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GBT 28570-2012 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则PDF文本

1CS29.160.40K52B中华人民共和国国家标准GB/T28570-2012水轮发电机组状态在线监测系统技术导则克ch品r影ae泰ohi&2 con6 n montoring systemfor hydraulic turbine and generator units2012-06-29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興尚罚素衬网ZS沁.ET
GB/T28570-2012目次前言Ⅲ引言……W范围……12规范性引用文件…13术语和定义………14总则……5系统功能…46系统基本结构………67测点布置078传感器………99数据采集设备…………………1110上位机设备1211试验和检验……1312文件与索材州子SE干…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興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T28570-2012前言本标准按照GB/T1.1一2009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。本标准负责起草单位：中国水利水电设集团公司、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。理筑素前阀Z.Z沁.ET
GB/T28570-2012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子相应的技术要求，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大和现场性能检验、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定根据能要自行确定。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。美2T興尚理筑素前阀Z.ZC.ET
GB/T28570-2012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/T8564水轮发电机组安装技术规范GB/T18482可逆式抽水蓄能机组启动试验规程DL/T507水轮发电机组启动试验规程IEEE1434由20o5艇转电机局部放电测量试用导则(IESE TrialUse Guide to theMeasurement of Partial Discharges in 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--line condition monitoring system for hydraulic turbine andgenerator units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key phase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pressure pulsation在选定时段内流道内液体压力相对于平均值的往复变化。理筑素前阀Z.Z沁.ET
GB/T28570-20123.6空气间隙air gap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partial discharge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 monitoring parameters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operating parameters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、有功所率无功功常、功率因数、定子电压、定子电流、励磁电压、励藏电流导开度、桨叶开度、喷针开度、机组流量、蓄能机组发电/抽水工况状3.11过程量参数process parameters水轮发定转绕细菜子铁心侧、各部轴素瓦温、位以及冷邦水前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stability parameters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rotational frequency水轮发电机组主轴转动的频率，也称为一倍频。3.14峰一峰值peak to peak value振动、摆度和压力等波形信号在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axes orbit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。興素前阀Z.ZS沁.ET
GB/T28570-20123.19瀑布图waterfall chart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cascade chart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spatial axis chart机组主轴轴线的空间状态图。3.22转子圆度rotor roundness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stator roundness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)。3.24J.NEI电涡流传感器eddy-current transducer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capacitive displacement transducer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data server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。3.30WEB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。興尚理筑素前网Z.ZS心.ET
GB/T28570-20123.31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 magnitude2n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 numberNQN单位时间（规定时段为1s)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：)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梅：人王带助诊断；177C个二T?)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4mA~20A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興尚罚素衬网Z.Z沁.NE1
GB/T28570-20125.2.1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敌碟的可能性对Z.UZ心U:上T5.2.6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(Q)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：)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；能提供黑厘子记录功能，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。?)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。)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/T8564、GB/T18482、DL/T507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。理筑素前网Z.Z沁.NE1
GB/T28570-20125.5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Excl,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。5.1o其悠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理筑素衬网Z.Z0.ET
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