通過(guò)監(jiān)測(cè)與水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性有關(guān)的參數(shù)，如大軸擺度、機(jī)架振動(dòng)、壓力脈動(dòng)等，實(shí)時(shí)監(jiān)視水輪發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，有助于準(zhǔn)確診斷異常狀況、及早發(fā)現(xiàn)故障隱患、優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行、科學(xué)制定檢修維護(hù)計(jì)劃，避免被迫停機(jī)而造成損失。

2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)建立在公司局域網(wǎng)平臺(tái)上，其網(wǎng)路結(jié)構(gòu)如圖2所示，信號(hào)處理流程如圖3所示。

2.2 系統(tǒng)的功能

2.2.1 實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能

現(xiàn)場(chǎng)傳感器輸出的信號(hào)通過(guò)多芯屏蔽電纜連接到TN8000系統(tǒng)的輸入接線端，再通過(guò)專(zhuān)用的9芯電纜送到各采集模塊，由采集模塊進(jìn)行預(yù)處理和采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)總線傳送到系統(tǒng)板，然后進(jìn)行大量的在線信號(hào)處理和加工，得到反映機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的各種特征參數(shù)和部分原始數(shù)據(jù)。再以結(jié)構(gòu)圖、數(shù)字、棒圖、數(shù)據(jù)表格、趨勢(shì)等形式實(shí)時(shí)顯示機(jī)組的振動(dòng)、擺度值。

2.2.2 故障報(bào)警功能

采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)照各測(cè)點(diǎn)的設(shè)置規(guī)范允許值，對(duì)顯示的數(shù)據(jù)應(yīng)用不同顏色區(qū)分報(bào)警和正常值。通過(guò)對(duì)機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)的判斷，警示機(jī)組是否允許在危險(xiǎn)工況點(diǎn)運(yùn)行。

2.2.3 數(shù)據(jù)管理與事故追憶功能

該系統(tǒng)具有強(qiáng)大和完備的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，能全面記錄機(jī)組穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)數(shù)據(jù)，提供黑閘子記錄功能，可完整記錄機(jī)組任何異常信息，確保機(jī)組發(fā)生事故時(shí)能提供完整、詳盡的數(shù)據(jù)供參考分析。可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的變化提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)停機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)、異常數(shù)據(jù)庫(kù)和備份數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2.4 趨勢(shì)分析功能

圖1 機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)總體結(jié)構(gòu)

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意

圖3 信號(hào)處理流程

該系統(tǒng)能提供完善的相關(guān)趨勢(shì)分析功能，可以分析任意兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)之間的相互關(guān)系，可以顯示所有監(jiān)測(cè)參數(shù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，有利于運(yùn)行人員及時(shí)掌握機(jī)組最新的運(yùn)行狀態(tài)和特征。

2.2.5 輸出功能

TN8000機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可向外輸出各監(jiān)測(cè)參數(shù)的4-20mA量，并向外提供振動(dòng)和擺度的二級(jí)報(bào)警繼電器。

2.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心部件為T(mén)N8000數(shù)據(jù)采集處理單元。該數(shù)據(jù)采集箱采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)采集測(cè)點(diǎn)的不同，如擺度、振動(dòng)、壓力、轉(zhuǎn)速、相位等參數(shù)，配有擺度模塊、振動(dòng)模塊、壓力模塊、鍵相模塊、模擬量輸出模塊、繼電器輸出模塊、系統(tǒng)板、存儲(chǔ)模塊等，對(duì)機(jī)架振動(dòng)、大軸擺度、壓力脈動(dòng)、空氣間隙等信號(hào)同步采集，確保數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)、同步、完整。并且采集箱內(nèi)提供導(dǎo)軌以便于熱插拔，具有安裝、維護(hù)、更換方便、可靠性好、配置靈活的特點(diǎn)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行情況

TN8000機(jī)組狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是北京華科同安公司針對(duì)亭子口公司水輪發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)和水電站生產(chǎn)實(shí)際需要，設(shè)計(jì)研發(fā)的新一代集成化和網(wǎng)絡(luò)化水電機(jī)組在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行及后期的硬件、軟件升級(jí)改造，尤其是在夜間為了滿(mǎn)足系統(tǒng)電壓穩(wěn)定，機(jī)組長(zhǎng)期小負(fù)荷運(yùn)行，工況較為惡劣，專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)對(duì)機(jī)組各參數(shù)的實(shí)時(shí)分析，判斷機(jī)組的運(yùn)行工況是否異常，提前預(yù)判機(jī)組存在的問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)采取預(yù)防措施，積極參加機(jī)組巡回檢查，為機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。該系統(tǒng)還可實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全方位的在線監(jiān)測(cè)、分析和診斷，及時(shí)掌握機(jī)組的健康狀況，優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行，指導(dǎo)機(jī)組檢修，為實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。