[发明专利]一种基于传热系数变化实时检测导轴承冷却器异常的方法

说明书

本发明提供一种基于传热系数变化实时检测导轴承冷却器异常的方法，包括1）正常值设定；2）运行中的轴瓦温度、轴承油温、冷却器进油和出油温度、冷却器进水和出水温度、冷却器冷却水流量在线获取；3）计算冷却器平均温度差；4）计算冷却器传热系数；5）计算轴瓦中温度最大值；6）与设定值比较，检测出该水轮发电机组存在导轴承冷却器异常故障；7）制定检修、维护措施进行检修，并提前对异常的导轴承冷却器进行维护处理，大大缩短检修工期，节约检修、维护成本，延长设备使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种导轴承冷却器异常故障检测方法，尤其是一种基于传热系数检测导轴承冷却器异常故障的方法，属于水轮发电机故障检测技术领域。

背景技术

水轮发电机导轴承一般包括上导、下导、水导、推力，各导轴承的作用为承受机组运行中的径向、轴向作用力，并约束水轮发电机大轴。在水轮发电机运行过程中大轴高速转动，各导轴承因受力的作用会使其轴瓦温度升高，导轴承的轴瓦是由多块单独的瓦片组成。为了防止轴瓦温度持续升高，各导轴承均配有冷却器，通过透平油和冷却水的循环对导轴承系统进行冷却。水轮发电机导轴承冷却器分为内循环冷却系统或外循环冷却系统。采用内循环冷却系统时，是将导轴承轴瓦浸泡在透平油中进行散热冷却，油在导轴承油槽内，再通过冷却水循环对油槽内的油进行冷却，从而不断地对导轴承轴瓦进行冷却。采用外循环冷却系统时，油的冷却是通过设置在油槽外部的冷却装置完成的，再将冷油送入轴瓦和油槽间进行循环冷却，使冷油吸收轴瓦的热量而成为热油，再通过冷却水对参与冷却循环的热油进行冷却，最终降低导轴承轴瓦温度。但当导轴承冷却器异常时，会降低冷却效果，致使导轴承轴瓦温度、油温度上升，使导轴承工作在高温环境下而降低其原有性能，从而增加设备的疲劳损伤度，降低设备的使用寿命，并会因瓦温升高而导致事故、停机等风险，严重威胁电站水轮机组安全稳定运行。因此对导轴承冷却器异常的监测及故障预测显得尤为重要。

目前，大中型水电厂都配置了计算机监控系统，但仅能对各导轴承瓦温、油温、冷却器进水和出水温度、冷却器进油和出油温度、冷却器冷却水流量、冷却器总管压力等指标的变化趋势分别进行单独监测，从而间接反映导轴承冷却器是否存在异常。由于相关指标数量多、量级大、且易受其他因素变化影响，难以对导轴承冷却器出现异常，快速做出准确判断，只能在检修期对各导轴承冷却器进行检查、清洁或更换。因此，有必要对现有技术加以改进。

发明内容

为了准确地对导轴承冷却器异常做出判断，避免因导轴承冷却器异常而失去冷却效果，进而增加设备疲劳损伤度，降低设备使用寿命，本发明提供一种基于传热系数变化实时检测导轴承冷却器异常的方法。

本发明通过下列技术方案实现：一种基于传热系数变化实时检测导轴承冷却器异常的方法，其特征在于包括下列步骤：

1)设定水轮发电机组导轴承冷却器传热系数正常值为K_正，轴瓦温度最大值为T_最大；

2)通过水轮发电机组现有的温度传感器、流量计及其相连的计算机，获取各导轴承轴瓦温度、导轴承油温、冷却器进油和出油温度、冷却器进水和出水温度、冷却器冷却水流量；

3)根据步骤2)获取的各温度值，按下式计算导轴承冷却器平均温度差：

其中：

Δt_m表示冷却器平均温度差；

Δt₁表示两热流体温度差，外循环冷却的：进油温度-出水温度；内循环冷却的：轴瓦温度-出水温度；

Δt₂表示两冷流体温度差，外循环冷却的：出油温度-进水温度；内循环冷却的：导轴承油温-进水温度；

4)根据步骤2)获取的冷却器冷却水流量、冷却器进出水温度及步骤3)计算出的冷却器平均温度差，按下式计算冷却器传热系数：