摘要：介绍了仙女堡水电站2台水轮发电机组TR8000系列水轮发电机组状态监测及跟踪分析系统的结构和功能以及我厂测点布置及传感器特点,通过该系统的运行, 为机组生产运行提供信息数据，为机组的优化运行工况提供分析数据，同时发现设备运行过程中可能出现的异常，预防事故扩大和发生，极大的提高水轮发电机组的运行水平。
关键词：振摆在线监测系统振动摆度水轮发电机组
仙女堡电厂位于四川省平武县境内，是涪江上游梯级开发电站中的第三级电站。电站为径流调节引水式，厂房为明厂房，安装有两台单机容量为38MW的混流式水轮发电机组。
自2009年投产以来，仙女堡电厂1号、2号机组共用一套阿尔斯通HYD6000的在线监测装置。振摆系统包括：振摆监测装置、机组振摆信号转接端子箱。原传感器类型为电涡流传感器和低频振动传感器，向机组LCU上送开关量信号传感器故障、振摆高限报警、振摆过高报警等信号。原振摆装置无法将电厂振摆监测数据上送监控系统，并且测点数量不够，需增加顶盖处水平及垂直方向的振动测点、尾水压力脉动测点、机组定子铁芯振动测点，且振摆装置无数据储存和趋势分析功能，均不符合《水轮发电机组状态在线监测系统技术条件》（DL/T 1197-2012）的相关条款要求。
2019年通过技术改造采用TR8000系列水轮发电机组状态监测及跟踪分析系统，很好的解决了上述问题，该装置可实现对水电机组的振动、摆度、压力脉动等物理量的在线监测，提供实时监测、报警保护输出、故障诊断分析、智能诊断报告，实时掌握机组健康状况；同时，系统还支持将数据传输到水电厂已有的监控系统，为电厂安全运行、优化调度和安装检修提供有力的技术支持。
1. 测点布置
仙女堡水电站机组振摆在线监测系统的测点，根据机组的设计性能、多年来的运行规律进行选择和布置。仙女堡水电站在上导、下导、水导的X、Y方向各布置1个测点，监视其水平摆渡数据；在定子铁芯、上机架、下机架、顶盖的X、Z方向各布置1个测点，监视其垂直振动数据；在蜗壳进口、机组顶盖、尾水进出口测压管路各布置1个脉动压力测点，监视其压力脉动数据。全厂共设置14个摆渡及振动测点以及4个压力脉动测点。
2.传感器特点
2.1摆渡传感器
我厂摆渡传感器采用电涡流传感器（TR81系列），该传感器依靠探头线圈产生的高频电磁场在被测表面感应出电涡流和由此引起的线圈阻抗的变化来反映探头与被测表面的距离。电涡流传感器有非接触测量，灵敏度高，线性范围大，频率范围宽，结构尺寸小，抗干扰能力强等很多优点，特别适合于旋转机械的振动监测，轴向位移监测及轴心轨迹监测。频响范围：0～10KHz(-3dB)，测量范围：2mm，灵敏度：2.5mV/µm，供电电压：-24V。
2.2振动传感器
我厂振动传感器采用低频振动传感器（DSP-0.5-5），该传感器内置积分器，输出位移电压信号，将振动速度信号积分成位移信号而输出。这种传感器测量的振动是相对于自由空间的绝对振动，它的输出电压信号与振动幅值成正比。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆频响范围：0.5Hz～200Hz(-3dB) ，灵敏度在5mV/μm，量程：±1000μm，满足机组的涡带在频率1HZ以下的振动测量。
2.3压力脉动传感器
我厂压力脉动传感器采用压阻式压力变送器（MPM489），该传感器由高稳定性和高可靠性的压阻式压力传感器和高性能的变送器专用电路装入不锈钢壳体组成，传感器进行了宽温度范围的零点和灵敏度温度补偿，变送器与外部电路通过进口防爆插头座进行电气连接。测量范围：-0.1MPa～4.0MPa，工作电源：24VDC，响应速度：≤1ms。
3.系统的构成与功能
机组在线监测系统采用分层分布式结构，按层次划分为现地数据采集单元和厂级上位机系统两级。现地数据采集单元设备包括：机组现地在线监测数据采集单元、各种传感器、通讯接口、附件设备等；厂级上位机系统设备包括：状态数据服务器、WEB服务器、单向网络隔离装置、网络设备等。厂级上位机系统设备和现地机组单元设备之间采用以太网联网，网络介质为光纤。
3.1现地数据采集单元
现地数据采集单元机柜内的电源箱为各种传感器提供直流电源，传感器和其它仪器的输出信号通过机柜内的接线端子，送到相应的信号采集与预处理单元中，信号采集与预处理单元完成信号的电气接口处理，电气隔离，抗混滤波，并完成所有信号的同步采样；采样后的数据将进行分析处理，提取特征参数，得到机组状态数据，完成振动越线报警、预警功能、高速记录功能，最后将数据存储到本地，并通过网络传至状态数据服务器，供进一步的状态监测分析和诊断。信号采集与监测单元内的程序还通过显示器为现场提供必要的界面显示，以完成信号调试，状态监测，参数设定，系统自检等功能。
3.2厂级上位机系统
状态数据服务器：自动运行分析和诊断软件，定期提供状态检查日志，状态发展趋势，自动状态报告，自动存储有故障时的监测数据和反应机组运行状态的各种特征参数，曲线，图表等；控制系统运行以及基本信息设置。
WEB服务器负责发布数据服务器中的数据、分析结果、诊断结果，包括与本地及远程的监测、分析、诊断、维护工作站的交互，定期向远程发送日志、趋势以及有故障的实时数据等。
为保证各个网段之间的连通性以及支持Internet或者Intranet，通讯协议使用TCP/IP。电厂局域网内的所有用户终端和通过广域网接入的其他用户终端都可以通过浏览器查询状态数据服务器上的状态数据和报告，下载监测数据完成自定义分析，或指定服务器完成特定分析。
4.结束语
TR8000系列水轮发电机组状态监测及跟踪分析系统对仙女堡水电站2台机组安全经济运行起到重要意义，该系统运行安全稳定，功能强大，使值班人员能够实时掌握机组健康状况，为电厂安全运行、优化调度和安装检修提供数据支持，有效的防止振摆事故的发生。
参考文献:
[1] 王玲花.水轮发电机组振动及分析.黄河水利出版社，2011
[2] 郑维军、黄学然.水电机组在线振摆监测系统分析与应用.贵州电力技术，2013
作者简介：王建伟（1986-）男，本科，从事水电厂运维工作。
论文作者:王建伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
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