[发明专利]一种发电机定子绕组端部振动监测系统及监测方法

说明书

本发明公开了一种发电机定子绕组端部振动监测系统及监测方法，包括发电机、第一加速度传感器、显示器、工控机、监控主机，所述第一加速度传感器沿径向圆周方向固定在发电机汽端和励磁端的外壳上。本发明通过将第一加速度传感器设置在电机外壳端部，有效避免了电机内部高压、高磁场环境对传感器的干扰，通过检测外壳端部的振动幅度，得到定子绕组端部的振动幅度，得到定子绕组端部近似一个完整的绕组端部振动情况，振源监测准确，定位精度高；且加速度传感器安装过程中不会对电机机身造成损坏，安装、维修方便。

技术领域

本发明涉及发电机组运行状态监控技术领域，特别是涉及一种发电机定子绕组端部振动监测系统及监测方法。

背景技术

发电机定子绕组端部振动时近年来国内受到运行单位高度重视的机组状态监测新增热点。在发电厂生产运行中，大型汽轮发电机定子绕组端部由于振动而导致线棒磨损、绝缘损坏甚至造成相间短路、烧毁绕组等故障或事故时有发生，很多起发电机短路故障时由于机械振动导致绝缘材料损坏引发的。

发电机定子绕组端部振动是由于发电机定子线圈端部与端部的漏磁通相互作用，使得定子绕组端部受到与转速相同的旋转电磁力作用。电磁力的径向分量是引起绕组端部结构振动的主要激励力，它具有椭圆分布模式，其频率等于汽轮发电机转速频率的两倍，对转速为3000r/min的汽轮发电机来说，电磁力频率接近或等于100Hz。当发电机定子绕组端部两端（励端、汽端）椭圆型振型模态频率接近或等于100Hz时，定子绕组端部将产生较大振动或共振，这将导致定子绕组端部绝缘磨损、冷却水管接头处泄露，相间短路等破坏事故，直接影响电机组的正常运行，造成重大的经济损失。

随着国内大型发电机组投运的快速发展，定子端部绕组振动受到越来越高的重视，对定子端部绕组振动的监测具有一定的必要性，实时测量运行中的振动幅值，做到早期报警，避免突发性事故。国家也推出了关于发电机绕组端部振动测量方法及评定准则的国家标准 《透平型发电机定子绕组端部动态特性和振动试验方法及评定GB/T 20140-2006》。其中对于端部绕组振幅大于250um，小于400um需要做出报警提示，端部绕组振幅大于400um，以及端部绕组振幅变化超过100um时需要做出停机措施。

由于大型发电机组内部的高压、强电磁场环境，发电机定子绕组端部的在线监测技术一直是难点问题，现在广泛应用的端部测振系统就是基于光纤传感技术，将多个光学传感探头直接固定于端部绕组各个方位上，直接采集端部绕组线棒振动信号。由于光纤传感器不含金属，传感探头没有任何电子元件，从而避免了电机内部高压、强电场对监测的影响。但是这样的监测系统安装繁琐，电机内部传感探头的固定较为麻烦，光纤的走线很繁琐，且在安装时需要在发电机机身钻孔以便引线，会对发电机机身造成一定的损害，整体设备的维护也较为困难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种发电机定子绕组端部振动监测系统及监测方法，解决了现有测振系统中光学传感探头安装繁琐，会对发电机的机身造成损坏、影响发电机气密性的问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种发电机定子绕组端部振动监测系统，包括发电机、多个用于检测发电机端部外壳振动幅度的第一加速度传感器、柜体，所述柜体内从上往下依次设置有显示器、工控机、监控主机，所述第一加速度传感器沿径向圆周方向固定在发电机汽端和励磁端的外壳上，第一加速度传感器通过电缆信号线将端部外壳的振动信号传递给监控主机，监控主机根据接收的振动信号计算出端部绕组的振动幅度并将振动数据传递给工控机，工控机将端部绕组的振动数据传递给显示器进行可视化显示。

进一步地，所述第一加速度传感器采用压电式加速度传感器或磁电式加速度传感器，通过粘贴或螺栓均匀固定在发电机汽端和励磁端外壳上。

进一步地，所述第一加速度传感器采用分布式光纤传感器，多圈缠绕在发电机汽端和励磁端的外壳上。

一种发电机定子绕组端部振动监测方法，具体包括以下步骤：