基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法与流程

本发明属于安全生产及事故预测技术领域，涉及一种基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法。

背景技术：

大型火电厂主要设备包括锅炉、汽轮机和发电机等，其作用是完全从热能到机械能再到电能的转换过程。设备和设备之间的耦合性、系统的复杂性等都决定了火电厂是一个高故障铝和故障危害性很大的生产场所，这些故障都将造成重大的经济损失和社会后果。因此，通过故障诊断的技术手段对设备状态参数进行检测和分析来判断设备是否存在异常、故障的部位和原因、故障的劣化趋势，以及检修的时机很有必要。

随着对机组安全性要求的进一步提高，人们不仅希望能够再出现故障时提供故障的检测与隔离，还要求能在机组设备发生故障前就能预先知道，即能够进行故障预警。这样能够有足够的时间采取措施以防止事故发生，避免不必要的经济损失。故障预警技术使维修从被动反应到主动预防，再到事先预测和规划管理，一定程度上代表了设备故障诊断方法和维修体系的发展方向。

目前各个电厂发电机温度测点的监视手段为浏览查看dcs画面中的相关测点数据。运行人员仅根据54个线棒或出水测点的差值是否超过厂家规定数值要求来进行简单判断。一旦出现某个测点数据异常，运行人员往往无法区分测点位于哪个具体槽号、无法用出水与线圈温度测点编号直观对应空间位置，相邻区域有哪些测点应重点关注并参与协同分析。此时，就需要技术人员通过查找发电机“水电连接图”完成空间逻辑关系来判断，将相关数据进行组合作出分析判断与调控指导，监盘人员无法第一时间给出数据的合理性的初步判断。传统数据分析方法是通过手工绘制图表进行的，对比分析仅能对相同负荷的某两组某一时刻历史数据进行，分析滞后、片面，易遗漏重要异常数据。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法，充分利用三维展示优势，发现数据异常时，根据空间位置得出相邻部位温度是否合理的初步判断结论，明确可行的调控方向，避免因技术分析过程问题而引起事故发生或造成事故扩大。

本发明的技术方案是：基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法，包括如下步骤：

⑴利用发电机设计图纸建立发电机三维展示模型；

⑵由sis引入温度测点和运行数据，建立发电机三维模型技术监督界面；

⑶发电机三维模型运行，实时显示发电机的运行数据和温度测点的运行状态；

⑷查看运行参数是否存在问题，如果不存在问题返回步骤⑶；如果存在问题查看温度测点运行数据趋势图，进行相关曲线分析；

⑸分析发电机是否存在问题，对应异常测点分析结果，判断是发电机过热故障还是测点异常；

⑹如果温度测点异常，更换温度测点，提供温度测点位置的空间展示，更换温度测点后返回步骤⑶；

⑺如果发电机过热故障需要停机检修，在停机前提供监视运行，便于检修人员进行检修准备，检修完毕后发电机重新开始运行，返回步骤⑶。

发电机三维模型显示的部位包括发电机转子、定子、线圈、线圈线槽和线槽的上、下层出水。温度测点包括出水温度测点、发电机线棒层间检温测点、发电机风区风温测点和发电机冷却介质入口温度测点。运行参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、励磁电压和励磁电流。发电机三维模型还包含相关系统的参数显示，相关系统包括氢气系统、定子冷却水系统和密封油系统。温度测点的运行状态包括根据水电连接图列表表达每个线棒温度相关测点的空间逻辑关系与物理量关系，给出线棒与出水异常时的逻辑分析判据，明确需引起注意的过热故障先兆判据，对异常测点进行标注。过热故障先兆判据包括正常值、预警值和报警值，正常值、预警值和报警值通过不同颜色显示。发电机三维模型三维显示重要部件，重要部件包括线棒、铁芯、端盖、冷却器、引水管和温度测点，以便工作人员直观看到重要部件的形状和说明。

本发明基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法，充分利用三维展示优势，显示发电机重要设备部件和运行数据，发现发电机温度出现异常时，根据空间位置得出相邻部位温度是否合理的初步判断结论，采取必要的处理措施，避免因技术分析过程的问题而引起事故发生或造成事故扩大。本发明利用大数据处理优势，按照不同温差合理性，直观分颜色显示各部位不同趋势温度和测点位置，点击趋势异常部位，拓展了显示相关部位的信息。根据预制的逻辑关系完成在线数据趋势分析，从大量数据中提炼核心数据，暴露异常数据，协助运行人员迅速进行温度变化趋势合理性判断。本发明发电机三维显示功能有助于工作人员了解发电机的结构，便于对发电机拆解、检修作业进行技术指导，对员工的培训提供良好的技术支持。

附图说明

图1为本发明基于三维展示的发电机过热故障隐患的预警方法的流程示意图；

图2为发电机三维模型的测点历史值的趋势图；

图3为测点分析值的趋势图；

图4为温度分析位置示意图；

图5为线棒模型示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

本发明基于三维展示的发电机过热故障隐患预警过程如图1所示：包括如下步骤：

⑴利用发电机设计图纸建立发电机三维模型。发电机三维模型展示的部位包括发电机转子、定子、线圈、线圈线槽和线槽的上、下层出水。发电机三维模型还包含相关系统的参数显示，相关系统包括氢气系统、定子冷却水系统和密封油系统。

⑵由sis引入温度测点和运行数据，建立发电机三维模型技术监督界面。温度测点包括出水温度测点、发电机线棒层间检温测点、发电机风区风温测点和发电机冷却介质入口温度测点。运行参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、励磁电压和励磁电流。

⑶发电机三维模型运行，实时显示发电机的运行数据和温度测点的运行状态。温度测点的运行状态包括根据水电连接图列表表达每个线棒温度相关测点的空间逻辑关系与物理量关系，给出线棒与出水异常时的逻辑分析判据，明确需引起注意的过热故障先兆判据，具备对异常测点进行标注的功能。过热故障先兆判据包括正常值、预警值和报警值，正常值、预警值和报警值通过不同颜色显示。

⑷查看运行参数是否存在问题，如果不存在问题返回步骤⑶；如果存在问题查看温度测点运行数据趋势图，进行相关曲线分析。分析发电机是否存在问题，对应异常测点分析结果，判断是发电机过热故障还是测点异常。利用温度测点运行数据趋势图查看历史值、关联值和分析值。

⑸如果温度测点异常，更换温度测点，提供温度测点位置空间展示，更换温度测点后返回步骤⑶。如果发电机过热故障，需要进行停机检修，在停机前提供监视运行，便于检修人员进行检修准备，检修完毕后发电机重新开始运行，返回步骤⑶。

利用发电机三维模型发电机的温度测点运行数据以趋势图的形式查看历史值、关联值和分析值，分析值界面中可以自行选择参数综合查看。图2所示为发电机三维模型的测点历史值的趋势图，图3所示测点分析值的趋势图。查看“历史值”可以看到定子线棒在某个阶段的显示值，直观看到该温度有无突变情况，便于分析运行情况。查看“关联值”可以直观看到其他定子线棒的温度显示值和趋势，目的是分析设备整体的运行状况，包括测点是否存在偏差情况。查看“分析值”结合各个参数从而分析设备运行状态，如在分析测点偏差时可结合机组负荷、发电机电流和相关测点，从而分析设备的运行状态是否正常。通过三维模型判断线圈出水、线圈测点的运行情况，确定是发电机存在故障还是测点设置有误。

当定子线圈出水温度显示异常时，可直接显示相关测点的温度情况，同时还可以查看相关测点的历史趋势，分析出测点的状态，及早提出后续工作安排。用不同颜色直观显示设备的设备运行情况，测点显示情况。

本发明充分利用三维展示优势，将重要设备数据进行空间描绘，显示出每槽上、下层出水以及线圈的温度，如图4所示，运行人员可直观对比和判断故障的槽位，根据空间位置得出相邻部位温度是否合理的初步判断结论，及时采取技术措施消除故障或异常，避免事故发生时技术分析过程滞后的分析造成扩大事故。对于重要部件有三维显示如线棒、铁芯，以便工作人员直观看到重要部件的形状，图5所示为线棒的模型。用不同颜色直观显示设备的设备运行情况，测点显示情况。在设定了报警值和预报警值后，可以在测点列表中显示测点的报警情况，为工作人员提供关异常注重点。