水轮发电机空气间隙监测技术在现场的应用

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1、水轮发电机空气间隙监测技术的应用张瑞杰新跚伊犁河流域开发建设建管局新强乌鲁木齐830000摘要：水轮发电机定、转子间的空气间隙是一项重要的电磁参数，如果空气间隙在安装或机组投运后出现不均匀，将会影响机组的运行性能，同时也直接反映了发电机在设计、安装和运行等诸方面存在的问题。目前我国只是在机组安装完成后，在静态工况下用简易的方法检验气隙值，但对机组运行中，以及机组在各试验工况下气隙会发生怎样的变化而无法知道，为了全面了解发电机定转子气隙在运行中的变化，及早发现故障隐患，保障机组安全运行，恰浦其海水电站从加拿大维保公

2、司引进了世界上先进的发电机空气间隙监测分析系统，通过在工程上的应用，表明该系统能够准确地测量各工况下的空气间隙值，能对发电机定转子结构做出全面评价,使业主对自己的设备有更为全面的了解，增强了验收依据，提高了验收质量。同时，该系统还将发挥长期效应,为电站实行状态检修提供科学依据。关键词：发电机、空气间隙、监测技术1引言水轮发电机定、转子间的空气间隙是一项重要的电磁参数1,对水轮发电机组的运行性能及技术经济指标都有着直接的影响。发电机空气间隙的不均匀是造成电磁不平衡的重要原因。设计选定的气隙值，在机组安装、试运行以后

3、会发生变化，其原因包括：制造、安装、运行工况以及运行条件等诸多因素和定、转子结构部件受电磁力及离心力的作用影响，其屮与发电机转子和定子的结构特征有较大关系。运行中的发电机，由于空气间隙的不均匀性，将直接影响其电气特性和机械性能的稳定，并造成机组振动。动态空气间隙监测技术，就是测量凸极式水轮发电机在所有运行状态下，定子和转子之间距离的过程，通过对该距离的动态监测，判断水轮发电机组的运行状态，及早发现故障或事故隐患，为机组检修提供科学依据，为电厂运行创造效益。水轮发电机定、转子间的空气间隙测量技术研究起源于加拿大，目

4、前我国尚无这项技术，已有的仅是我国一些厂家选用国外的传感器，自己编写了数据采集处理软件而已。所以引进这项技术实时监测发电机气隙，对于我国检验水轮发电机运行工况下的空气间隙状态具有重要意义。2空气间隙监测技术空气间隙监测系统采用平板式电容传感器检测发电机气隙变化，其测量原理为：平板式传感器与发电机的磁极构成一个电容器，传感器本身是电容的一个极，另一个极则是发电机的磁极。当电容器的两个极板面积一定，且两极板Z间的介电常数一定时，两极板间的电容值人小就只与两极板间的距离有关。平板式电容传感器就是应用这一原理检测传感到器

5、磁极表面的距离,即发电机空气间隙值。与之匹配的线性化模块，将由传感器检测获得的距离信号转换成标准的4-20mA模拟量电信号输出。平板式电容传感器与电子采集单元相连接，并将采集的模拟量信号送入计算机（ZOOM控制器），通过软件采集数据进行处理、分析和储存，从而得到监测结杲。空气间隙监测系统由气隙传感器系统、键相传感器系统、数据采集系统及计算机控制分析系统等四大部分组成，并可以通过网络使数据共享。系统组成图如图1所示。气隙传感器系统由平板式电容传感器，10米标准连接电缆，线性化模块三部分组成，该系统把发电机空气I'可

6、隙值转换成标准的4-20mA模拟量电信号输出给数据采集系统。恰浦其海水电站安装了8套该传感器，根据国外的工程实践经验，当转子直径超过7.5米时，安装8套传感器，而小于7.5米时安装4套传感器。键相传感器系统由一个电涡流传感器和一个金属靶片组成，该系统的作用是通过金属靶片安装在大轴上的位置，触发电涡流传感器产生一个脉冲信号，使系统能够判明磁极编号。数据采集系统可以输入16路平板式电容传感器信号和一路键相传感器信号，将检测数据进行处理，以RS485通讯方式将数据传输至计算机控制分析系统。计算机控制分析系统通过运行软件

7、的功能，以图形或数据表的形式动态显示测量结果，对数据进行趋势分析，设置报警值，以及进行网络通讯。ZOOM控制器TCP/IPMODBUS至其它机组ZPU数据采集单元LIN200线性化模块图1发电机空气间隙测量系统组成系统主要功能：在机组稳定运行工况下，定时自动测量数据，实时监测发电机空气间隙值,超过报警值即发出报警信号；在机组暂态运行工况下，测量机组开停机、励磁、过速、甩负荷等空气间隙值的变化；给出机组最小、最大空气间隙值及所对应的磁极号，定转子圆度和偏心度，并对应标准对测值作出评价；具备网络功能，可以实现基于以太

8、网的数据传输与共亨。3空气间隙监测系统应用由于大古力水电站发电机发生了定转子扫膛事故，所以加拿大开发了空气间隙监测系统，这一系统在国外已获得广泛应用2O我国也有一些水电站安装了加拿大的空气间隙监测系统，如白山水电站、莲花水电站等，新疆恰甫其海水电站又是一例。该电站单机容量80MW,额定转速176.5rpm,发电机定子铁芯内径8米，设计空气间隙22伽，磁极数34个。在第一和