一种汽轮发电机绝缘电老化寿命预测方法及系统的制作方法

文档序号:6126081阅读:145来源:国知局
专利名称:一种汽轮发电机绝缘电老化寿命预测方法及系统的制作方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮发电机绝缘电老化寿命预测方法及系统,尤其涉及一种汽轮发电机的绝缘电老化累积寿命损耗和剩余电老化寿命的在线预测方法及系统,应用于汽轮发电机的寿命管理,属于汽轮发电机技术领域。

背景技术
绝缘电老化是汽轮发电机绕组损坏的原因之一,汽轮发电机定子绕组和转子绕组均有绝缘电老化问题,鉴于汽轮发电机绕组电老化与绕组电压有关,而定子绕组的工作电压比转子绕组高,定子绕组绝缘电老化寿命损耗比较大,汽轮发电机绝缘电老化的在线预测以汽轮发电机定子绕组为监测对象。目前在汽轮发电机封闭母线上安装并联的电压互感器,电压互感器的输出端接入电压表,用电压表来测量汽轮发电机的定子电压,在汽轮发电机的运行中,定子电压一般在额定电压的±5%范围内变化,由于发电机定子绕组绝缘电老化累积寿命损耗同定子电压和累计工作时间有关,在线预测发电机定子绕组绝缘的电老化剩余寿命,还没有合适的方法和系统可供使用。


发明内容
本发明的目的是提供一种在线计算和预测多台汽轮发电机定子绕组绝缘电老化剩余寿命的汽轮发电机绝缘电老化寿命预测方法及系统。
为实现以上目的,本发明的技术方案是提供一种汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统,其特征在于,由绝缘电老化寿命预测的计算/应用服务器、数据库服务器、外部系统接口、汽轮发电机定子电压测量仪表、网页服务器和用户端浏览器组成,网页服务器分别与数据库服务器和每个用户端浏览器连接,计算/应用服务器与数据库服务器连接,数据库服务器通过外部系统接口与每一台汽轮发电机定子电压测量仪表连接。
一种汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测方法,其特征在于,采用C语言编写的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的计算机软件运行在计算/应用服务器上,应用于汽轮发电机定子绕组绝缘电老化剩余寿命的预测,其方法为 第一步输入基础数据 在数据库服务器内输入汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SHo,并从数据库服务器调用汽轮发电机定子绕组在不同定子电压段的统计频数; 第二步计算各定子电压段的累计工作小时数τi 分以下两种情况计算汽轮发电机定子绕组在不同定子电压段的累计工作小时数τi a.汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统与汽轮发电机同时投入商业运行,已知记录定子电压的时间间隔Δτ分钟和在各定子电压段的统计频数mi,汽轮发电机在各定子电压段的累计工作小时数τi为 b.对于汽轮发电机投入商业运行若干年后再配置汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统的情况,已知记录定子电压的时间间隔Δτ分钟和各定子电压段的统计频数mi,计算得出发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用后汽轮发电机在各定子电压段的累计工作小时数τi1为 又知汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SHo,计算得出定子绕组绝缘电老化寿命预测系统投入商业运行之前在各定子电压段的汽轮发电机定子绕组的累计工作小时数τi0为 从汽轮发电机投入商业运行算起,汽轮发电机定子绕组在各定子电压段的累计工作小时数τi为 τi=τi0+τi1 第三步计算各定子电压对应的绝缘电老化寿命tei 对应不同定子电压Ui的大功率汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化寿命tei的计算公式表示为 tei=CUi-n 式中,Ui为定子电压,单位kV;C和n为常数,根据多年从事发电机定子绕组F级绝缘寿命预测技术研究积累的经验,采用可靠性分析、数理统计和非线性回归分析方法,得出F级绝缘对应的可靠度为95%的试验常数C和n的取值表示在表1;把各定子电压Ui对应的定子绕组绝缘电老化寿命tei作为数据文件编入汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的程序中; [表1] 第四步计算各定子电压段的绝缘电老化寿命损耗Eei 汽轮发电机定子绕组绝缘在各定子电压段的绝缘电老化寿命损耗Eei的计算公式表示为 第五步计算绝缘电老化累积寿命损耗Ee 汽轮发电机定子绕组绝缘电老化累积寿命损耗Ee的计算公式表示为 第六步确定绝缘电老化累积寿命损耗的界限值Dce 对于汽轮发电机定子绕组,寿命管理主要考虑电老化寿命损耗与热老化寿命损耗,大量汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命和热老化寿命的计算结果表明,在汽轮发电机的服役期,对于定子绕组绝缘,电老化累积寿命损耗约占总寿命损耗的0.65,定义汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化累积寿命损耗的界限值Dce为Dce=0.65; 第七步计算绝缘电老化寿命损耗速率ee 汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命损耗速率ee的计算公式表示为 第八步计算绝缘剩余电老化寿命Hrle 汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命Hrle的计算公式表示为 第九步推荐检修处理措施 根据汽轮发电机定子绕组绝缘剩余电老化寿命Hrle的预测结果,推荐计划检修中汽轮发电机定子绕组绝缘的检修处理措施为 1.Hrle<7000h,建议1年内安排计划大修,予以检修或更换; 2.7000h≤Hrle<28000h,建议1年后但4年内安排计划大修,予以检修或更换; 3.28000h≤Hrle<56000h,建议按照电厂《检修规程》在下次计划大修中,予以检查并进行定子绕组绝缘老化鉴定试验; 4.Hrle≥56000h,建议按照电厂《检修规程》在计划检修中进行电气预防性试验,继续观察; 第十步输出并打印汽轮发电机定子绕组绝缘剩余电老化寿命的预测结果和所推荐的检修处理措施。
本发明具有以下特点 1.在绝缘电老化寿命预测的计算/应用服务器上安装采用C语言编写的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的计算机软件,根据软件设定的时间间隔,从数据库服务器中读取汽轮发电机定子绕组绝缘在不同定子电压段的统计频数,计算汽轮发电机定子绕组绝缘在不同定子电压段的累计工作时间,计算汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化累积寿命损耗,计算汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命,计算得出的绝缘电老化寿命的预测结果,再送到数据库服务器保存,供网页服务器调用; 2.数据库服务器存放两类数据 第一类数据为汽轮发电机定子电压的数据,汽轮发电机定子电压记录的时间区段从每次并网开始,到机组解列结束。汽轮发电机共保存若干个定子电压段数据,在汽轮发电机定子额定电压UN的±10%范围内,每隔0.1kV作为一个定子电压记录段。一台汽轮发电机分别按三相定子电压记录三组数据,n台发电机共记录3n组定子电压数据。每隔10分钟至60分钟保存一次定子电压的数据,建议每隔30分钟保存一次定子电压的数据,为绝缘电老化寿命在线预测提供基础数据 第二类数据为汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测结果,包括发电机编号、定子电压相的编号(A相、B相和C相)、累计运行小时、绝缘电老化累积寿命损耗、绝缘电老化寿命损耗速率、绝缘剩余电老化寿命、推荐的检修处理措施,供网页服务器调用; 3.外部系统接口的功能是把多台汽轮发电机的三相定子电压按软件设定每隔10分钟至60分钟存入数据库服务器。
4.在汽轮发电机的封闭母线上安装(并联)电压互感器,电压互感器的输出端接入电压表,采用电压表测量汽轮发电机的三相定子电压。
5.汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的结果在网页服务器上发布。根据浏览器端用户(即电厂技术人员)发出的请求,网页服务器做出动态响应,通过调用数据库服务器中的定子绕组绝缘电老化寿命预测的实时计算结果,在网页服务器上形成汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的结果页面,返回给浏览器端用户。
6.用户端浏览器的功能是查看不同编号汽轮发电机的不同相(A相或B相或C相)定子绕组绝缘电老化寿命预测结果。
本发明实现了多台汽轮发电机定子绕组绝缘电老化累积寿命损耗的在线实时计算和剩余电老化寿命的在线实时预测。
本发明的优点是在汽轮发电机的使用阶段可以定量地预测汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命,为汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化寿命的在线管理提供了技术手段。采用本发明提供的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的方法和系统,可以使汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化寿命处于受控状态,实现了依据汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命来安排定子绕组绝缘的试验、检修与更换,既可以确保汽轮发电机定子绕组绝缘的安全运行,又可以充分使用汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命,达到了安全与经济地使用汽轮发电机定子绕组绝缘的技术效果。



图1为本发明绝缘电老化寿命预测系统的方框图; 图2为本发明绝缘电老化寿命预测所采用方法的流程图; 图3为本发明绝缘电老化寿命预测所采用的计算机软件框图。
具体实施方案 如图1所示,为汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测系统,由绝缘电老化寿命预测的计算/应用服务器及软件1、数据库服务器2、外部系统接口3、发电机定子电压测量仪表4、网页服务器5、用户端浏览器6组成。
网页服务器5分别与数据库服务器2和用户端浏览器6连接,计算/应用服务器1与数据库服务器2连接,数据库服务器2通过外部系统接口3分别与多台汽轮发电机的定子电压测量仪表4连接。
如图2所示,为本发明提供方法的流程图。如图3所示,为采用C语言编写的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的计算机软件框图,该软件安装在汽轮发电机绝缘电老化寿命预测的计算/应用服务器上。本发明提供的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测方法和系统,适用于多台汽轮发电机三相定子绕组绝缘剩余电老化寿命的预测。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例 某型号600MW汽轮发电机,设计额定电压UN=20kV,采用图1所示汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测系统,采用图2所示的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测方法的流程图和图3所示的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测的计算机软件,运行在发电厂控制中心的计算/应用服务器上。对该型号600MW汽轮发电机的三相定子电压,在机组并网运行期间,数据库每隔30分钟保存定子电压数据,在发电机定子额定电压UN的±10%的范围内,每隔0.1kV作为一个定子电压的记录段,如18.1kV,18.2kV,18.3kV,...,22.0kV。对于该型号600MW汽轮发电机A相定子绕组绝缘进行电老化寿命预测,得出该600MW汽轮发电机A相定子绕组电老化累积寿命损耗和剩余电老化寿命。
第一步该600MW汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统与汽轮发电机同时投入商业运行,该600MW汽轮发电机投运前三年累积运行21300小时,在汽轮发电机定子额定电压UN=20kV的±10%的范围内,每隔0.1kV作为一个定子电压的记录段,为18.1kV,18.2kV,18.3kV...,22.0kV,从数据库服务器调用该600MW汽轮发电机A相定子绕组在各定子电压段频数的统计结果表示在表2; 第二步该600MW汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测系统记录定子电压的时间间隔Δτ=30分钟,该型号600MW汽轮发电机A相定子绕组在各定子电压段的累计工作小时数的计算公式为 该型号600MW汽轮发电机A相定子绕组在各定子电压段的累计工作小时τi的计算结果列于表2; 第三步该600MW汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测系统的数据文件中,已保存事先计算好的对应各定子电压Ui的定子绕组绝缘的电老化寿命tei; 第四步计算得出该600MW汽轮发电机A相定子绕组在各定子电压段电老化寿命损耗Ehi的计算结果列于表2; [表2] 第五步该600MW汽轮发电机A相定子绕组在运行三年中绝缘电老化累积寿命损耗Ee的计算结果为Ee=∑Eei=4.32883943×10-2; 第六步对于该600MW汽轮发电机的A相定子绕组,取绝缘电老化累积寿命损耗的界限值Dce为Dce=0.65; 第七步该600MW汽轮发电机A相定子绕组的电老化寿命损耗速率ee为 第八步该600MW汽轮发电机A相定子绕组的剩余电老化寿命的预测值Hrle为 第九步该600MW汽轮发电机投运三年后,A相定子绕组的绝缘电老化剩余寿命Hrle=2.985317×105h≥56000h,推荐的检修处理措施为按照电厂《检修规程》在计划检修中进行电气预防性试验,继续观察。
采用本发明提供的汽轮发电机绝缘电老化寿命的预测方法及系统,可以在线定量预测该型号600MW汽轮发电机各相定子绕组的电老化累积寿命损耗和剩余电老化寿命,使该型号600MW汽轮发电机各相定子绕组的绝缘电老化寿命处于受控状态。根据绝缘电老化寿命的预测结果安排该型号600MW汽轮发电机各相定子绕组的检修和更换,既可以确保汽轮发电机各相定子绕组安全运行,又可以合理使用该型号600MW汽轮发电机各相定子绕组绝缘剩余电老化寿命,达到了安全与经济地使用汽轮发电机各相定子绕组的技术效果。
权利要求
1.一种汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统,其特征在于,由绝缘电老化寿命预测的计算/应用服务器(1)、数据库服务器(2)、外部系统接口(3)、汽轮发电机定子电压测量仪表(4)、网页服务器(5)和用户端浏览器(6)组成,网页服务器(5)分别与数据库服务器(2)和每个用户端浏览器(6)连接,计算/应用服务器(1)与数据库服务器(2)连接,数据库服务器(2)通过外部系统接口(3)与每一台汽轮发电机定子电压测量仪表(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测方法,其特征在于,采用C语言编写的汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的计算机软件运行在计算/应用服务器(1)上,应用于汽轮发电机定子绕组绝缘电老化剩余寿命的预测,其方法为
第一步输入基础数据
在数据库服务器(2)内输入汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SHo,并从数据库服务器(2)调用汽轮发电机定子绕组在不同定子电压段的统计频数;
第二步计算各定子电压段的累计工作小时数τi
分以下两种情况计算汽轮发电机定子绕组在不同定子电压段的累计工作小时数τ1
a.汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统与汽轮发电机同时投入商业运行,已知记录定子电压的时间间隔Δτ分钟和在各定子电压段的统计频数mi,汽轮发电机在各定子电压段的累计工作小时数τi为
b.对于汽轮发电机投入商业运行若干年后再配置汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统的情况,已知记录定子电压的时间间隔Δτ分钟和各定子电压段的统计频数mi,计算得出发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用后汽轮发电机在各定子电压段的累计工作小时数τi1为
又知汽轮发电机绝缘电老化寿命预测系统投入使用运行之前汽轮发电机的累计运行小时数SHo,计算得出定子绕组绝缘电老化寿命预测系统投入商业运行之前在各定子电压段的汽轮发电机定子绕组的累计工作小时数τi0为
从汽轮发电机投入商业运行算起,汽轮发电机定子绕组在各定子电压段的累计工作小时数τi为
τi=τi0+τi1;
第三步计算各定子电压对应的绝缘电老化寿命tei
对应不同定子电压Ui的大功率汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化寿命tei的计算公式表示为
tei=CUi-n;
式中,Ui为定子电压,单位kV;C和n为常数,F级绝缘对应的可靠度为95%的试验常数C和n的取值表示在表1;把各定子电压Ui对应的定子绕组绝缘电老化寿命tei作为数据文件编入汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测的程序中;
[表1]
第四步计算各定子电压段的绝缘电老化寿命损耗Eei
汽轮发电机定子绕组绝缘在各定子电压段的绝缘电老化寿命损耗Eei的计算公式表示为
第五步计算绝缘电老化累积寿命损耗Ee
汽轮发电机定子绕组绝缘电老化累积寿命损耗Ee的计算公式表示为
第六步确定绝缘电老化累积寿命损耗的界限值Dce
定义汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化累积寿命损耗的界限值Dce为Dce=0.65;
第七步计算绝缘电老化寿命损耗速率ee
汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命损耗速率ee的计算公式表示为
第八步计算绝缘剩余电老化寿命Hrle
汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命Hrle的计算公式表示为
第九步推荐检修处理措施
根据汽轮发电机定子绕组绝缘剩余电老化寿命Hrle的预测结果,推荐计划检修中汽轮发电机定子绕组绝缘的检修处理措施为
1.Hrle<7000h,建议1年内安排计划大修,予以检修或更换;
2.7000h≤Hrle<28000h,建议1年后但4年内安排计划大修,予以检修或更换;
3.28000h≤Hrle<56000h,建议按照电厂《检修规程》在下次计划大修中,予以检查并进行定子绕组绝缘老化鉴定试验;
4.Hrle≥56000h,建议按照电厂《检修规程》在计划检修中进行电气预防性试验,继续观察;
第十步输出并打印汽轮发电机定子绕组绝缘剩余电老化寿命的预测结果和所推荐的检修处理措施。
全文摘要
本发明涉及一种汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命的预测方法,其特征在于,采用C语言编写汽轮发电机定子绕组绝缘电老化寿命预测程序,运行在计算/应用服务器上,其方法为输入基础数据、计算各定子电压段的累计工作小时数τi、计算各定子电压对应的绝缘电老化寿命tei、计算各定子电压段的绝缘电老化寿命损耗Eei、确定绝缘电老化累积寿命损耗的界限值Dce、计算绝缘电老化寿命损耗速率ee、计算绝缘剩余电老化寿命Hrle、推荐检修处理措施。本发明的优点是在汽轮发电机的使用阶段可以定量地预测汽轮发电机定子绕组绝缘的剩余电老化寿命,可以使汽轮发电机定子绕组绝缘的电老化寿命处于受控状态。
文档编号G01R31/06GK101109780SQ20071004460
公开日2008年1月23日 申请日期2007年8月6日 优先权日2007年8月6日
发明者史进渊, 宇 杨, 邓志成, 茜 吴, 周昭伟 申请人:上海发电设备成套设计研究院
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