發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修的探討

蒙家源

【摘 要】性能良好的發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅提供發(fā)電機(jī)的可靠操作，向電網(wǎng)提供合格的電力，而且還有效地改進(jìn)了電源系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。因此，勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于發(fā)電機(jī)和整個(gè)電源系統(tǒng)至關(guān)重要，勵(lì)磁系統(tǒng)更應(yīng)該及早開展?fàn)顟B(tài)檢修?；诖?，本文主要對(duì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機(jī)；勵(lì)磁系統(tǒng)；狀態(tài)檢修

1、前言

根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工作情況，狀態(tài)維修通過先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、可靠的評(píng)估，判斷設(shè)備的狀態(tài)，識(shí)別故障的早期征兆，判斷故障的位置、嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢(shì)。并根據(jù)分析結(jié)果建立診斷結(jié)果。維修應(yīng)在備用性能降低到一定程度前進(jìn)行，否則會(huì)發(fā)生故障。隨著設(shè)備可用性的科學(xué)提高和維護(hù)目標(biāo)的確定，該維護(hù)系統(tǒng)的成本最低。為設(shè)備的安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)期、全性能、高質(zhì)量運(yùn)行提供可靠的技術(shù)和管理保證，能有效地克服定期維護(hù)造成的設(shè)備大修或停修問題。

2、勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修的實(shí)施

勵(lì)磁設(shè)備狀態(tài)檢修的實(shí)施是對(duì)現(xiàn)有檢修管理體制的改革，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。需要長(zhǎng)期堅(jiān)持，不斷總結(jié)，不斷改進(jìn)。首先應(yīng)根據(jù)國(guó)電發(fā)（2002）508文件《水電廠開展設(shè)備狀態(tài)檢修工作的指導(dǎo)意見》，利用原機(jī)組狀態(tài)檢修組織和規(guī)程，對(duì)機(jī)組狀態(tài)檢修進(jìn)行必要的補(bǔ)充和改進(jìn)。形成勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修的組織機(jī)構(gòu)及規(guī)章制度。本文主要討論了勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修的具體實(shí)現(xiàn)。

2.1建立勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修中的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

狀態(tài)維修的基礎(chǔ)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇是獲取勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)信息的重要環(huán)節(jié)。其合理性和準(zhǔn)確性直接影響到采集到的信號(hào)能否反映勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)際情況，從而影響到勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)診斷、分析和決策的準(zhǔn)確性。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目太多，不僅成本高，而且條件監(jiān)測(cè)和診斷分析也很復(fù)雜，不利于監(jiān)測(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目太少，無法真實(shí)反映。因此，在滿足診斷和分析的基礎(chǔ)上，選擇最具代表性和最具反映性的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是十分必要的。

（1）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

①勵(lì)磁變壓器

電廠勵(lì)磁變壓器逐漸被干式變壓器取代。變壓器通常采用環(huán)氧澆注型。干式變壓器的安全運(yùn)行和使用壽命在很大程度上取決于變壓器繞組絕緣的安全可靠性。變壓器因繞組溫度超過絕緣容限溫度而不能正常工作是變壓器不能正常工作的主要原因之一，因此對(duì)變壓器運(yùn)行溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警十分重要。溫度信號(hào)由嵌入低壓繞組最熱2個(gè)部分的Ptl00熱敏電阻測(cè)量，溫度變化由嵌入低壓繞組的2個(gè)Ptl00熱敏電阻測(cè)量并進(jìn)行對(duì)比?，F(xiàn)地?cái)?shù)顯表直接顯示各相繞組兩點(diǎn)溫度值（三相檢查和最大值顯示，并每周記錄歷史最高溫度繪成曲線圖）。溫度數(shù)值以4-20毫安輸出，與RS485計(jì)算機(jī)接口傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；通過嵌入式低壓繞組PTC非線性熱敏電阻采集繞組或鐵心溫度信號(hào)進(jìn)行控制風(fēng)機(jī)投入及退出、超溫報(bào)警、跳閘。還可配備自動(dòng)終端設(shè)備，對(duì)勵(lì)磁變進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與控制，包括磁變壓器的三相電壓、變壓器低壓側(cè)電流、溫度、高低壓側(cè)開關(guān)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)狀態(tài)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示。并將這些操作數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示以及存儲(chǔ)。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，也要定期試驗(yàn)，耐壓試驗(yàn)就是驗(yàn)證勵(lì)磁變壓器的耐受短路能力、損耗及過載能力，然后試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行狀態(tài)分析，結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)檢修。

②勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器相當(dāng)于勵(lì)磁系統(tǒng)的大腦，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)是非常重要的環(huán)節(jié)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的監(jiān)測(cè)主要是對(duì)其穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)特性和技術(shù)指標(biāo)、溫度、絕緣狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨著數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的廣泛應(yīng)用，大多數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)都具有一定的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷功能。PT斷線、脈沖閉鎖、調(diào)節(jié)器故障、限制動(dòng)作檢測(cè)等功能，還具有定子電流限制器、疊加調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)子溫度測(cè)量等其它特殊限制保護(hù)功能，但狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為狀態(tài)維護(hù)功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。近五年來，各廠家勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的故障檢測(cè)功能日趨完善。檢測(cè)范圍包括電源系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。有的還具有在線幫助系統(tǒng)、故障記錄、系統(tǒng)自診斷、智能測(cè)試等功能，逐步具備狀態(tài)維護(hù)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。

③整流裝置

早期投入運(yùn)行的勵(lì)磁整流器一般只有功率柜投退、風(fēng)機(jī)投退和故障、快速熔斷器狀態(tài)等少量信息，但對(duì)整流器本體、晶閘管的監(jiān)測(cè)較少。目前，一些廠家已經(jīng)開發(fā)出的功率柜已經(jīng)建立了獨(dú)立的智能數(shù)字監(jiān)控接口。具有橋臂電流、晶閘管開度、晶閘管殼溫、觸發(fā)脈沖等監(jiān)測(cè)功能。同時(shí)增加了對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)溫、風(fēng)壓、阻容保護(hù)電路的監(jiān)測(cè)，同時(shí)結(jié)合日常巡回測(cè)量阻容保護(hù)上電阻跟電容的溫度進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊、上傳和保存監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。人為統(tǒng)計(jì)跟設(shè)備智能監(jiān)控統(tǒng)計(jì)結(jié)合對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

④過電壓保護(hù)及滅磁回路

當(dāng)發(fā)電機(jī)處于滑極等非正常運(yùn)行或電力系統(tǒng)遭受雷電干擾時(shí)，將在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓或瞬間過電壓，出現(xiàn)正向過電壓時(shí)，正向阻斷可控硅元件被觸發(fā)導(dǎo)通，將氧化鋅非線性電阻接入轉(zhuǎn)子回路，吸收并抑制尖峰電壓，正向過電壓消失后回路自動(dòng)關(guān)斷。監(jiān)測(cè)過電壓保護(hù)回路電流互感器 CT 的電流信號(hào)繼電器，采集動(dòng)作信號(hào)，并進(jìn)行計(jì)數(shù)，向勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指示信號(hào)。滅磁電路只有簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)功能，如滅磁開關(guān)的狀態(tài)和動(dòng)作次數(shù)。建立了獨(dú)立的智能化數(shù)字監(jiān)控接口，具有滅磁記錄儀、滅磁開關(guān)動(dòng)作次數(shù)、晶閘管動(dòng)作次數(shù)、快速熔斷器等監(jiān)控功能?？膳c勵(lì)磁調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信。

在各水電站進(jìn)行勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修時(shí)，可根據(jù)本電站勵(lì)磁系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇上述全部或部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可選擇供電回路、啟動(dòng)回路等其他項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可根據(jù)實(shí)際情況增加對(duì)電源回路、起勵(lì)回路和控制回路等其他項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。

（2）狀態(tài)監(jiān)測(cè)的方式

由于各電廠設(shè)備條件的不同，考慮到現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，勵(lì)磁系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)方式也不同。對(duì)于一些早期投入運(yùn)行的勵(lì)磁系統(tǒng)，主要通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和離線檢測(cè)來獲取勵(lì)磁系統(tǒng)的狀態(tài)信息。可以配置一個(gè)。一些便攜式測(cè)量?jī)x器和數(shù)字儀器用于離線監(jiān)測(cè)。同時(shí)增加了轉(zhuǎn)子絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置、可控硅外殼溫度傳感器、風(fēng)機(jī)風(fēng)溫、壓力傳感器等專用在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，以減少投資，并根據(jù)設(shè)備改造情況進(jìn)一步完善。.由于采用了先進(jìn)的勵(lì)磁系統(tǒng)，勵(lì)磁系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通訊基本實(shí)現(xiàn)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器采集整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)的信息，直接從數(shù)字勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中提取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并輔以離線監(jiān)測(cè)。離線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是通過設(shè)備的定期檢查和測(cè)試獲得的，主要是一些技術(shù)上無法達(dá)到的小型設(shè)備和項(xiàng)目。

2.2收集整理信息

設(shè)備信息主要包括運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、運(yùn)行日志、運(yùn)行巡檢記錄、運(yùn)行分析記錄等）、例行檢驗(yàn)數(shù)據(jù)（包括點(diǎn)檢數(shù)據(jù)、金屬檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)、技術(shù)監(jiān)督現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)等）和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（各種監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)試）。獲取的數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史數(shù)據(jù)（包括設(shè)備圖紙、說明書、安裝記錄、故障記錄、維修記錄、臺(tái)賬變更等）、同類設(shè)備的故障信息和維修經(jīng)驗(yàn)、工業(yè)部相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（法規(guī)、規(guī)章）。工業(yè)、企業(yè)、電廠等，信息和數(shù)據(jù)量很大。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，確保其在系統(tǒng)和技術(shù)中的有效應(yīng)用。在條件允許的情況下，采用開放式數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。

2.3建立計(jì)算機(jī)專家診斷系統(tǒng)

專家診斷系統(tǒng)軟件由專業(yè)廠家開發(fā)。此系統(tǒng)應(yīng)能分析歷史數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，給出設(shè)備健康狀況、故障情況或發(fā)展趨勢(shì)，并提出維護(hù)或檢查建議。例如，通過晶閘管運(yùn)行狀態(tài)（觸發(fā)功率、接通時(shí)間、輸出波形）的歷史和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息，分析和診斷晶閘管元件的老化或失效程度。同時(shí)，專家診斷系統(tǒng)還應(yīng)具有事故演練、系統(tǒng)培訓(xùn)、仿真和二次開發(fā)等功能。例如，對(duì)指定的故障進(jìn)行模擬，培訓(xùn)運(yùn)行維護(hù)人員處理故障，并對(duì)系統(tǒng)測(cè)試進(jìn)行模擬，以減少對(duì)實(shí)際設(shè)備的損壞。

當(dāng)然，勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修是全廠設(shè)備狀態(tài)檢修的一部分，因此勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修的專家診斷系統(tǒng)也應(yīng)是勵(lì)磁系統(tǒng)狀態(tài)檢修專家診斷系統(tǒng)的一部分?？膳c專家診斷系統(tǒng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備的狀態(tài)維修或直接進(jìn)行狀態(tài)維修。它是全廠設(shè)備狀態(tài)維修專家診斷系統(tǒng)的一個(gè)模塊。具體實(shí)施應(yīng)從安全性和可操作性方面綜合考慮。

2.4分析診斷。提出檢修建議報(bào)告。

根據(jù)診斷專家系統(tǒng)的分析模型和提出的建議，對(duì)專業(yè)維修人員的特殊責(zé)任和狀態(tài)維修進(jìn)行了分析和梳理，提出了勵(lì)磁系統(tǒng)維修的建議報(bào)告，包括：設(shè)備維護(hù)項(xiàng)目、維護(hù)間隔、維護(hù)周期、維護(hù)過程等，提交決策部門進(jìn)行維護(hù)決策。

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（作者身份證號(hào)碼：450721199003141410）