对当前汽轮发电机在线监测应用的初步分析和建议

摘 要：根据我国现有的汽轮发电机关于在线监测系统的应用情况来看，监测装备的配置在线监测应遵循的基本原则和对当前在线监测应用系统的初步分析，提出合理化监测装备配置在线监测的策略性建议。

关键词：汽轮发电机；在线监测；监测装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.036

0 前言

从上世纪80年代初开，始随着电子信息技术的飞速发展，在线监测装置在汽轮发电机上的应用和普及得到非常好的效果。一般情况下，我国发电设备都是以“计划维修”为主要的维修实施方案，但是这种维修方案容易造成“过度维修”。在很多发达的工业国家都是按照“需修时修”的维修原则来对设备检修服务的。

1 设备在线监测应遵循何种原则

根据CIGRE/SC11标准对设备在线监测应遵循的基本原则进行了深入讨论和研究总结如下几点：

（1）针对发电机状态采取渐变过程进行监视的方式进行科学预知，在线监测装置的作用是可以代替突发事故时的各种瞬时记录仪。

（2）对于汽轮发电机的制造商来说，新型发电机的开发和新型发电机的投运过程中，对发电机在线监测数据进行实时跟踪和关注是十分必要的。

（3）由发电机制造商、试运行单位、在线监测装置供应商三家共同监测装备和数据，提供给专家解读或需要辅以离线分析的在线监测装置或数据，不能把做结论的责任完全推给运行单位一方。

通过大量事实研究表明合理的装备配置在线监测系统应遵循的原则有：应由发电机制造商推荐在何时何地何种机组需要在线加成装备，监测装备和数据应与运行单位磋商后决定。

2 针对我国线监测装置应用现状进行初步分析

目前，在国内200MW及以上汽轮发电机配置的在线监测装置中有两种方式：直读型在线监测装置和解读型在线监测装置。

（1）直读型在线监测装置。HPA、SCW、HLM、HDM、HLOM等在线监测装置是国内主流的几种方式。获得的数据或趋势曲线可直接读到的装置在线监测系统，可直接读到数值中得知某参数的状况且无需专家解读。下面针对这几种形式分别介绍各自的特点如下：

HPA（氢气纯度分析仪）：利用每一种气体有其独自的导热性（在单位时间内通过单位空间的热量）来测量气体纯度的。当一种气体与另一种气体混合时，混合气体的导热性与气体混合比成正比变化。再按热--电变化原理可测量气体的纯度。它由一个检测器（分析仪）和一个指示仪表组成，用以指示氢气的纯度（仪表指示的是氢气占的百分数，指示范围为80%--100%，92% L报警，90% LL报警）分析仪入口经滤网接至发电机内高压风区，其出口经用于分析仪的流量计接至电机内低压风区，靠出入口间压差使气体连续通过检测分析仪，并迅速显示氢气纯度的变化。还可以预警氢侧密封油超量、密封油因为过热产生的异常情况等。

SCW（定子冷却水导电率仪）：运行中的发电机定子绕组产生的热量和发电机的输出功率有着密切的关系，发电机的输出功率越大，其发热量也越多。定子绕组温度过高，会影响其内部的绝缘。为了保证机组的安全运行，大容量发电机组都设置有发电机定子冷却装置，用来带走发电机运行中产生的热量。对于水内冷发电机组，就是利用定子冷却水来带走发电机运行中产生的热量。

HLM（氢气漏入水中监测器）：这是一种定子密封水箱中装置压力表，在发电机两端的基础墙壁上装有两个氢气检测探头，检测信号用于如果发电机两端有大量漏氢时在中控BTG盘上报警。

HDM（氢气露点仪）：氢气在发电机的的循环差压是靠安装在发电机转子靠汽机侧的一个多级轴向风扇产生的或者其他故障时起到的保护作用。

HLOM（漏氢监测仪）：发电机外壳的强度设计考量了发电机内的氢气发生爆炸仍可以承受爆炸的压力，从而避免发电机以外的损失。用来防止氢爆发生的可能性。

（2）解读型在线监测装置。SEVM、RSTD、STOM、GCM、RFM、PDM这些装置在线监测是我国比较常见的几种方式，由于装置比较复杂或预示面广且重要单一使用这种类型的在线监测装置无法全面做到在线监测的要求，当测试数据需要其专家进行解读时，可根据监测结果做相应的决策时需要多方面专家的共同商讨。下面针对这些装置的特点进行说明：

SEVM（定子端部绕组振动监测器）：通常情况下利用转子绕组形成磁场。定子绕组通过切割（转子转动）转子绕组形成的磁场，产生电动势。它可以有效的预示定子槽楔的松动大小、组成电枢绕组的线圈有单匝的，也有多匝的，每匝还可以由若干并联导线绕成。所示为一只线圈在槽中安置的情况相引线断裂与否、固定螺杆的松动等相关问题进行全面监测。

RSTD（转子匝间短路监测器）：在转子绕组引出线柱上连接一根导体可将滑环短路； 目的是判断转子匝间短路引起的转子振动大小，那么在转子已抽出的情况可以预示由转子的短路而造成的过程中护环烧损等故障情况进行监测。

STOM（转轴扭振监测仪）：该设备有设备扭振测量功能发电机失步是可能造成这个情况的，系统的频率和发电机本身存在差异，相角周期性出现差异，造成电磁力矩和机械力矩存在周期性差异，相当于是在拧毛巾一样，会对大轴寿命造成影响及装备转子的不平衡超负荷故障在线监测。

GCM（发电机工况监测器）：这种监测器可以通过电动机运行状态 定子接电源，转子就会在电磁转矩的驱动下旋转 发电机运行状态 定子接电源，但电机转子不在接机械负载，而是用原动机拖动异步电机的的转子以大于同步转速并逆转磁场方向旋转和高压出线过热分析出设备的故障问题所在，进行设备的在线监测。

3 建议

根据上述情况我国目前针对汽轮发电机设备装置的在线监测使用情况的初步分析，提出几点如下建议：（1）应该严格遵循装备在线监测的配置原则。由发电机制造商、试运行单位、在线监测装置供应商三家共同监测装备和数据为依据，为了避免造成不必要的各种资源的浪费；（2）针对解读型在线监测装置的使用时候一定要慎重，因为需要选择典型汽轮发电机安装设备是非常重要的，并不是非要在所有的200 MW汽轮发电机及以上的发电机上都按照都装；（3）由汽轮发电机主机制造商、运行部门、在线监测装置供应商三方共同选择典型机组进行在线监测，必须成立工作小组进行定期跟踪监测；（4）GCM、RFM（或PDM） 的解读比较复杂，需要投入更多的科研投入精力。

作者简介：金瑞（1983-），男 ，黑龙江哈尔滨人，研究方向：汽发发电机安装。