水轮机组转动系监测与故障诊断分析系统的开发

摘要

近年来,随着大中型水电厂的建设,水轮机的在线故障诊断显得越来越重要,目前国内已有一些水电厂安装了在线监测系统,但这些系统还没能实现真正的在线故障诊断功能,为此作者从事了本文所介绍的水轮机组转动系统状态监测及故障诊断专家系统开发研究.本文首先介绍了混流式水轮机组转动系统,并对转动系统的故障进行了分析.混流式水轮机组转动系统是一个复杂的系统,它由发电机转子、主轴(发电机轴和水轮机轴)、水轮机转轮、发电机导轴承、推力轴承、水轮机导轴承以及相应的润滑、冷却部件组成.在运行时,转轮把水能转变为机械能而转动起来,带动发电机转子转动,以电能的形式输出.其中推力轴承承受转子、轴、转轮的重量以及轴向水推力,两至三个导轴承承受转动部件的径向力.润滑油连续不断地对各个轴承进行润滑,为了防止润滑油温度过度升高,使用循环冷却水对润滑油进行冷却.水轮机组的故障常常发生在转动系统内.转动系统的常见故障有:发电机的机械故障、电气故障;水轮机转轮的偏心、转轮的刚度不够;轴承润滑油或冷却水的堵塞使轴瓦温度过度升高,超过规定标准;以及由于安装不当引起轴心不正,导致迷宫环间隙不均匀产生水力振动等.转动系统最常见的故障为轴承烧瓦及机组振动两大类,这两类故障都可能导致机组发生重大事故,造成巨大的经济损失.在线监测系统是最初级的辅助运行系统,安装的传感器少,不能分析和判断故障原因,更不能提出解决问题的方法,因此,国内兴起了给机组安装跟踪运行故障分析系统,此种系统具备了初步的分析、判断故障原因的功能,对机组的运行及检修都起到了指导作用.诊断系统包括状态监测子系统和故障子系统两大部分,本文着重论述了这两个子系统的组成,并对系统进行了设计开发.黄龙滩水电厂根据生产、运行、维护的需要,也正在安装机组运行监测及故障分析系统,预期今年年底可以安装调试运行.本研究以此为应用实例,将电站机组转动系统作为重点研究对象,叙述系统中的部分内容,阐述了转动系统的故障形式、运行监测与故障分析系统的组成、工作原理等.

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文摘

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1概述

1.1水电厂跟踪运行与故障诊断技术的迫切要求

1.2旋转机械故障诊断概述

1.3黄龙滩水电机组概况

1.4本研究的目的与方法

2旋转机械故障诊断的理论与方法

2.1动力旋转机械的结构特点

2.2旋转机械典型故障的机理和特征

2.3利用征兆的故障诊断方法概述

3转动部件故障监测与分析系统开发设计

3.1黄龙滩电厂水电机组的故障类型

3.2机组运行监测与故障征兆信息的获取

3.3监测与故障分析软件

3.4系统的界面设计

4转动系统部件的问题分析与诊断

4.1轴振问题

4.2轴承温升与轴承的变化趋势

4.3压力脉动变化趋势

致谢

参考文献

附录作者攻读硕士学位期间所发表的论文