《大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)規(guī)范》編制說明

《大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)規(guī)范》編制說明1《大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)規(guī)范》編制說明電力供應(yīng)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)能源供應(yīng)，直接關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。電力能源供應(yīng)充沛有助于工業(yè)企業(yè)擴(kuò)大再生產(chǎn)，能夠拉動國民經(jīng)濟(jì)增長；國民經(jīng)濟(jì)的增長也會進(jìn)一步帶動居民和企業(yè)的生活、生產(chǎn)用電需求。隨著我國的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，人們對電能的需求越來越大，電力行業(yè)的發(fā)展越來越迅速，我國的電廠也進(jìn)入了快速的建設(shè)階段。電廠快速發(fā)展，從一定程度上滿足了人們的用電需求。但國家電網(wǎng)的架設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大以及相關(guān)配套技術(shù)水平的不斷提升，電路架設(shè)的復(fù)雜性也隨之增加，導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)部的安全管理發(fā)電機(jī)作為電網(wǎng)體系的核心構(gòu)成部分，其連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行對電網(wǎng)電力生產(chǎn)至關(guān)重要。對發(fā)電機(jī)而言，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵磁系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)核心部件，是保障其連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和電網(wǎng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)切入點(diǎn)。勵磁系統(tǒng)能否正常工作直接決定發(fā)電機(jī)組能否安全穩(wěn)定運(yùn)行以及電廠能否穩(wěn)定輸出電力。作為勵磁系統(tǒng)重要組成部分的勵磁碳刷和集電環(huán)，其工作狀況的好壞將直接影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。通過對發(fā)電機(jī)運(yùn)行故障的統(tǒng)計與分析，可以發(fā)現(xiàn)：由整流單元、勵磁碳刷、集電環(huán)造成的故障次數(shù)較多，均屬多發(fā)性故障。故障的類型主要包括1）碳刷跳動故障，引起原因有碳刷壓緊力不當(dāng)，轉(zhuǎn)軸偏心、松動集電環(huán)橢圓度超標(biāo)、集電環(huán)表面不平整、光滑等。（2）勵磁電流分布不均，產(chǎn)生原因較多，如碳刷質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、不同廠家的碳刷混用、恒壓彈簧壓力過小或壓力不均、碳刷與刷辮或滑環(huán)的接觸出現(xiàn)問題等。此外，電力電纜和電纜接頭因其分布廣泛、線路高度集中且長期運(yùn)行，電氣設(shè)備過載、過熱、短路的火災(zāi)隱患較多，具有易燃性和著火后的蔓延性，事故發(fā)生頻率為了提高系統(tǒng)可靠性和安全性，電網(wǎng)迫切需要建立一套故障診斷與預(yù)警智能系統(tǒng)來監(jiān)測發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)并提前預(yù)知且發(fā)現(xiàn)運(yùn)行故障隱患，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警，提高發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性，減少運(yùn)行成本和維修費(fèi)用。目前，能源企業(yè)大多根據(jù)各自情況采用不同的發(fā)電機(jī)故障診斷與預(yù)警設(shè)備對發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測。但業(yè)內(nèi)對各技術(shù)路線缺乏較為充足的歸納與劃分，造成企業(yè)選擇發(fā)電機(jī)故障診斷與預(yù)警設(shè)備時僅能靠自己調(diào)研市場，容易走彎路或?qū)е录夹g(shù)不能完全匹配自己的需求。因此迫切需要對大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)進(jìn)行規(guī)范化，出臺相關(guān)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，指22、參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)性、適用性和可操作根據(jù)《中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，經(jīng)中國國際科技促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會及相關(guān)專家技術(shù)審核，批準(zhǔn)《大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定計劃，計劃編號為：CI2023233。本標(biāo)準(zhǔn)由西（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是西南大學(xué)，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文檔起草及相關(guān)文件的編制等。東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)有限公司、重慶勤智科技有限公司、重慶匯智能源有限公司、國家電投集團(tuán)重慶白鶴電力有限公司、重慶大學(xué)參與起草，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)中重要技術(shù)點(diǎn)的研究和建議，并（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過程及相關(guān)工作計劃項目立項前，標(biāo)準(zhǔn)編制小組查閱、研讀相關(guān)國內(nèi)外文獻(xiàn)，廣泛搜集大型發(fā)電機(jī)非侵入式實(shí)時故障診斷與預(yù)警技術(shù)相關(guān)的材料。同時，多次與發(fā)電機(jī)故障診斷與預(yù)警相關(guān)行業(yè)人團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項通知公示后，標(biāo)準(zhǔn)編制小組首先組織了標(biāo)注制定工作會議，各編寫人員根據(jù)工作計劃分工和編寫要求開展了相關(guān)工作。在標(biāo)準(zhǔn)起草期間，編制小組主編單位及參3編單位組織了數(shù)次內(nèi)部研討會和專家咨詢會，經(jīng)過多次修改，于2023年8月完成了標(biāo)準(zhǔn)初2023年8月初，標(biāo)準(zhǔn)編制小組先后通過現(xiàn)場會議、電話、微信等多種形式征集行業(yè)專家相關(guān)意見和建議。針對征集的意見，標(biāo)準(zhǔn)編制小組召開了研討會，將收集到的意見進(jìn)行匯總處理分析，在充分吸納合理意見的基礎(chǔ)上，先后修改和完成標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，于2023年8月中旬根據(jù)在各單位反饋意見基礎(chǔ)上，形成了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿并由中國國際科技促進(jìn)會提交線的電流成正比，產(chǎn)生的磁場聚集在磁環(huán)內(nèi)，通過磁環(huán)氣在碳刷握把安裝的通道兩側(cè)都噴涂絕緣材料的金屬板，以兩塊金屬板、金屬板之間的介質(zhì)（碳刷及相鄰的空氣介質(zhì)）組成電容模型。因?yàn)樘妓榱己玫膶?dǎo)電介質(zhì)，當(dāng)碳刷磨損4后其長度發(fā)生變化，碳刷原來的部分位置變成了空氣介質(zhì)，對電容而言原來良好的導(dǎo)電介質(zhì)碳刷變成了絕緣的空氣介質(zhì)，其電容的大小將發(fā)生變化，外部監(jiān)測裝置可據(jù)此判定碳刷發(fā)電機(jī)監(jiān)測用在線取電系統(tǒng)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖3），包括用于從發(fā)電機(jī)的勵磁線路進(jìn)行取電的電流互感器、從發(fā)電機(jī)的勵磁碳刷取電的壓電取電模塊、從發(fā)電機(jī)碳刷進(jìn)行取電的溫差取電模塊、從發(fā)電機(jī)的手柄進(jìn)行振動取電的振動取電模塊、基于環(huán)境電場的電場取電模塊以及電源管理模塊。感應(yīng)取電模塊、壓電取電模塊、溫差取電模塊、振動取電模塊以及電場取電模塊的輸出端與電源管理模塊的輸入端連接，電源管理模塊將各取電模塊輸出的微弱電流進(jìn)行處理形成穩(wěn)定的直流電向負(fù)載供電，能夠從發(fā)電機(jī)工作過程中的振動、5對發(fā)電機(jī)的碳刷進(jìn)行編號，采集發(fā)電機(jī)碳刷的參數(shù)，其中，碳刷的參數(shù)包括電流、溫度、振動加速度以及長度。判斷發(fā)電機(jī)碳刷長度，如碳刷的長度小于或等于設(shè)定閾值，判定該碳刷為故障碳刷并需更換。剔除長度小于或等于設(shè)定閾值的發(fā)電機(jī)電刷后或者發(fā)電機(jī)各碳刷的長度均大于設(shè)定閾值，則對發(fā)電機(jī)的碳刷參數(shù)進(jìn)行分析，找出發(fā)電機(jī)碳刷中存在高故障風(fēng)險的碳刷。分別建立碳刷的電流、溫度以及振動加速度的隸屬度函數(shù)，并根據(jù)電流、溫度以及振動加速度的采樣值計算該三個參數(shù)的隸屬度值，通過該三個參數(shù)的隸屬度值計算目標(biāo)碳刷的故障程度，若故障程度大于設(shè)定的故障程度閾值，則判定目標(biāo)碳刷出現(xiàn)6發(fā)電機(jī)碳刷故障分析方法，包括將發(fā)電機(jī)的碳刷進(jìn)行編號，并定義各碳刷出現(xiàn)最大采并將最大采樣值次數(shù)的累加向量ZMax各元素值除以向量ZMax的累加之和得出各元素的比重；然后根據(jù)比重累加結(jié)果對碳刷故障分類；通過上述方法，能夠在發(fā)電機(jī)碳刷故障分析中準(zhǔn)確找出存在故障高風(fēng)險的碳刷，能夠大大簡化計算過程中，提高工作效率，并且能夠吸氣式電纜火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，包括氣體檢測單元，氣壓檢測單元，以及依次連接的空氣采集器、水氣分離器、檢測室和風(fēng)機(jī)，且空氣采集器與水氣分離器之間的連接管上分別設(shè)本申請利用空氣采集管將監(jiān)測點(diǎn)采集到的空氣依次輸送至檢測室，分析空氣中電纜過熱分解氣體的含量可以實(shí)時監(jiān)測采集點(diǎn)的電纜運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)過熱點(diǎn)精確定位。采用先把管道抽真空，然后打開需要采集點(diǎn)的電磁閥，采集口的氣體到進(jìn)入檢測室，檢測室氣壓升系統(tǒng)軟件界面應(yīng)在線實(shí)時監(jiān)控碳刷的溫度、剩余長度，具備系統(tǒng)設(shè)置、實(shí)時和歷史數(shù)據(jù)顯示及查詢、數(shù)據(jù)分析、異常報警和趨勢記錄查詢、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和界面組態(tài)等71)標(biāo)準(zhǔn)需要具有行業(yè)特點(diǎn)，指標(biāo)及其對應(yīng)的分析方法要積極參照采用國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)六、與有關(guān)法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系GB/T7409.3-2007《同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)大、中型同8NB/T20375-2016《核電廠安全重要熱電偶溫度計》NB/T20550-2019《壓水堆核電廠安全級數(shù)字化控制系統(tǒng)調(diào)