[發明專利]一種水輪發電機定子鐵芯疊片松動故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010480810.7
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111551853B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 邢志江;吳明波;楊昶宇;孫衛;王江;張興明;禹躍美;郗發剛;張宏
• 申請（專利權）人: 華能瀾滄江水電股份有限公司
• 主分類號: G01R31/34
• 分類號: G01R31/34;G01K1/02;H02K1/12
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;蔣文睿

1.一種水輪發電機定子鐵芯疊片松動故障檢測方法，其特征在于包括下列步驟：

(1)設定水輪發電機組定子鐵芯各部位的正常溫度值T_z、定子鐵芯最高溫度報警值T_a、定子鐵芯各部位的正常垂直極頻振動幅值A_z、定子鐵芯垂直極頻振動報警值A_a；

(2)通過水輪發電機組現有的溫度傳感器、有功功率變送器、電流變送器和振動傳感器及其相連的計算機和狀態檢測系統，獲取發電機組定子各部位鐵芯溫度值T_i、發電機有功功率、發電機勵磁電流、定子鐵芯各部位垂直極頻振動幅值；

(3)根據步驟(2)獲取的定子鐵芯各部位溫度值T_i，找出定子鐵芯的最高溫度值T_max；

(4)根據步驟(2)獲取的定子鐵芯各部位垂直極頻振動幅值A_i，按下式計算出定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值A_t：

式中，A_t表示定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值，A_i表示對應部位的定子鐵芯垂直極頻振動幅值；

(5)以步驟(3)找到的定子鐵芯的最高溫度值T_max、和步驟(2)獲取的發電機有功功率和發電機勵磁電流，建立數學模型，利用計算機及現有mallat小波算法和PCA數據主成分分析方法得出定子鐵芯當前最高溫度值T_g；

(6)以步驟(2)獲取的發電機有功功率及發電機勵磁電流、和步驟(4)的鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值，建立數學模型，利用計算機及現有mallat小波算法和PCA數據主成分分析方法得出定子鐵芯當前垂直極頻振動幅值的合成值A；

(7)根據步驟(5)的定子鐵芯當前最高溫度值T_g，按下式計算過去180天的定子鐵芯最高溫度平均值

式中，T_gn為過去180天的日平均定子鐵芯最高溫度值；

(8)根據步驟(6)的定子鐵芯當前垂直極頻振動幅值的合成值A，按下式計算過去180天的定子鐵芯垂直極頻振動幅值的平均值

式中，A_n為過去180天的日平均垂直極頻振動幅值的合成值；

(9)根據步驟(5)的定子鐵芯當前最高溫度值T_g、和步驟(7)的過去180天的定子鐵芯最高溫度平均值按下式計算定子鐵芯最高溫度緩變量△T：

(10)根據步驟(6)的定子鐵芯當前垂直極頻振動幅值的合成值A、和步驟(8)的過去180天的定子鐵芯垂直極頻振動幅值合成值得平均值計算定子鐵芯垂直極頻振動緩變量△A：

(11)根據步驟(5)的定子鐵芯的當前最高溫度值T_g、和步驟(9)的緩變量△T，計算定子鐵芯最高溫度的一級報警預測值T_p1、二級報警預測值T_p2：

T_p1＝T_g+ΔT·D₁；

T_p2＝T_g+ΔT·D₂；

其中D₁、D₂為設定的提前報警天數，D₂＜D₁；

(12)根據步驟(6)的定子鐵芯的當前垂直極頻振動幅值的合成值A、和步驟(10)的緩變量△A，計算定子鐵芯垂直極頻振動的一級報警預測值A_p1、二級報警預測值A_p2：

A_p1＝A+ΔA·D₁；

A_p2＝A+ΔA·D₂；

其中D₁、D₂為設定的提前報警天數，D₂＜D₁；

(13)根據步驟(11)的定子鐵芯最高溫度的一級報警預測值、二級報警預測值，和步驟(12)的定子鐵芯垂直極頻振動的一級報警預測值、二級報警預測值，再通過計算機對定子鐵芯垂直振動幅值進行傅里葉變換，計算出定子鐵芯垂直極頻振動相位，以確定定子鐵芯疊片松動方位；

傅里葉展開信號函數：

振動相位：

式中：a₀、a_n、b_n為傅里葉系數；

(14)根據步驟(2)-(13)的數據與步驟(1)的設定數據進行下列比較：

由步驟(5)的定子鐵芯最高溫度值T_g＞設定的定子鐵芯正常溫度值T_z；

由步驟(6)的定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值A＞設定的正常定子鐵芯垂直極頻振動幅值A_z；

以定子鐵芯最高溫度值、定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值為縱坐標，時間為橫坐標，繪制曲線，觀察數據變化趨勢；

由步驟(11)的定子鐵芯最高溫度一級報警預測值T_p1＞設定的定子鐵芯設定最高溫度報警值T_a；

由步驟(12)的定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值一級報警預測值A_p1＞設定的定子鐵芯垂直極頻振動報警幅值A_a；

檢測出定子鐵芯疊片輕微松動故障，維護人員擇機對發電機定子疊片的拉緊力或壓緊密度進行檢查、緊固，并對發電機室及周圍環境油污情況進行檢查；

由步驟(11)的定子鐵芯最高溫度二級報警預測值T_p2＞設定的定子鐵芯設定最高溫度報警值T_a；

由步驟(12)獲取的定子鐵芯垂直極頻振動幅值的合成值二級報警預測值A_p2＞設定的定子鐵芯垂直極頻振動報警幅值A_a；

檢測出定子鐵芯疊片重度松動故障，制定檢修、處理計劃及措施，對發電機定子鐵芯疊片進行處理。