GB/T 28570-2012 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则

　　ICS 29. 160. 40 K 52

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 28570—2012

　　水轮发电机组状态在线监测系统

　　技术导则

　　Technicalguideofon-linecondition monitoringsystem

　　forhydraulicturbineand generatorunits

　　2012-06-29发布 2012-11-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 28570—2012

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 总则 4

　　5 系统功能 4

　　6 系统基本结构 6

　　7 测点布置 7

　　8 传感器 9

　　9 数据采集设备 11

　　10 上位机设备 12

　　11 试验和检验 13

　　12 文件与资料 14

　　附录 A (资料性附录) 水轮发电机组状态在线监测系统典型结构示意图 16

　　附录 B (规范性附录) 大中型水轮发电机组状态在线监测系统典型测点配置 17

　　附录 C (资料性附录) 水轮发电机空气间隙传感器典型安装示意图 19

　　附录 D (资料性附录) 水轮发电机局部放电在线测量概要 21

　　附录 E (资料性附录) 水轮发电机组状态监测参量技术规约 25

　　附录 F (资料性附录) 相关标准 28

　　Ⅰ

　　GB/T 28570—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准由中国电器工业协会提出 。

　　本标准由全国大型发电机标准化技术委员会(SAC/TC511)归 口 。

　　本标准负责起草单位 : 中国水利水电建设集团公司 、中国水电工程顾问集团公司 、北京华科同安监控技术有限公司 。

　　本标准参加起草单位 : 哈尔滨电机厂有限责任公司 、东方电机股份有限公司 、中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 、中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院 、中国水电顾问集团北京勘测设计研究院 、哈尔滨大电机研究所 、中国长江电力股份有限公司 、三峡水电厂 、华中科技大学 、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院 、北京万瑞达监控技术有限公司 。

　　本标准主要起草人 :付元初 、李定中 、朱玉良 。

　　本标准参 加 起 草 人 : 李 渝 珍 、王 泉 龙 、郑 小 康 、郑 松 远 、孙 玉 田 、付 长 虹 、苟 东 明 、陈 家 恒 、李 朝 晖 、刘昌栋 、王宏 、王劲夫 、刘万景 。

　　Ⅲ

　　GB/T 28570—2012

　　Ⅳ

　　引

　　

　　言

　　本标准以导则的形式初步规定了机组状态在线监测系统的功能和基本结构 ,监测参量主要包括振动 、摆度 、轴向位移 、压力脉动 、空气间隙 、磁通密度以及局部放电等 ,力求从技术模式上规范水电机组状态在线监测技术的应用行为 ,充分发挥状态在线监测系统在机组安全 、稳定运行和状态检修方面的辅助作用 , 以提高新技术的应用效果和电站运行管理水平 。

　　本标准同时定义了与水轮发电机组状态在线监测系统有关的专业术语 ,规范了机组状态在线监测系统的测点布置方案 ,对传感器 、数据采集设备和上位机设备提出了相应的技术要求 ,并规定了监测参量一般测量方法和数据提供的技术规约 。本标准还对系统设备本身的出厂和现场性能检验 、测试项 目作出了一般规定 ,并对随设备提供的相关技术文件给以明确 。

　　机组状态在线监测系统的具体应用将针对不同的监测对象和参量由用户根据需要自行确定 。本标准将随机组状态在线监测系统的工程应用和技术进步而适时修订 。

　　GB/T 28570—2012

　　水轮发电机组状态在线监测系统

　　技术导则

　　1 范围

　　本标准定义了水轮发电机组状态在线监测系统的专业术语 ,提出了状态在线监测系统的系统功能 、基本结构 、测点布置以及相关技术要求 ,适用于水电站各种类型水轮发电机组的状态在线监测系统的设计 、制造和运行管理 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB/T 8564 水轮发电机组安装技术规范

　　GB/T 18482 可逆式抽水蓄能机组启动试验规程

　　DL/T 507 水轮发电机组启动试验规程

　　IEEE 1434—2005 旋 转 电 机 局 部 放 电 测 量 试 用 导 则 ( IEEE Trial—Use Guide to the MeasurementofPartialDischargesin Rotating Machinery)

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　水轮发电机组状态在线监测系统 on-linecondition monitoringsystem forhydraulic turbineand generatorunits

　　实时在线监测水轮发电机组各部位运行状态的测量系统 。

　　3. 2

　　键相信号 keyphase

　　水轮发电机组状态在线监测系统在主轴上的基准方位信号 。

　　3. 3

　　振动 vibration

　　机组各部件指定点相对于平衡位置随时间的往复位移变化 。

　　3. 4

　　摆度 run-out

　　水轮发电机组主轴某部位相对于该部位邻近固定部件的径向振动 ,又称轴相对振动 。 3. 5

　　压力脉动 pressurepulsation

　　在选定时段内流道内液体压力相对于平均值的往复变化 。

　　1

　　GB/T 28570—2012

　　3. 6

　　空气间隙 airgap

　　发电机转子磁极外缘与定子铁心内缘之间的最小径向距离 。

　　3. 7

　　磁通密度 magnetic flux density

　　垂直穿过单位面积的磁通量 。指发电机定子与转子之间的气隙磁通密度 。

　　3. 8

　　局部放电 partialdischarge

　　在水轮发电机定子绕组绝缘层内部或边缘发生的导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电现象 ,简称局放 。包括槽放电 、绝缘内部放电 、线棒层间放电和沿表面放电 。

　　3. 9

　　状态监测参量 condition monitoringparameters

　　被监测的振动 、摆度 、轴向位移 、压力脉动 、空气间隙 、磁通密度以及局部放电参数 。

　　3. 10

　　工况参数 operatingparameters

　　表征水轮发电机组各种运行工况特征的 、与运行状态直接相关的参数 ,包括电站水头/扬程 、机组转速或频率 、有功功率 、无功功率 、功率因数 、定子电压 、定子电流 、励磁电压 、励磁电流 、导叶开度 、桨叶开度 、喷针开度 、机组流量 、蓄能机组发电/抽水工况状态等 。

　　3. 11

　　过程量参数 processparameters

　　水轮发电机组定转子绕组温度 、定子铁心温度 、各部分轴承瓦温 、油温 、油位以及冷却水流量和温度等随工况参数或运行时间变化而改变的参数 。

　　3. 12

　　机组稳定性参数 stabilityparameters

　　振动 、摆度 、压力脉动等反映机组稳定性能的参数 。

　　3. 13

　　机组转频 rotationalfrequency

　　水轮发电机组主轴转动的频率 ,也称为一倍频 。

　　3. 14

　　峰—峰值 peak to peak value

　　振动 、摆度和压力等波形信号在一个或多个周期内波峰与波谷的代数差 。

　　3. 15

　　频谱 spectrum

　　波形信号通过变换可以分解成各种频率成分的谐波 ,这些谐波的幅值是频率的函数 。

　　3. 16

　　轴心轨迹 axesorbit

　　机组运行时主轴某一截面上几何中心的运动轨迹 。

　　3. 17

　　趋势图 trend chart

　　所测参数 、参量随时间的变化曲线 。

　　3. 18

　　相关趋势图 relation trend chart

　　所测参数 、参量与另一被测参数 、参量(通常为工况参数)之间的关系曲线 。

　　2

　　GB/T 28570—2012

　　3. 19

　　瀑布图 waterfallchart

　　显示某一时间段内被测参量各种频率成分的幅值与频率的关系 ,是该参量在不同时间或不同工况(通常为不同负荷)下的频谱图组成的三维谱图 。

　　3. 20

　　级联图 cascadechart

　　显示启停机过程中不同转速下被测参量各种频率成分的幅值与频率(转速) 的关系 ,是该参量在各转速下的频谱图组成的三维谱图 。

　　3. 21

　　空间轴线图 spatialaxischart

　　机组主轴轴线的空间状态图 。

　　3. 22

　　转子圆度 rotorroundness

　　水轮发电机转子磁极铁心外缘半径最大值与最小值之差(即转子磁极铁心外缘轮廓线的内外包络线之距离) 。

　　3. 23

　　定子圆度 statorroundness

　　水轮发电机定子铁心 内 缘 半 径 最 大 值 与 最 小 值 之 差(即 定 子 铁 心 内 缘 轮 廓 线 的 内 外 包 络 线 之 距离) 。

　　3. 24

　　电涡流传感器 eddy-currenttransducer

　　基于电涡流测距原理的位移传感器 ,其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比 。

　　3. 25

　　速度传感器 speed transducer

　　将振动速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器 。

　　3. 26

　　加速度传感器 acceleration transducer

　　将振动加速度转换为与其成比例的电信号输出的传感器 。

　　3. 27

　　电容式位移传感器 capacitivedisplacementtransducer

　　基于电容测距原理的位移传感器 ,其输出量与传感器和被测量面之间的距离成正比 。

　　3. 28

　　电容耦合器 capacity coupler

　　利用电容耦合原理拾取放电脉冲的高通电容器 ,用于监测发电机定子绕组局部放电信号 。

　　3. 29

　　数据服务器 dataserver

　　用于存储和管理电厂一台或多台水轮发电机组状态监测数据的服务器 。

　　3. 30

　　WEB服务器 WEB server

　　用于状态在线监测系统与电厂局域网通讯的服务器 ,通常以 WEB方式将状态监测数据发布至电厂局域网 。

　　3

　　GB/T 28570—2012

　　3. 31

　　数据采集箱 data acquisition unit

　　负责信号采集与处理的集成装置 ,一般由数据采集模块 、系统模块和电源模块等组成 。

　　3. 32

　　局放值 PD magnitude

　　Qm

　　局部放电脉冲数量为每秒 10个时对应的局放脉冲幅值 。

　　3. 33

　　局放量 normalized quantity number

　　NQN

　　单位时间(规定时段为 1 s)内局部放电脉冲活动的总数量 。

　　4 总则

　　4. 1 水轮发电机组状态在线监测系统一般包括以下部分 :

　　a) 对机组的振动 、摆度 、轴向位移 、压力脉动 、空气间隙 、磁通密度 、局部放电等运行状态进行实时监测 ;

　　b) 在相应工况参数及过程量参数条件下 , 通过对上述状态监测参量进行实时采集 , 实现对水轮发电机组运行状态的分析和人工辅助诊断 ;

　　c) 通过专用的分析软件或人工辅助的智能分析软件对监测结果进行智能化 、逻辑化处理 ,提出故障或事故征兆的预报 。

　　4. 2 水轮发电机组状态在线监测系统数据包括状态监测参量 、工况参数和过程量参数 。状态监测参量从现场传感器或信号器直接获取 ,工况参数宜采用 4 mA~ 20 mA或开关量硬接线方式获取 ,过程量参数宜采用通讯方式从电站计算机监控系统获取 。

　　4. 3 水轮发电机组状态在线监测系统宜与电站计算机监控系统配合使用 。 由状态在线监测系统采集的状态监测参量应和机组工况参数和过程量参数统一进行综合分析 , 以全面反映机组的运行状态 。

　　4. 4 水轮发电机组状态在线监测系统的设置应根据机组型式 、单机容量 、台数和电站运行方式等条件和实际需要合理选择监测项目和系统规模 ,可以一次规划整体实施 ,也可以统筹规划 、分步实施 。

　　4. 5 水轮发电机组状态在线监测系统应具有良好的扩展功能和系统升级功能 , 以不断满足水电站运行管理的需要 。

　　5 系统功能

　　5. 1 数据采集与实时监测

　　状态在线监测系统应能对水轮发电机组的振动 、摆度 、轴向位移 、压力脉动 、空气间隙 、磁通密度 、局部放电等状态监测参量以及相应的工况参数和过程量参数进行实时采集和监测 ,并能以结构图 、棒图 、表格和曲线等形式进行显示 。数据采集相关规约参见附录 E。

　　5. 2 数据分析

　　状态在线监测系统应具备数据分析的能力 ,应能提供各种专业的数据分析工具 ,并根据监测参量的变化 ,预测状态的发展趋势 ,提供趋势预报的功能 。

　　4

　　GB/T 28570—2012

　　5. 2. 1 振动摆度

　　系统应能自动对机组的稳态运行 、暂态过程(包括瞬态)的振动 、摆度进行分析 ,提供波形 、频谱 、轴心轨迹 、空间轴线 、瀑布图 、级联图 、趋势图 、相关趋势图等时域和频域分析工具 。

　　5. 2. 2 轴向位移

　　系统应能自动对大轴轴向位置的变化进行分析 ,提供趋势图 、相关趋势图等分析工具 。

　　5. 2. 3 压力脉动

　　系统应能自动对各过流部位的压力脉动进行分析 ,提供波形 、频谱 、瀑布图 、级联图 、趋势图 、相关趋势图等时域和频域分析工具 。并能提供分析压力脉动的时域特性 、频域特性与工况参数关系的工具 。

　　5. 2. 4 空气间隙

　　系统应能自动对发电机定转子之间的空气间隙进行监测分析 , 自动计算定转子圆度 、定转子中心相对偏移量和偏移方位 、定转子间气隙(最大值 、最小值和平均值)及气隙最大值和最小值对应的磁极号等特征参数 ,并能分析机组静态与动态下气隙参数的相对关系和气隙的变化趋势 。

　　5. 2. 5 磁通密度

　　系统应能对发电机定转子之间的磁通密度进行监测分析 ,计算各磁极的磁通密度等特征参数 ,并能提供磁通密度与工况参数的关系和相同工况下磁通密度的长期变化趋势 ,辅助分析转子磁极匝间短路和磁极松动等引起电磁回路故障的可能性 。

　　5. 2. 6 局部放电

　　系统应能连续并自动检测水轮发电机在运行状态下定子绕组的局部放电脉冲信号 , 给出局部放电脉冲的各相局放值(Qm )和局放量(NQN) ,提供长期趋势分析 ,分析判断出局部放电的大致发生部位 。

　　5. 3 数据管理

　　数据管理一般应具备以下功能 :

　　a) 数据服务器的数据库应采用高效数据压缩技术 ,应能存储至少一年的机组稳态 、暂态过程(包括瞬态)数据和高密度录波数据 ;能提供黑匣子记录功能 ,可完整记录机组出现异常前后的数据 ,确保系统能提供完整详尽的数据用于分析机组状态 。

　　b) 数据库应能自动管理数据 ,对数据进行检查 、清理和维护 ; 能实时监测硬盘的容量信息 , 当其容量不够时自动向使用者发出警告信息 ;能自动和手动备份数据 。

　　c) 数据库应具备自动检索功能 ,用户可通过输入检索工况快速获得满足条件的数据 ;应提供回放功能 ,能对历史数据进行回放 。

　　d) 数据库应具备权限认证功能 ,只有经过权限认证的用户才能访问数据 。

　　5. 4 报警功能

　　系统应提供报警功能 , 报 警 定 值 可 根 据 机 组 特 性 和 运 行 工 况 设 定 , 具 体 定 值 可 参 考 GB/T 8564、 GB/T 18482、DL/T 507 以及主机合同保证值 。 出现报警时 , 系统应在监测画面上以醒目的方式进行提示 。

　　状态在线监测系统一般不直接作用于机组停机 。

　　5

　　GB/T 28570—2012

　　5. 5 运行工况分析

　　系统应能自动分析不同水头和负荷下机组运行特性 ,为确定机组稳定运行区 、限制运行区和禁止运行区提供技术依据 ,供机组优化运行参考 。

　　5. 6 辅助诊断

　　系统应能对水轮发电机组常见的故障或异常现象进行人工辅助诊断 ,并通过趋势分析进行预警预报 ,为机组进行故障处理或检修提供决策参考 。

　　5. 7 动平衡计算

　　系统应提供动平衡计算功能 ,计算出发电机转子配重的相位与重量 。

　　5. 8 状态报告

　　系统应提供规范的监测状态报告 ,报告应能反映机组稳态 、暂态过程(包括瞬态)各状态监测参量的数值和变化趋势 ,对 机 组 运 行 状 态 提 出 初 步 评 价 , 并 附 有 相 关 的 图 形 和 图 表 。 报 告 宜 采 用 与 Excel、 Word等兼容的文件格式 。

　　5. 9 远程监测

　　系统应具有通过网络实现远程实时在线监测分析的功能 。

　　5. 10 其他功能

　　系统还应具备系统设置 、权限管理 、打印以及在线帮助等功能 。

　　6 系统基本结构

　　水轮发电机组状态在线监测系统宜采用分层分布式结构 , 由传感器单元 、数据采集单元和上位机单元组成 。典型系统结构示意图参见附录 A。

　　6. 1 传感器单元

　　传感器单元是指状态在线监测系统所用到的各种传感器及其附属设备 ,是状态在线监测系统的基础 。水轮发电机组状态在线监测系统常用的传感器型式如下 : 电涡流传感器 、电容式位移传感器 、低频速度传感器 、加速度传感器 、压力脉动传感器 、差压变送器 、电容耦合器等 。

　　6. 2 数据采集单元

　　数据采集单元是指完成信号采集和处理的装置及其辅助设备 ,其核心设备是数据采集箱 。机组数据采集单元宜集中组屏 ,通常布置在机旁或机组单元控制室 。

　　数据采集单元应具有现地监测 、分析和试验功能 ,可实现对机组的振动 、摆度 、压力脉动 、空气间隙 、磁通密度 、局部放电以及运行工况等参数进行数据采集 、处理和分析 ,并能以图形 、图表和曲线等方式进行显示 。数据采集单元通常包含数据采集箱 、传感器供电电源 、显示器 、状态监测屏柜等设备 。

　　6. 3 上位机单元

　　上位机单元包括数据服务器 、WEB服务器 、网络设备以及打印机等设备 。 网络传输应采用开放的分层分布式以太网网络结构 ,满足电力系统二次安全防护的要求 ,并满足工业通用的国际标准规约 。

　　6

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　　总体要求如下 :

　　a) 数据服务器 :负责存储和管理电厂机组的状态监测数据 ,宜全厂配置一台 ;

　　b) WEB服务器 :负责状态在线监测系统与电厂局域网之间的通讯 ,宜全厂配置一台 ;

　　c) 光纤传输设备 : 当上位机单元与数据采集单元之间距离过长时 ,应采用光纤通讯 ;

　　d) 网络安全装置 :状态在线监测系统与电站计算机监控系统 、电站局域网等相连时 ,均应满足电力系统二次安全防护的要求 ,配置相应的网络安全装置 ;

　　e) 附属设备 : 网络交换机和打印机等 。

　　7 测点布置

　　7. 1 总则

　　机组状态在线监测系统的测点布置应根据不同类型水轮发电机组的结构特点和特性参数进行合理有效配置 。

　　各类型大中型水轮发电机组的典型测点配置见附录 B。

　　小型机组可参考本章的原则作从简配置 。

　　7. 2 键相测点

　　每台水轮发 电 机 组 的 状 态 在 线 监 测 系 统 应 设 置 一 个 键 相 测 点 。 通 常 在 被 测 机 组 主 轴 上 设 置10 mm~ 15 mm 宽的一个凹槽或凸键标记 ,与相应的非接触式位移传感器组成键相测量单元 。 为便于确定测量相位与机组转动体方位的对应关系 ,标记宜布置在与转子励磁主引线同一方位上 ,键相传感器宜布置在 +X 或 +Y 方位 。

　　7. 3 振动和摆度测点

　　各类型水轮发电机组振动和摆度测点布置推荐如下 :

　　a) 立式混流式 、混流可逆式机组

　　振动测点 :应分别在上机架 、下机架和顶盖处 ,设置 2 个水平振动测点 、1 个 ~ 2 个垂直振动测点 ,水平振动测点宜在正对水流上游面及与其互成 90°的径向设置(若水流方向与 +Y 方向不重合 ,则应布置在正对水流方向或与其成 90°的方位) ,非承重机架一般不设置垂直振动测点 。定子机座应设置 1个 ~ 2个水平振动测点 、1 个垂直振动测点 ,水平振动测点应宜置在机座外壁相应定子铁心高度 2/3处 ,垂直振动测点应设置在定子机座上部 。

　　摆度测点 :应分别在机组的上导 、下导 、水导轴承的径向设置互成 90°的 2 个摆度测点 ,三组摆度测点方位应相同 。

　　b) 立式轴流式机组

　　振动测点 :应分别在上机架 、下机架和顶盖处 ,设置 2 个水平振动测点 、1 个 ~ 2 个垂直振动测点 ,水平振动测点应互成 90°径向设置 ,非承重机架一般不设置垂直振动测点 。定子机座应设置 1个 ~ 2个水平振动测点 、1个垂直振动测点 ,设置位置同 7. 3a) 。

　　摆度测点 :应分别在机组的上导或受油器 、下导和水导的径向设置互成 90°的 2 个摆度测点 ,三组摆度测点方位应相同 。

　　c) 灯泡贯流式机组

　　振动测点 :应分别在组合轴承和水导轴承处设置 2个径向 、1 个轴向振动测点 。组合轴承处的径向测点应垂直和水平布置在组合轴承座靠近导轴承处 ,轴向测点应布置在组合轴承座推力轴承附近 ;水导轴承处的径向测点应垂直和水平布置在轴承座上 ,轴向测点应布置在轴承座靠发电机侧 ;有条件 时 可 在 灯 泡 体 上 设 置 1 个 ~ 2 个 径 向 振 动 测 点 , 也 可 在 转 轮 室 设 置 振 动

　　7

　　GB/T 28570—2012

　　测点 。

　　摆度测点 :应分别在组合轴承和水导轴承的径向设置互成 90°的 2 个摆度测点 ,一般与垂直中心线左右成 45°安装 。两组摆度测点方位应相同 。

　　d) 立式冲击式机组

　　振动测点 :应分别在上机架和下机架(若有)处设置 2个水平振动测点 ,在上机架设置 1个垂直振动测点 ,在水导轴承座上设置 2个水平振动测点 、1个垂直振动测点 。 每部位的水平振动测点应互成 90°径向设置 。定子机座应设置 1个 ~ 2个水平振动测点 、1个垂直振动测点 ,设置位置同 7. 3a) 。

　　摆度测点 :应分别在机组上导 、下导和水导轴承的径向设置互成 90°的 2个摆度测点 ,三组摆度测点方位应相同 。

　　7. 4 轴向位移测点

　　对于混流式 、可逆式 、轴流式 、灯泡贯流式机组 ,在轴向可设置 1个 ~ 2个轴向位移测点 。

　　7. 5 压力脉动测点

　　各类型水轮发电机组压力脉动测点布置推荐如下 :

　　a) 混流式机组 :应分别在蜗壳进口设置 1 个 、活动导叶与转轮间设置 1 个 ~ 2 个 、顶盖与转轮间设置 1个 ~ 2个 、尾水管进口设置 2个(上下游方向)压力脉动测点 ;

　　b) 混流可逆式机组 :应分别在蜗壳进口设置 1 个 、活动导叶与转轮间设置 2 个 、顶盖与转轮间设置 1个 ~ 2个 、转轮与泄流环之间设置 1 个 、尾水管进口设置 2 个(上下游方向) 、肘管中部设置 1个 ~ 2个压力脉动测点 ;

　　c) 轴流式机组 :应分别在蜗壳进口设置 1 个 、活动导叶后设置 1 个 、尾水管进口设置 2 个(上下游)压力脉动测点 ;

　　d) 灯泡贯流式机组 :应分别在流道进口设置 1 个 、转轮前后各设置 1 个 、尾水管进口设置 1 个 ~ 2个压力脉动测点 。

　　压力脉动传感器应尽可能地靠近取压 口 ,不能位于压力均压管上 ,且应尽可能与模型试验测点相对应 。压力脉动测点和水力量测用的压力测点应分开设置 。

　　7. 6 定子铁心振动测点

　　对于大 、中型发电机 ,宜设置 1~ 3组发电机定子铁心振动测点 ,每组包括 1个水平(径向)和 1个垂直(轴向)振动测点 。

　　定子铁心水平振动测点宜布置在定子铁心外缘的中部 ,垂直振动测点宜布置在定子铁心的上部 。

　　7. 7 发电机空气间隙测点

　　对于大 、中型发电机 ,可设置发电机气隙测点 ;混流可逆式机组和灯泡贯流式机组宜设置发电机气隙测点 。气隙测点的数量和布置应根据水轮发电机的容量 、尺寸和定子铁心高度等参数决定 。定子铁心内径小于 7. 5 m 时设置 4个 ,大于及等于 7. 5 m 时应设置 8个 ,定子铁心高度大于 2. 75 m 时测点可在轴向分两层均匀布置 。气隙传感器(4个或 8 个) 沿周向均匀布置 ,粘 贴 在 定 子 铁 心 内 壁 上 , 参 见 附录 C。

　　7. 8 发电机磁通密度测点

　　对于大 、中型发电机 ,可设置 1个磁通密度测点 。磁通密度传感器粘贴在定子铁心内壁上 。

　　8

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　　7. 9 发电机局部放电测点

　　对于大 、中型发电机 ,可根据需要设置发电机局部放电测点 。

　　每台机组至少设置 6个测点 ,每相至少 2个 ,必要时可每支路设置 1个 。测点可布置在发电机绕组高压出线端附近或其他适当位置 。

　　8 传感器

　　8. 1 摆度和键相传感器

　　8. 1. 1 摆度和键相传感器应采用非接触式位移传感器 , 一般可选择电涡流传感器或电容式位移传感器 。键相传感器也可选用光电传感器 。

　　8. 1. 2 摆度和键相传感器主要性能指标要求如下 :

　　a) 频响范围 :0 Hz~ 1 000 Hz;

　　b) 线性范围 :≥2 mm;

　　c) 幅值非线性度 :≤±2% ;

　　d) 灵敏度 : -8 mV/μm±5% ;

　　e) 温漂 :≤0. 1%/K;

　　f) 工作温度 : -10 ℃ ~ +60 ℃ 。

　　8. 2 振动传感器

　　8. 2. 1 传感器的选择

　　振动传感器可采用低频速度传感器 、加速度传感器或速度传感器等 ,应根据水电站发电机的具体情况选择 。对于低速机组(额定转速 300 r/min及以下) ,宜测量振动位移 Sp- p (μm) ,采用用低频速度传感器 ;对于中高速机组宜测量振动速度(mm/s,RMS) ,采用加速度传感器或速度传感器 ,通过频谱分析换算为位移量 。

　　8. 2. 2 低频速度型传感器主要性能指标要求如下 :

　　a) 频响范围 :0. 5 Hz~ 200 Hz;

　　b) 线性测量范围 :0 μm~ 1 000 μm(峰—峰值) ;

　　c) 幅值非线性度 :≤±5% ;

　　d) 工作温度 : -10 ℃ ~ +60 ℃ 。

　　8. 2. 3 加速度传感器和速度传感器主要性能指标见 8. 3. 2 和 8. 3. 3。

　　8. 3 定子铁心振动传感器

　　8. 3. 1 定子铁心振动测量一般采用防电磁干扰的加速度或速度型传感器 。

　　8. 3. 2 加速度传感器主要性能指标要求如下 :

　　a) 频响范围 :1 Hz~ 1 000 Hz;

　　b) 线性测量范围 : ±10g;

　　c) 幅值非线性度 :≤±5% ;

　　d) 工作温度 :0 ℃ ~ +125 ℃ 。

　　8. 3. 3 速度传感器主要性能指标要求如下 :

　　a) 频响范围 :1 Hz~ 1 000 Hz;

　　b) 线性测量范围 :0 mm/s~ 100 mm/s(0~ 峰值)或 0 μm~ 500 μm(峰—峰值) ;

　　c) 幅值非线性度 :≤±5% ;

　　d) 工作温度 :0 ℃ ~ +125 ℃ 。

　　9

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　　8. 4 轴向位移传感器

　　轴向位移(或抬机量)传感器应采用非接触式位移传感器 ,通常为大直径电涡流传感器 ,量程应满足机组轴向位移(或抬机量)限值的要求 。

　　8. 5 压力脉动传感器

　　8. 5. 1 压力脉动传感器可采用压电型 、压阻型或电容式压力传感器 ,应具有良好的响应速度 ,并能承受被测点可能出现的最高压力或负压 。

　　8. 5. 2 压力脉动传感器主要性能指标要求如下 :

　　a) 精度 :≤±0. 2% ;

　　b) 频响范围 :0 Hz~ 20 Hz;

　　c) 响应速度 :≤1 ms;

　　d) 工作温度 : -10 ℃ ~ 60 ℃ ;

　　e) 线性测量范围 :0~ 1. 5倍工作压力 。

　　8. 6 空气间隙传感器

　　8. 6. 1 空气间隙传感器一般采用平板电容式传感器 ,并配以相应的专用电缆和前置器 。

　　8. 6. 2 空气间隙传感器 、前置器主要性能指标一般要求如下 :

　　a) 测量范围 :0. 5~ 1. 5倍设计气隙值 ;

　　b) 非线性度 :<1% ;

　　c) 频响范围 :0 Hz~ 1 000 Hz;

　　d) 温度漂移 :<0. 05%/K;

　　e) 工作温度 :

　　传感器 :0 ℃ ~ +125 ℃ ;

　　前置器 :0 ℃ ~ +55 ℃ ;

　　f) 相对湿度 :<95% ;

　　g) 抗磁强度 :1. 5 T。

　　8. 7 磁通密度传感器

　　8. 7. 1 磁通密度传感器一般采用基于霍尔效应的平板磁感应式传感器 ,并配以相应的专用电缆和前置器 。

　　8. 7. 2 磁通密度传感器主要性能指标一般要求如下 :

　　a) 线性量程 :≥±1. 5 T;

　　b) 非线性度 :<1% ;

　　c) 工作温度 :

　　传感器 :0 ℃ ~ +125 ℃ ;

　　前置器 :0 ℃ ~ +55 ℃ 。

　　8. 8 局部放电传感器

　　8. 8. 1 局部放电传感 器 一 般 采 用 电 容 耦 合 器 , 也 可 采 用 其 他 适 合 的 监 测 方 式 , 并 应 配 置 在 线 局 放 监测仪 。

　　8. 8. 2 装在高压侧的电容耦合器宜采用 80 pF的环氧云母电容器 ,应能通过不低于 2倍发电机线电压加 1 000 V 的耐压试验 ,且在该电压下其本身无局部放电 。

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　　8. 8. 3 局放仪应能有效地自动分离发电机局放信号和发电机外部噪声信号 。

　　8. 8. 4 80 pF电容耦合器一般性能指标要求如下 :

　　a) 频率测量范围 :40 MHz~ 350 MHz;

　　b) 标称电容值 :80 pF( ±4pF) ;

　　c) 工作温度 :0 ℃ ~ 125 ℃ ;

　　d) 电压等级 :与发电机电压相匹配 。

　　水轮发电机局部放电在线测量概要参见附录 D。

　　8. 9 传感器安装要求

　　各种类型传感器安装一般要求如下 :

　　a) 传感器的安装和布置应不得影响机组的安全可靠运行 。

　　b) 用于键相 、摆度 、轴向位移等测量的非接触式传感器的安装 ,应根据机组被测部位结构和传感器结构特点 ,设计相应的传感器支架 。支架要有足够的刚度 ,使传感器安装后支架的固有频率远大于被测信号的最高频率 。支架应采用焊接 、螺接或粘贴方式固定在安装部位 。

　　c) 用于振动测量的速度传感器和加速度传感器的安装 ,应刚性连接在被测部件上 。 可根据传感器的结构和尺寸设计安装底座 ,安装底座宜采用焊接方式永久固定在安装部位 ,对于不宜焊接的部位宜采用粘贴或螺接方式固定 。

　　d) 装压力脉动传感器的测压管应安装检修阀门 ,管路走向朝仪表方向应是向上布置 。并在适当位置配置排气装置 。

　　e) 空气间隙传感器和磁通密度传感器宜采用粘贴方式固定在定子内壁 ,粘胶应能在发电机工作温度下永久不失效 。传感器延伸电缆应尽量贴近定子表面固定或从定子铁心通风孔引出 , 以免碰及转动部件 。

　　f) 局放电容耦合器应尽量布置在绕组高压侧出线端附近 ,按照定时或定向噪声分离技术的要求安装 ,其安装方式不得降低定子绕组的耐电压性能 。局放监测仪的接地点应可靠接地 。

　　9 数据采集设备

　　9. 1 数据采集箱

　　9. 1. 1 基本技术要求

　　对数据采集箱的基本要求如下 :

　　a) 数据采集箱内的 I/O接口应采用插入式结构 ,且标准化 、模块化 ,易于扩展和替换 ;

　　b) 各数据采集模块应具有通道和模块 OK 指示灯 ;

　　c) 数据采集模块应能合理设定采样周期 , 以便对信号进行整周期采样 ;

　　d) 单个模块故障不应影响系统整体运行 ,各数据采集模块之间应相互独立 、互不影响 ;

　　e) 为保证数据采集的同步性和可靠性 ,振动 、摆度和压力脉动等稳定性参数宜共用一个数据采集箱 ,空气间隙 、磁通密度和局部放电等发电机参数宜共用另一个数据采集箱 ;

　　f) 数据采集箱应采用容错 、自诊断和抗干扰等措施达到高可靠性 ;

　　g) 数据采集箱宜提供对应每路监测信号的 4 mA~ 20 mA模拟量输出 。 每个数据采集箱还应提供至少 8路独立的报警继电器输出 ,报警逻辑和报警定值应能通过软件组态设置 。数据采集箱还应具有串口和以太网络接 口 。

　　9. 1. 2 数据采集

　　系统应能根据相关工况参数判断机组为稳态 、暂态过程(包括瞬态) 。

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　　针对机组稳态运行状态 ,振动 、摆度和压力脉动应采用整周期采样方式 ,每周期不少于 128点 ,连续采样一般不少于 8个周期 ,空气间隙和磁通密度采用连续采样方式 ,采样频率应大于 6 kHz。

　　针对暂态过程 (包 括 瞬 态) , 系 统 应 采 用 连 续 采 样 方 式 , 振 动 、摆 度 和 压 力 脉 动 采 样 频 率 应 大 于1 kHz,空气间隙和磁通密度采样频率应大于 6 kHz。数据采集相关规约参见附录 E。

　　9. 1. 3 数据处理参见附录 E。

　　9. 1. 4 数据存储

　　数据采集箱应具备数据存储和管理功能 ,应能存储机组稳态 、暂态过程(包括瞬态) 的原始采样数据 ,还应具备数据回放功能 。

　　9. 1. 5 数据分析

　　数据采集箱应具备数据分析的能力 ,通过现地配置的显示设备 ,数据采集箱应能以结构图 、棒图 、表格和曲线等形式对状态监测参量 、工况参数和过程量参数进行显示和分析 。

　　9. 1. 6 数据采集箱的主要技术指标应满足 :

　　a) 存储容量 :≥10G;

　　b) 精度 :转速测量误差 ≤0. 2 r/min,其余 ≤0. 5%FS;

　　c) 相位误差 :≤3°;

　　d) 动态范围 :>50dB;

　　e) 工作温度 : -10 ℃ ~ 60 ℃ 。

　　9. 2 状态监测屏柜

　　机组对应的数据采集箱及其附属设备宜集中组屏 ,安装在一标准屏柜内 。对于大型机组 ,为便于使用和维护 ,每台机组宜独立配置一面状态监测屏柜 。

　　屏柜的电磁屏蔽特性应保证本系统能正常工作和不影响电厂其他设备的正常工作 。屏柜应有屏蔽 、防尘 、通风和防潮设施 , 以便适应现场环境 。

　　9. 3 附属设备

　　状态监测屏柜内应配置液晶显示器 , 以方便就地监测和调试维护 ;应配置一套传感器电源模块 , 为各种传感器提供工作电源 ;可配置一套交直流逆变电源装置或 UPS电源 , 以提高电源可靠性 。

　　10 上位机设备

　　上位机单元应采用标准化 、开放式的硬件结构 ,所选设备应采用成熟的主流产品,并能满足状态在线监测系统的远景发展要求 。

　　10. 1 数据服务器