一种发电机气隙静态偏心故障方位及故障程度的检测方法_2

文档序号:9248578
,测点电压数据样本的获取方法为;在发电 机组装机调试完毕后且各项指标均趋于正常状态时,采用霍尔电压传感器测取定子圆周四 个垂直分布测点上感应线圈的电压信号数据各十组,将采集到的电压信号通过运算放大器 输入至采集仪,求解每十组电压数据有效值的平均值,然后将四个测点的电压有效值的平 均值相互比较,根据它们之间的大小关系判断静偏屯、故障的最小气隙所在方向,并利用故 障时各测点电压与正常情况下的测点电压的比值计算出相对静偏屯、值5
[0040] 上述几种情况分别代表了如下四种状态:
[0041] (1)四个测点电压相等且等于正常情况下所测电压,则发电机运行正常;
[0042] (2)四个测点任意两个相对测点电压相等且等于正常情况下所测电压,另外两个 测点电压分别为最大值和最小值,卯j为90°气隙静偏屯、故障,故障的最小气隙位于最大电 压值的测点处;
[0043] (3)四个测点任意两个相邻测点电压相等,另外两个相邻测点电压也相等但不等 于前两个测点的电压,正常情况下所测电压的大小介于该两组测点电压之间,则为45°气 隙静偏屯、故障,故障的最小气隙位于电压值较大的两个相等电压的测点中间;
[0044] (4)四个测点所测电压均不相等,则为0角气隙静偏屯、故障,故障的最小气隙位 于电压值最大的测点向电压值第二大测点转过一个0角方向(0° < 0 <45° )。
[0045]基于所测量得到的正常情况下电压值U。与存在静偏屯、情况下的电压值U,,利用测 点电压的比值来计算相对静偏屯、值5,。
[0046] 具体的计算过程为;首先利用动生电动势计算式Uu=Blv、磁感应强度计算式B= f(a,t)A(a)W及气隙磁导计算式A=Wc/gU),推导出正常情况下电压U。的恒等式 U"g=f(a,t)lvy。。再利用动生电动势计算式计算偏屯、故障下的测点电压,此时变化的仅 为气隙长度g(a)将正常情况下电压U。的恒等式Uug=f(a,t)lvy。^及关于定子机械 角a变化的气隙长度计算式g(a) =g[l-5sCOSa]代入后,可W得到利用偏屯、前后电压 比值求解相对静偏屯、值勺等式。最后代入各测点所对应的定子机械角a,就可W求出 相对静偏屯、值5
[0047]将上述计算过程应用于本发明所检测得到的四种静偏屯、情况,分别详细说明如 下:
[0048] 首先计算所测发电机在正常运行时的气隙磁势:
[0049]
[0050] 其中,Fr为主磁势,FS为电枢反应磁势,F1为合成磁势,《r=231fr为转子机械角 频率,ft为转子的机械频率,a为定子机械角度,iD为发电机内功角,并有;
[0化1]
(3)
[005引考虑气隙静偏心选择如图1所示的坐标系,W定转子最小气隙处为原点,则对应 的气隙径向长度和单位面积磁导为:
[005引
(4)
[0化4] 其中;g为平均气隙,Ss为相对静偏屯、值,A为单位面积气隙磁导,y。为真空磁 导率。
[(K)巧]正常情况下(图9-a),各测点电压Ui=U2=U3=U4=U。,则有;
[0056]
[0057] 由式妨的四个子式可联立得到下式:
[005引U0g=f(a,t)Ivy。 化)
[0059] 90°静偏屯、情况下(图9-b),W测点电压Ui>U2=U3>U4为例,各测点对应的 定子机械角分别为a1= 0°,a2= 270°,a3= 90。,a4= 180°,各测点的电压公式 如下:
[0060]
[0061] 在式(7)第1个子式和第4个子式的基础上,可得到对应静偏屯、故障程度Ss计 算公式如下:
[0062]
[006引 45°静偏屯、情况下(图9-C),W测点电压Ui=U2>U3=U4为例,各测点对应的 定子机械角分别为a1= 45°,a2= 315°,a3= 135°,a4= 225°,各测点的电压公 式如下:
[0064]
[0065] 在式(9)的基础上,对应的静偏屯、故障的故障程度5S由下式计算:
[0066]
[0067] 0角静偏屯、情况下(图9-d),W测点电压Ui>U2>U3>U4为例,各测点对应的 定子机械角分别为a 1=0,a 2=331 /化0,a 3= 31 /化0,a 4= 31 +目,各个测点对应 的电压如下:
[0068]
[0069] 将式(11)第1、第4子式中的一个与第2、第3子式中的一个进行两两组合相除, 约去5s,可得到四个对应的0计算公式,将该四个公式得到的0值进行相加后求均值,得 到0的最终表达式如下:
[0070]
[00川式(11)的每一个子式都能对应求取出一个5准,总共可得到四个5准,对其取 平均,得到对应的静偏屯、故障的故障程度由下式计算:
【主权项】
1. 一种发电机气隙静态偏心故障方位和故障程度的检测方法,其特征在于包括下述步 骤:1)通过霍尔电压传感器采集定子圆周四个垂直分布测点上感应线圈的电压信号,并将 其输出至采集仪;2)比较四个测点电压信号,确定静偏心故障方位。2. 根据权利要求1的检测方法,其特征在于在步骤1)中,将采集到的电压信号通过运 算放大器将输出电压稳定在采集仪的采集量程内。3. 根据权利要求1的检测方法,其特征在于在步骤2)中,静偏心故障方位的判断条件 为⑴四个测点电压相等且等于正常情况下电压,则发电机运行正常;(2)四个测点任意两 个相对测点电压相等且等于正常情况下所测电压,另外两个测点电压分别为最大值和最小 值,则为90°气隙静偏心故障,故障的最小气隙位于最大电压值的测点处;(3)四个测点任 意两个相邻测点电压相等,另外两个相邻测点电压也相等但不等于前两个测点的电压,正 常情况下所测电压的大小介于这两组测点电压之间,则为45°气隙静偏心故障,故障的最 小气隙位于电压值较大的两个相等电压的测点中间;(4)四个测点所测电压均不相等,则 为0角气隙静偏心故障,故障的最小气隙位于电压值最大的测点向电压值第二大测点转 过一个9角方向,0° < 9 < 45°。4. 根据权利要求3的检测方法,其特征在于定义正常运行时四个感应线圈的平均电压 为Utl,故障状态下四个测点的电压从高到低依次为A>U2>U3>U4,则0角采用下式进 行计算5. -种发电机气隙静态偏心故障程度的检测方法,其特征在于在权利要求1的基础 上,利用故障时各测点电压与正常情况下的测点电压的比值计算相对静偏心值Ss从而评 估故障程度。6. 根据权利要求5的检测方法,其特征在于在90°静偏心情况下,测点电压UU2 =U3>U4排序,则相对静偏心值Ss采用下式进行计算:7. 根据权利要求5的检测方法,其特征在于在45°静偏心情况下,测点电压U1=U2> U3=U4排序,则相对静偏心值Ss采用下式进行计算:8.根据权利要求5的检测方法,其特征在于0角静偏心情况下,测点电压UU2> U3>U4排序,则相对静偏心值Ss采用下式进行计算:
【专利摘要】本发明公开了一种发电机气隙静态偏心故障方位的检测方法,包括下述步骤:1)通过霍尔电压传感器采集定子圆周四个垂直分布测点上感应线圈的电压信号,并将其输出至采集仪;2)比较四个电压信号,确定静偏心故障方位和故障程度。本发明公开的技术方案能够简单、快捷、可靠地测定发电机内部气隙静偏心故障,弥补以转子振动特性为主的传统诊断技术的不足,便于发电机的维护和维修。
【IPC分类】G01R31/34
【公开号】CN104965175
【申请号】CN201510419276
【发明人】何玉灵, 邓玮琪, 刘会兰, 唐贵基
【申请人】华北电力大学(保定)
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月16日
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