EN9000振动在线监测保护系统在廖坊水电厂的应用
【摘 要】本文介绍了廖坊水电厂水轮发电机组振动在线监测保护系统的系统构成、测点布置及装置的功能应用。
【关键词】水轮发电机组；在线监测系统；摆动；摆度
1 引言
江西廖坊水电厂装有3台16.5MW灯泡贯流式水轮发电机组，在线监测分析系统采用北京英华达电力电子工程科技有限公司的EN9000系统平台。装置通过对发电机组的水轮机及发电机等设备运行状态进行在线监测，利用各种分析及诊断策略，提供在线监测、故障分析及诊断，实时掌握机组的运行状况，为机组安全稳定运行及设备检修维护提供技术支持。
2 系统构成
在线监测保护系统网络采用分层分布式结构，各机组主机（TSI）通过局域网联接与上位机系统（TDM+ES）通信数据服务器相连实现数据通信。同时，电厂还配置了硬件防火墙安装于数据服务器与web服务器之间，在硬件上采取物理隔离措施，在软件上采用访问控制、应用代理技术实现链路层、网络层、应用层的隔离。通过web服务器，在线监测保护系统可以实现将数据传输到远程诊断中心，实现Intemet的机组远程在线分析诊断。
系统设备网络布置图见图1。
图1 系统设备网络布置图
3 测点布置
3.1 键相测点
灯泡贯流式机组的大轴一般都有保护轴套，通常在轴套处切割出一个开口，选择光滑的表面上贴一块材料为45#钢的键相块作为键相点，键相块的厚度应小于轴套到大轴的间隙，避免在运转中键相块与轴套碰磨。键相测点位置通常选择在与厂房坐标X、Y一致的方向上。
3.2 振动测点
振动测点一般选择靠近大轴侧的测量点，测点都应选择在振动最大的部位。传感器尽量安装在便于维护、拆卸的位置。 径向振动测点宜尽量靠近传递径向力的主部件或零件上；固定支持部件的垂直振动测点应尽量靠近机组的旋转中心。
3.3 摆度测点
大轴摆度安装在靠近导轴承处测量，尽量使各测量平面与厂房坐标X、Y一致的方向上安装传感器。测量相对振动时，传感器装在轴承或轴承支撑部件上；测量绝对振动时，传感器装在以基础为支点的专门支架上。
除上述测点外，同时，为了使振动摆度监测系统发挥更大作用，系统还需引入有功功率、无功功率、励磁电流、励磁电压、导叶开度、桨叶开度、水头、轴承温度等参数的4～20mA快变模拟量信号和发电机出口开关、励磁开关等接点信号。
4 系统功能
EN9000振动在线监测保护系统可自动连续地采集与设备安全有关的主要状态参数，包括键相/转速、轴振、瓦振、摆度、轴位移、胀差、偏心和其它过程量（如温度、压力、负荷等），为设备提供可靠的保护，并可以对设备故障进行分析和诊断。
EN9000硬件系统采用模块化的结构，各子模块均支持热插拔，配置灵活，组态方便，扩展性强，因此能适应多种现场监控的要求。EN9000的主机（TSI）和上位机软件系统（TDM+ES）均具有良好的用户界面，使用方便。上位机软件系统还可以同时和多个EN9000的主机通讯，并可以通过Internet方便地组成远程监测诊断中心。
4.1 实时监测
系统具有对机组振动、摆度、压力脉动等数据实时采集，在数据采集站液晶显示器和上位机显示器上以结构示意图、棒图、数据表格、数字、曲线等形式实时动态显示所监测的数据和状态。通过系统配置的模拟量输出模块，将所有监测的振动摆度值转成对应的4～20mA模拟量信号供电厂LCU使用。
当振动摆度测量值超过报警定值时，液晶显示器上以颜色加以明显提示。通过系统配置的继电器输出模块，输出无源接点信号至电厂LCU和上位机微机监控画面中显示报警。
4.2 数据管理
系统根据机组运行状态的变化形成不同的数据库：实时数据库、历史数据库、开停机数据库、事件数据库、试验数据库和备份数据库。
（1）实时数据库存储机组当前的所有数据，供实时监测使用。
（2）历史数据库用来存储机组正常运行的数据，供分析机组长期运行后机
组的状态变化。
（3）开停机数据库用来存储开停机过程数据，供分析机组开停机过程的状态变化。
（4）事件数据库记录最新1000次监测参数出现异常时（参数越线报警）前后30分钟的详细数据，可用于对事故前后的参数进行追忆和回放。
（5）试验数据库用来存储机组试验数据。
（6）备份数据库用来存储用户备份数据。
4.3 稳态数据分析
稳态数据记录了机组在各个不同运行工况下稳定运行时机组的所有状态数据，通过对数据的分析，可以了解机组长期运行过程中状态的变化。运用专业的数据分析工具，判断振动、摆度、压力脉动等是否符合国家及行业标准，机组各部位运行是否正常。系统自动积累的机组在不同稳定工况下的运行数据分析，可寻找振动产生的主要原因，分析水力、机械、电气等各种影响因素对机组运行状态的影响。综合分析机组各点振动、摆度、压力脉动等，可评估机组各部分运行状态。
5 结束语
EN9000振动在线监测保护系统的投入，加强了运行机组运行工况的在线监测，可以有效的避免故障机组长期运行在振动区域，同时也为机组安全稳定运行及设备检修维护提供了可靠的技术支持。
参考文献：
[1]刘春波.状态监测系统在灯泡贯流式机组的应用.中国水电控制设备论文集， 2009.
[2]杨小优.浅谈水轮发电机组振动摆度监测系统的应用.水电厂自动化，2006（2）.
[3]胡东海，吕孟东，吴国忠.水轮发电机组振动监测分析系统的应用.水电站机电技术，2008（7）.
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