大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统的制作方法

本发明涉及发电机定子诊断，具体为大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统。

背景技术：

1、发电机定子端部是发电机安全运行的最薄弱部位，如何防止运行中定子端部产生故障，已经引起世界范围内制造、运行以及相关科研部门的重视。发电机正常运行时定子绕组端部存在100hz的椭圆型电磁振动。若整体存在100hz椭圆振动模态时，端部将产生强烈共振，其振幅接近正常运行时振幅的十倍，这是引起定子绝缘磨损、结构松动、线棒股线疲劳断裂或漏水，最终导致绝缘击穿或相间短路等恶性事故的主要原因。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，就难以完全避免突然事故的发生。为此研发加装绕组端部振动在线监测是最经济有效的解决方法，同时产生此类异常定子绕组端部振动的原因是综合性的，与机组的运行状态也密切相关，因此单纯考虑椭圆振动并不全面，易忽略掉产生异常振动的其他因素，为此实现对端部及其相关参数进行全面综合考察分析，诊断出导致异常振动的真实原因，在定子绕组端部振动监测系统中融合有针对性的智能化检修诊断，构建定子绕组端部振动智能检修诊断系统，实现对定子绕组端部振动以及相关部件异常振动的智能检修诊断，确定异常原因，定位故障部位，给出检修指导。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，以解决上述背景技术中所提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，包括数据采集模块、仿真数据分析模块、分析数据模块、仿真模型建立模块、监控仿真模型参数模块、计算模型分析对比模块；

3、所述数据采集模块用于搜集国内外相关数据以及1#机自运行以来的实时数据，其中1#机的实时数据包括设备运行数据、检修数据和设备数据，并进行数据预处理，预处理包括设备运行数据、检修数据和设备数据检索基础数据预处理过程；

4、所述仿真数据分析模块用于对预处理后的数据进行分析对比，并获取对比数据；

5、所述分析数据模块用于将获取的对比数据进行筛选，以此来获取有用的数据，有用的数据包括2#机的设计数据；

6、所述仿真模型建立模块用于依据2#机的设计数据通过大数据三维建模系统构建2#机的三维立体标准仿真模型；

7、所述监控仿真模型参数用于监控仿真模型2#机定子绕组端部的振动形式，以及绕组端部振动与发电机其他部件振动的相关性，并提取2#机定子绕组端部对应的振动参数信息；

8、所述计算模型分析对比模块用于依据从2#机定子绕组端部获取的振动参数信息，找出主要部件对固有频率的影响，并对1#机定子绕组端部的实时振动参数信息以及历史振动参数信息进行对比，获取1#机和2#机的振动参数误差，并根据振动误差系数分析1#机定子端部振动的评估预测系数，将评估预测系数与评估系数阈值比对分析，通过对比分析并判断1#机定子端部振动为正常或异常，计算模型分析对比模块也用于接收数据采集模块传输的1#机定子绕组端部的实时振动参数。

9、优选的，所述找出主要部件对固有频率的影响，通过对单件结构进行振动测试推算出来的。通过该仿真模型进行固有频率和振型分析，结合#机自运行以往的数据，可找出主要部件对定子绕组端部系统固有频率的影响程度。

10、优选的，所述1#机实时数据是通过安装在定子端部的振动传感器进行监测的，振动传感器通过将振动参数传输至计算模型分析对比模块进行实时监测对比。

11、优选的，所述振动传感器选用光纤振动传感器，采用光学原理和光纤材料的传感器可以抵御高电压、强电磁干扰，并且能够在高度爆炸性气体等恶劣电气环境下稳定使用；发电机定子绕组端部监测环境非常恶劣，目前300mw及以上容量的发电机绕组工作电压达20kv左右，电流1万安培以上，因此是一个高电压、强交变电磁场的特殊环境。采用常规的压电、磁电式振动传感器在强电磁场的作用下，可能产生放电，并且引起磁场分布的变化，干扰自身的工作。含铁磁性材料的传感器本身还存在剧烈的电磁振动和涡流发热，会对线棒绝缘形成严重威胁，降低了发电机安全运行的可靠性，增加了事故的隐患，因此在发电机定子端部慎用含有金属结构的振动传感器。

12、优选的，所述判断1#机定子端部振动为正常或异常，1#机定子端部振动数据小于1#机定子端部振动数据阈值对应的时段标记为正常时段；1#机定子端部振动数据大于或等于1#机定子端部振动数据阈值对应的时段标记为异常时段。

13、优选的，所述对1#机定子绕组端部的实时振动参数信息以及历史振动参数信息进行对比，对可能发生的故障进行预测，提前预警，提醒运行及维护人员及时采取措施；对已发生的故障进行快速诊断并提供处理方案，辅助运行及维护人员快速、准确地定位设备故障部位及原因，并且在最短的时间内做出正确的处理，实现对机组相关运行状态的实时监测。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明申请通过1#机以往的机组数据，建立2#机仿真模型，并且通过2#机仿真模型进行1#机定子端部振动的仿真模拟，得出2#机定子端部振动的参数，并通过将该参数与1#机定子端部振动的实时数据进行对比分析，以此判断出1#机定子端部的振动是否异常，实现快速诊断出定子端部的异常，方便人员及时采取措施。

技术特征：

1.大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：包括数据采集模块、仿真数据分析模块、分析数据模块、仿真模型建立模块、监控仿真模型参数模块、计算模型分析对比模块；

2.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：所述找出主要部件对固有频率的影响，通过对单件结构进行振动测试推算出来的。通过该仿真模型进行固有频率和振型分析，结合#机自运行以往的数据，可找出主要部件对定子绕组端部系统固有频率的影响程度。

3.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：所述1#机实时数据是通过安装在定子端部的振动传感器进行监测的，振动传感器通过将振动参数传输至计算模型分析对比模块进行实时监测对比。

4.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：所述振动传感器选用光纤振动传感器，采用光学原理和光纤材料的传感器可以抵御高电压、强电磁干扰，并且能够在高度爆炸性气体等恶劣电气环境下稳定使用；发电机定子绕组端部监测环境非常恶劣，目前300mw及以上容量的发电机绕组工作电压达20kv左右，电流1万安培以上，因此是一个高电压、强交变电磁场的特殊环境。采用常规的压电、磁电式振动传感器在强电磁场的作用下，可能产生放电，并且引起磁场分布的变化，干扰自身的工作。含铁磁性材料的传感器本身还存在剧烈的电磁振动和涡流发热，会对线棒绝缘形成严重威胁，降低了发电机安全运行的可靠性，增加了事故的隐患，因此在发电机定子端部慎用含有金属结构的振动传感器。

5.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：所述判断1#机定子端部振动为正常或异常，1#机定子端部振动数据小于1#机定子端部振动数据阈值对应的时段标记为正常时段；1#机定子端部振动数据大于或等于1#机定子端部振动数据阈值对应的时段标记为异常时段。

6.根据权利要求1所述的大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，其特征在于：所述对1#机定子绕组端部的实时振动参数信息以及历史振动参数信息进行对比，对可能发生的故障进行预测，提前预警，提醒运行及维护人员及时采取措施；对已发生的故障进行快速诊断并提供处理方案，辅助运行及维护人员快速、准确地定位设备故障部位及原因，并且在最短的时间内做出正确的处理，实现对机组相关运行状态的实时监测。

技术总结
本发明属于发电机定子诊断技术领域，具体公开了大型汽轮发电机定子端部振动智能检修诊断系统，包括数据采集模块、仿真数据分析模块、分析数据模块、仿真模型建立模块、监控仿真模型参数模块、计算模型分析对比模块；所述数据采集模块用于搜集国内外相关数据以及1#机自运行以来的实时数据；所述仿真数据分析模块用于对预处理后的数据进行分析对比；所述分析数据模块用于将获取的对比数据进行筛选；所述仿真模型建立模块用于依据2#机的设计数据通过大数据三维建模系统构建2#机的三维立体标准仿真模型；所述监控仿真模型参数用于监控仿真模型2#机定子绕组端部的振动形式；所述计算模型分析对比模块用于对比1#机和2#机定子绕组端部的振动参数。

技术研发人员：赵则飞,松建飞,张永密,朱昌煜,陈龙,赵磊,潘龙飞,王宝键,刘志勇,张明泽
受保护的技术使用者：华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16