分布式能源站设备在线状态监测系统

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1、分布式能源站设备在线状态监测系统摘要：过去，只有在机械的运行出现问题或者拆开设备检查才知道机器中某部分发生了故障。为了确保机器的正常运行，不得不规定定期维修检查制度，既不经济又不合理。而在线故障监测和诊断技术是依据设备在运行过程中，通过伴随故障必然产生的振动、噪声、温度、压力等物理参数的变化来判断和识别设备的工作状态和故障，对故障的危害进行早期预报、识别，防患于未然，做到预知维修，保证设备安全、稳定、长周期、满负荷优质运行：避免”过剩维修"造成的不经济、不合理现象。基于此，本文介绍了一种分布式能源站设备状态在线监测系统。关键词：故障在线监测防患于未然1•刖目分布式能源

2、技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。安全、优质、经济是电力生产的原则，也是我们工作的目标。传统的设备检修方式为计划检修和故障检修。计划检修，指按照预定好的周期而进行检修的方式，也称为定期检修，缺乏针对性和经济性，往往造成人力、物力的极大浪费，加大了发电成本。同时，可能由于检修的不慎或者由于频繁的拆装或者由于各种对绝缘有破坏作用的耐电压试验引入新的绝缘隐患。而故障检修则是在出了故障之后才对设备进行检修的策略，又称为被动检修或事后检修。这种方法不能及早发现设备的故障或缺陷，有时在发现故障时己经造

3、成巨大的经济损失。这些都反映了现有检修方法的不合理性和局限性。研宄设备的故障规律对制定检修对策、乃至建立更加科学的检修体制是十分必要的。2.系统组成如图1所示，监测系统主要由燃机监测、汽机监测、余热锅炉监测、发电机监测和变压器监测等部分组成。采用CAN-BUS通信方式，将采集到的各设备状态数据发送到主监控系统进行分析处理。3.燃机状态在线监测由于燃气轮机部件承受着高温，高转速及交变应力等恶劣因素的综合作用，其机械性能常常会受以下机理综合影响而发生退化：蠕变、热机械疲劳、高循环疲劳、材料脆化、腐蚀、环境冲击、侵蚀、外物损伤等。3.1蠕变燃气轮机部件在高温环境中，会受到低

4、于屈服强度的应用，引发塑性变形，而且变形量会随着时间延续增大。3.2热机械疲劳燃气轮机开停机及操作过程中温度循环与应力循环相叠加就会导致热机械疲劳。由于热机械疲劳影响，导致燃气轮机部件裂纹生成并扩展，最终导致其部件失效。3.3高循环疲劳高循环疲劳是在整个使用期限之内结构所受应力交变次数在105以上可能发生疲劳失效的疲劳问题。这类疲劳问题的特点是循环应力的幅值较低，且远低于材料的屈服点，因此导致疲劳破坏的应力循环周次相当高，故也称高周疲劳问题。3.4金相脆化因为脆性降低了材料的韧性，所以由这些类似于基础材质相组成的部件在高温条件下工作，就会常常发生金相脆化。3.5外物损

5、伤外物损伤会导致燃气轮机气路部件发生应力集中、残余应力、裂痕以及微结构损伤。这些燃机气路部件的变化会导致部件效率的急剧降低。3.6腐蚀燃气轮机工作环境中会存在大量的腐蚀物质，它会受到这物质的影响和作用而引起腐蚀失效故障。3.7环境冲击燃气轮机所有部件都可能遭受环境冲击。燃气轮机燃烧过程中的环境具有腐蚀性，涡轮内高速气流具有侵蚀性。所有部件都对氧化非常敏感特别是承受高温的燃烧系统。为保证燃气轮机的正常运行，需对燃气轮机相关状态性能参数进行监测。主要包括热力学性能监测，温度监测，剩余寿命，转子径向振动，壳体径向振动，转子轴向振动，转子弯曲等。2.汽轮机状态在线监测汽轮机由

6、转动部件和非转动部件构成的，转动部件包括转子及转子联接的联轴器、齿轮、滚动轴承等;非转动部件包括滑动轴承、轴承座、机壳以及地基等。汽轮机因设计工艺、负荷和冷热不均等原因造成的机械故障表现大致可分为两种。一、系统失稳。如：气缸热膨胀，转轴偏心或发生轴向位移等。二、异常振动。如：轴承或转轴发生剧烈振动。这两种故障相互影响，彼此加剧。如：转轴偏心必然会使振动加剧，而异常振动会使轴心更加偏离原来的平衡位置。若想全面掌握机械的运行状态监测系统必须从这两类故障出发，将机械运行的静态特征和动态特征作为监测对象。汽轮机运行的静态特征量包括轴位移、轴偏心和缸胀；动态量则包含轴振动、轴承

7、振动和转速等。比较而言，监测静态特征量更简单，监测的对象为一固定的数字量，处理更方便，将采集的数据与安全运行数据标准进行比较，就可以判断汽轮机的工作状态。监测动态量则要复杂得多，机械振动的特征量的提取非常困难，而且振动信号的频率十分丰富，包括低频分量和高频分量，不同频率的分量对应着不同的故障，呈现很强的周期性。转子是汽轮发电机组的核心部件，整个设备能否正常工作主要取决于转子能否正常运转。转子的运动与其它回转部件、非回转部件是有联系的，它是通过轴承支承在轴承座及机壳等基座之上的，构成了所谓的转子一支承系统，许多情况下，支承的动力学特性在一定程度上会影响