[发明专利]一种大型发电电动机绕组端部振动在线监测装置

说明书

本发明公开一种大型发电电动机绕组端部振动在线监测装置。本发明实现的在线监测装置主要由中低频光纤振动传感器、光解调器、嵌入式系统采集功能模块组、键相传感器、光电转换模块、现地机箱、上位计算机系统组成，提供了完整简洁的大型抽水蓄能发电电动机定子绕组端部振动在线监测系统结构与测试手段，通过本发明开发的在线监测系统可以直观监测定子绕组端部振动的变化，能根据振动位移的变化，判断端部结构可能出现的故障，并对其进行预警，提早进行维修检修，为水轮发电机的安全运行提供了可靠的试验方法与测试技术手段。为水轮发电机的安全运行提供了可靠的测试技术手段，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及发电电动机领域，尤其涉及一种大型发电电动机绕组端部振动在线监测装置。

背景技术

对于大型抽水蓄能发电电动机而言，转速高，为适于调峰填谷作用，会频繁起制动，同时其定子绕组及端部引线的长度都较长，是类似于悬臂梁结构，其端部受力情况更为复杂。抽水蓄能发电电动机定子绕组端部承受正常运行时的交变电磁力作用和突然短路时的巨大电磁力冲击。长期过大的振动会造成发电机定子绕组端部紧固结构件松动、线棒绝缘磨损，还可能致使股线因机械疲劳而断裂，严重的故障将引发端部相间短路事故。并且端部的振动状态不可能是一成不变的，在交变电磁力和热应力的长期作用下，可能因绝缘的微缩作用及磨损或紧固件的局部松动，绕组端部模态参数会发生变化，投运时完全合格的发电机长期运行后，其固有频率可能落入在94～115Hz的“共振区”范围内，造成振动状态逐步或突然恶化。而一般的电气监测和外部部件振动监测反映不出这种危险的振动变化，难以避免突然事故的发生。

由于制造安装以及长期运行，发电电动机铁芯经过长时间电、热、化学、振动等多方面综合作用，可能会出现铁芯硅钢片短路或松动及至移位窜出。当铁芯硅钢片短路时，会使铁损增加，造成铁芯局部过热，加速硅钢片及定子绕组绝缘老化，严重时可以造成铁芯烧损甚至定子绕组击穿，同时铁芯松动也会使机组振动增大，产生电磁噪声，危害机组运行。当定子铁芯产生松动故障时，定子绕组端部模态参数会相应发生变化，通过定子绕组端部振动参数的变化可以及时预测定子绕组端部及至定子铁芯的异常变化，及早预警，及早处理，避免恶性事故的发生。因此，直接监测定子绕组端部的振动是非常必要的，实现抽水蓄能发电电动机定子绕组端部振动在线监测。

我国对于发电机定子绕组端部振动在线监测研究起步晚，2000年后国内外对于发电机定子绕组端部振动在线监测研究才更加深入与关注。汽轮发电机定子绕组端部因其端部结构的特殊性及其达到每分钟3000转的高转速，使其定子绕组端部结构更易出现磨损及松散状况，而成为定子绕组端部振动在线监测研究的重点，目前针对汽轮发电机定子绕组端部振动在线监测系统研究及开发的论文文献很多，而对抽水蓄能发电电动机由于属于水电机组的范畴，由于常规机组转速低，定子绕组端部短，其固有频率恨难落入在95～115Hz的“共振区”范围内，因此对水电定子绕组端部振动的研究极少，真正的在线监测产品的开发与研究几近空白。抽水蓄能发电电动机由于其异于常规水电机组的高转速和近似汽发机组的长悬臂梁结构，使其定子绕组端部振动问题日益增多，为此进行在线监测也实属必要。目前国内使用的用于发电机定子绕组端部振动在线监测系统基本都是国外公司用于汽轮发电机的产品与技术，在国内某些代理公司产品说明中尽管也有注明有些产品可用于水电机组，但是对于转速只有汽发六分之一甚至更低的大型抽水蓄能发电电动机，目前已形成产品的光纤振动系统低频测试低频响应都无法达到5Hz，一倍频测试很难实现，而且在低频测试中易存低频噪声，正因为此，也制约了在大型抽水蓄能发电电动机定子绕组端部普使用振动在线监测系统，我们在大型水轮发电机定子绕组端部振动多年研究的基础上，进行开发研制了适用于大型抽水蓄能发电电动机的定子绕组端部振动在线监测系统。

发明内容

本发明提供了一种大型发电电动机绕组端部振动在线监测装置，目的在于对现阶段很多在役的抽水蓄能发电电动机进行定子绕组端部振动在线监测，通过监测端部振动幅度，来预判机组端部固定结构、绝缘以及冲片位置是否良好，是否存在不安全隐患，出现异常及时预警以保证机组稳定安全运行。