Система "REMM" - наблюдение и диагностика на техническото състояние на големи електрически машини

Препис

1 Система "REMM" - мониторинг и диагностика на техническото състояние на големи електрически машини 1. Общо описание на системата За наблюдение на състоянието на изолацията на намотката на статора, методът за наблюдение и анализ на частични разряди, възникващи в изолацията на най-ранните етапи на развитие на дефекти. Този метод се използва с работно напрежение на статора от 4 kV и повече. Фигурата показва възможен вариант на схемата за измерване на частични разряди в статора на електрическа машина. Като цяло тази схема за измерване на PD използва 10 сигнала, получени от 8 първични сензора от три типа. Това са 6 съединителни кондензатора, един DRTD-3 сензор за наблюдение на частични разряди в жлебове и един RFCT-4 сензор за наблюдение на частични разреждания в заземителния проводник на кабелния щит за високо напрежение. С помощта на три съединителни кондензатора, свързани към входните клеми на намотката на статора, се записват импулси за частично разреждане, възникнали в онази част от намотката, която е „в съседство“ с входните клеми. Три допълнителни съединителни кондензатора, монтирани на противоположния край на кабела, са проектирани да "разглобяват" импулси на смущения, вход 1 Мониторинг на частично разреждане в намотката на статора 2 Изолация и присъствие на късо съединение 2 в намотката на ротора 3 Мониторинг на въздушната междина между ротор и статор 4 Мониторинг на вибрациите на магнитната верига на статора 5 Мониторинг на вибрациите на роторните лагери 6 7 Мониторинг на асиметрията на машината чрез ток и мощностни спектри Мониторинг на технологичните параметри на машините Системата за мониторинг "REMM" (Rotation Electrical Machine Monitor) е предназначена за стационарно наблюдение на параметрите на състоянието на турбо и хидрогенератори, големи електрически двигатели с променлив ток. Всички диагностични инструменти, внедрени в системата, работят в режим "on-line", тоест не изискват спиране на електрическата машина. Пълният набор от методи за управление, внедрени в системата REMM, е показан на фигурата като функционални блокове. В зависимост от вида, мощността и технологичното значение на наблюдаваната електрическа машина, наборът от диагностични методи, използвани в системата "REMM", може да варира. 2. Методи за диагностика на състоянието на генератори и двигатели, внедрени в системата "REMM" Използвайки хардуера и софтуера на системата "REMM", техническото състояние на генераторите и електродвигателите се оценява по сложен начин. В този случай се използват няколко различни метода за наблюдение на състоянието на подсистемите на ЕМ, взаимно допълващи се. Наблюдение на състоянието на изолация на намотката на статора на електрическа машина

2 DRTD-3 A B C CC CC CC RFCT-5 CC CC CC Схема за инсталиране на сензори за частично разреждане за наблюдение на изолацията на статора на електрически двигател. 1, 60 0,40 0,20 0,00 N 1 1 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 SN 16,0 18,0 20, 0 22,0 от външната част на енергийната система. Това използва метода "време на пристигане". Ако подходящата кабелна линия е дълга или под формата на шина, тогава "вторият комплект" кондензатори може да бъде пропуснат. За да се увеличи надеждността на измерванията в диаграмата на фигурата, се използва триканален сензор DRTD-3. Той е включен в отворената верига на съпротивителните термометри и е монтиран вътре или до клемната кутия на съпротивителните термометри на корпуса на двигателя. Такива сензори могат да бъдат монтирани от един до четири, в зависимост от броя на термичните съпротивления. Инсталирането на такива сензори е необходимо, тъй като кондензаторите сами, монтирани на външните клеми за навиване, не са достатъчни за наблюдение на изолацията на цялата намотка. Ако PD импулс се появи "далеч" от входните клеми, той може напълно да се овлажни в намотката, без да достигне входните клеми. Всички PD сензори, показани на схемата, са произведени от Vibro-Center. В зависимост от вида на оборудването, което се наблюдава, комплектът от първични сензори може да се регулира.Мониторинг на изолационното състояние на ротора на електрическа машина.Методът се използва за анализ на състоянието на роторните намотки на синхронни електрически машини. За да се определи състоянието на изолацията на намотката на ротора и да се определи наличието на късо съединения, се наблюдава електромагнитното поле в междина на генератора. За да илюстрира този метод, фигурата показва графика на разпределението на индукцията на електромагнитното поле в процепа на турбинния генератор. Поради факта, че сензорът на полето е монтиран директно в процепа, пулсацията на полето поради назъбената структура на ротора е ясно видима на графиката. Ако на тази графика се появят изкривявания на полето в областта на един зъб или един участък от намотката на ротора, това обикновено показва нарушение на изолацията на жлеба или наличие на късо завъртане на завоите в участъка на намотката.

3 От голямо значение за диагностиката е анализът на разпределението на електромагнитното поле в процепа при промяна на натоварването на електрическата машина. В този случай е възможно допълнително да се диагностицират редица дефекти в роторната намотка на синхронна машина. Наблюдението на състоянието на роторната намотка на асинхронни машини (определяне наличието на изгорели пръти на късо съединената роторна клетка) се извършва въз основа на анализа на спектралния състав на консумираната от електродвигателя мощност от мрежата . Този метод е описан по-долу в раздела Мониторинг на въздушната междина на електрическа машина Въздушната междина се измерва с помощта на капацитивни сензори, монтирани на вътрешната повърхност на статора на електрическа машина. За повечето електрически машини, с изключение на големите хидрогенератори, е достатъчно да се монтират не повече от 4 такива сензора. Непрекъснатото наблюдение на промените във въздушната междина и следователно на деформацията на ротора позволява ранно откриване на отслабване в ротора, взаимни измествания на ротора и статора и редица други дефекти Наблюдение на вибрациите на статорния пакет от статор Едно от важни причини, водещи до влошаване на техническото състояние на статора на електрическа машина, е повишената мобилност на отделни пакети от магнитната верига. Поради това изолацията се изтрива както в магнитната верига, така и в изолацията на прореза на намотката. Ако се наблюдава вибрацията на магнитната верига на статора, тогава нарушаването на механичната цялост може да бъде установено достатъчно надеждно. Това се проявява в спектъра на вибрационния сигнал чрез увеличаване на броя и амплитудата на висшите хармоници, кратни на честотата на електромагнитната сила, равна на 100 (120 в САЩ) херца. Тези хармоници се срещат в специфични честотни диапазони, които се различават за различните видове и конструкции на електрически машини. Системата "REMM" анализира вибрационни сигнали от три сензора, монтирани на крайния и средния пакет на магнитната верига. Увеличаването на амплитудата на висшите хармоници винаги показва повишена подвижност на статорните елементи един спрямо друг Наблюдение на вибрационното състояние на лагерните възли на електрическа машина Определянето на техническото състояние на лагерните възли се извършва въз основа на измерване и анализиране на сигнали от вибрационни сензори, монтирани на опори на лагери. Техниката на такъв контрол и анализ на получените сигнали е добре известна и не се нуждае от обяснение. В допълнение към защитата на електрическа машина чрез ниво на вибрации, диагностициране на дефекти чрез вибрационни спектри, системата REMM има способността да извършва балансираща работа въз основа на информация, получена от инсталирани сензори Мониторинг на електромагнитната асиметрия на ротора и статора на електрическа машина Наблюдение на наличие на електромагнитна асиметрия въз основа на спектрален анализ на консумираната (изходна) мощност на електрическата машина. Методът за неговото изпълнение е много прост чрез анализ на графиките на спектралната плътност на съответните параметри. В този случай е важно да се получат такива спектри с много висока честотна разделителна способност.

4 Този метод се използва все по-често за управление на електрически машини, особено асинхронни. При минимални разходи ви позволява да контролирате състоянието на клетката на ротора и някои от механичните структурни дефекти, които са най-често срещани в практиката на експлоатация. Такива дефекти включват износване (наличие на дефекти) на търкалящите лагери, дисбаланс, частично несъосност, дефекти при монтажа. Този метод е полезен и за големи електрически машини с различен дизайн. С негова помощ е възможно доста ефективно да се идентифицират електромагнитни асиметрии от различен произход Мониторинг на технологичните параметри на електрическа машина По време на работа системата REMM следи основните технологични параметри на електрическа машина. Регистриращ аварийни ситуации, вграден в системата, позволява да се регистрират, за по-нататъшен анализ, всички преходни процеси. Продължителността на една непрекъсната регистрация е до 5 минути. Общото количество памет за съхранение ви позволява да съхранявате информация за два часа преходни процеси, с последващо автоматично пренаписване. Необходимостта да се използват различни диагностични методи за параметрите на електрическа машина. Таблицата по-долу се опитва да систематизира необходимостта от използване на определени диагностични методи за контрол на параметрите на електрическите машини. За основа се приема условната мощност на машината, което е вярно в повечето случаи. Диагностичен метод Мощност на машината 1 Мониторинг на PD в намотката на статора 2 Мониторинг на изолацията и късо съединение в ротора 3 Мониторинг на стойността на въздушната междина 4 Мониторинг на вибрациите на магнитната верига на статора 5 Мониторинг на вибрациите на роторните лагери 6 Мониторинг на мощността и текущи спектри 7 Мониторинг на технологични параметри Някои редове от тази таблица са противоречиви, например кога да се използва система за мониторинг на параметри. Вярваме обаче, че тази таблица ще бъде полезна за потребителите при избора на конфигурация на диагностична система за електрически машини. 3. Техническо описание на системата "REMM" Използвайки хардуера и софтуера на системата "REMM", техническото състояние на генераторите и електрическите двигатели се оценява по сложен начин. В същото време се използват няколко различни метода за наблюдение на състоянието на ЕМ подсистемите, взаимно допълващи се взаимно. Модули на системата "REMM". Разработената модулна структура на системата "REMM" улеснява избора на необходимата конфигурация на системата за наблюдение, която осигурява за всяка електрическа машина оптималното съотношение на параметрите цена - свойства.

5 Всички модули на системата "REMM" имат еднакви размери и са монтирани на обща DIN шина. Вътрешната шина на системата се използва за комбиниране на модулите. Комплектът модули е инсталиран в заграждението. В максималната конфигурация системата "REMM" е сглобена от модули от 5 типа: "M0" Универсално захранване. "M1" Основен модул на системата за наблюдение, контрол до 20 технологични параметри. "M2" Регистратор на аварийни процеси, 14 аналогови и 12 цифрови параметъра. PD модул за управление "M3", до 15 сензора от различен тип. Модул за контрол на вибрациите "M4" - 6 канала, аксиално изместване на ротора, фазов маркер. Ако е необходимо, системата "REMM" може да бъде допълнена с модул "M5", предназначен за наблюдение на температурата на намотките на статора и стоманата. Това се прави, когато системата REMM се доставя на нови електрически машини. Информацията, събрана и анализирана от системата REMM, се интегрира лесно във всяка система ACS-TP от по-високо ниво, която вече е на разположение на клиента, като използва набор от вградени интерфейси Софтуер, включен в доставката на системата REMM Доставката на системата REMM включва два софтуерни пакета: "REMM-Monitor" - информационна система за експлоатационен персонал. Оценката на състоянието на всички системи на електрическа машина се извършва с помощта на "светофари" на държавата. "REMM-SKI" - диагностичен софтуер и специални функции. Използва се от диагностичния персонал Първични сензори на системата "REMM" Таблицата, като пример, показва списък на първичните сензори на системата "REMM", монтирани на турбинен генератор. Име на сензора Предназначение 1 Датчик за стойността на въздушната междина 2 Датчик за стойността на въздушната междина 3 Датчик за стойността на въздушната междина 4 Датчик за стойността на въздушната междина 5 Сензор за електромагнитна индукция в междина 6 Датчик за вибрация на статора в секция 1 7 Датчик за вибрация на статора в секция 2 3 9 Сензор за напрежение на фаза „A” на намотката на статора 10 Сензор за ток на фаза „A” на намотката на статора 11 Сензор за напрежение на фаза „B” на намотката на статора 12 Сензор за ток на фаза „B” на намотката на статора 13 Сензор за напрежение на фаза “C” на намотката на статора 14 Датчик на тока на фаза “C” намотка на статора Наблюдение на пролуката Наблюдение на намотката на ротора Мониторинг на мобилността на намотката на статора Електромагнитна асиметрия на електрическа машина

6 15 Сензор за напрежение на ротора 16 Сензор за ток на намотката на ротора 17 Свързващ кондензатор CC-20 във фаза „A” 18 Свързващ кондензатор CC-20 във фаза „B” 19 Свързващ кондензатор CC-20 във фаза „C” 20 Сензор за частичен разряд DRTD- 3 във фаза "A" 21 Датчик за частичен разряд DRTD-3 във фаза "B" 22 PD сензор DRTD-3 във фаза "C" 23 Датчик за частичен разряд RFCT-4 24 Датчик за вибрация на лагер "1B" 25 Датчик за вибрация на лагер "1P" 26 Сензор за вибрация на лагер "1O" 27 Сензор за вибрация на лагер "2B" 28 Сензор за вибрация на лагер "2P" 29 Сензор за вибрация на лагер "2O" 30 Сензор за аксиално изместване на ротора 31 Сензор синхронизиране на измерванията с ротора Контрол на технологичните параметри (плюс към параметри на статора) Контрол на изолацията на намотката на статора Мониторинг на вибрациите на лагерите M2 M3 M4 В този списък има общо 31 сензора. С помощта на такъв брой сензори е възможно надеждно да се следи техническото състояние на голяма електрическа машина.