水轮发电机端部绕组振动监测

摘要

端部绕组振动问题已经越来越引起电力行业的关注，特别是在发电设备中的汽轮发电机方面。严重故障数量的增加，主要是由绝缘击穿所致，直接归因于端部绕组的振动。为了更好地理解这一现象，到现在电力公司已经在光纤技术方面投资很多年了。安装在多个部件上的光纤加速传感器提供了有价值的在线数据，为工程师提供了分析与端部绕组结构有关的各种振动特性模式的机会。虽然这种监控技术的实用性在汽轮发电机上已经被证明过很多次，但是在水轮发电机上使用光纤技术的确切好处一直在观测，和采矿工业中半自磨机以及无齿轮球磨机的应用一样。2001年，本文重点关注的发电机进行了增容改造，更换了整个水轮机和转子磁极绝缘，并安装一个新的静态励磁系统。现有的定子除了清洁检查以及测试以外，没有进行任何处理。检查没有发现异常情况。发电机的功率从78MW提高到83MW。在2006年到2010年之间发电机经历了四次定子绕组偶发事件，导致17只线圈被旁路。由于疲劳和过热导致的铜股线故障，引发了一些更严重的事故，在这些区域线圈引线与定子铁J心脱离开。在2009年通过热成像仪扫描发现在同样地区域内还有一些其他热点。在2008到2009年间，维修人员报告说该发电机与其他发电机相比，噪声和振动更大。由于绕组温度增加，机组有功功率限制在60MW以内、无功功率仅限于OMVAR。发电机也受限于在水力条件达到要求时才可以使用。在2009年末，通用公司决定在定子上安装14个光纤加速度传感器，8个压电加速度传感器以及8个光纤温度传感器来监测发电机的运行情况。本文中的案例研究将展示这种技术如何可以非常有效的对来自于作用在水轮发电机的端部绕组结构上的电磁应力的故障进行监控、检测和识别。它还将阐述特有的趋势研究和分析性能，可以实现水轮发电机端部绕组振动问题的早期检测。这样就可以预防严重的和高额代价的故障发生，并考虑延长定子铁心和绕组的寿命。本文所涵盖的干预提高特定端部绕组的刚度被认为是成功的，并已证明这样的措施可以延缓或阻止一次严重的故障机理。它还表明，观测到的端绕组振动数据并不总是代表最高的振动水平。在适当的位置安装适当数量的传感器，对于提供精确的、针对性的数据和提供一个更好的端部绕组结构完整性的评估是至关重要的。