Методы диагностирования гидроэлектростанции

Принцип построения системы мониторинга

Микропроцессорная система мониторинга движения вала гидроагрегата имеет структурную схему, в которой реализованы преобразование сигналов и вычисление необходимых параметров. При этом узлы, блоки и органы реализуются как аппаратно, так и программно. На рис.1 представлена схема одного канала системы мониторинга для контроля состояния вала гидроагрегата.

Система состоит из следующих основных частей:

· первичные датчики, являющиеся датчиками биений, и отметчик положения ротора;

· устройство выборки и тестирования;

· устройство опроса;

· электронно-вычислительная машина.

Датчики биения являются средством измерения параметров биений вала. Выходной сигнал датчика биения в виде напряжения, зависящий от изменения зазора между валом гидроагрегата и датчиком, поступает на вход устройства выборки и тестирования для дальнейшей обработки.

Датчики биений вала устанавливают на нескольких уровнях вблизи вала, что позволяет контролировать биения вала в нескольких сечениях. В каждом сечении устанавливается два датчика во взаимно перпендикулярных направлениях. Контроль осуществляют вблизи направляющих подшипников генератора и турбины. Следовательно, от количества подшипников зависит число устанавливаемых пар датчиков. Отметчик положения ротора представляет собой средство контроля положения вала. Момент времени, когда полюс с магнитом проходит рядом с отметчиком, принимается за начало оборота вала гидроагрегата.

Устройство выборки и тестирования (УВТ) и устройство опроса (УО) представляют собой отдельные аппараты. УВТ располагается рядом с каждым направляющим подшипником и получает информацию от своей пары датчиков. Устройство опроса устанавливается на агрегатном уровне.

Методика измерения и преобразования биений

Процесс замера и преобразования сигнала биений вала гидроагрегата можно представить в виде следующей последовательности действий:

1) замер напряжения на катушке индукционного датчика биений на частоте тестового сигнала;

2) демодуляция сигнала: вычисление действующего значения сигнала напряжения биений и выделение сигнала напряжения биений оборотной частоты (аналоговая обработка);

3) преобразование сигнала напряжения биений в цифровой вид.

4) преобразование сигнала напряжения биений в зазор между датчиком и валом гидроагрегата (цифровая обработка);

5) выделение гармонических составляющих изменения зазора, необходимых для анализа состояния гидроагрегата.

На вход датчика подается сигнал переменного синусоидального тока частотой 10 кГц, сгенерированный органом тестирования. В результате возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с материалом контролируемого объекта. Так как вал гидроагрегата выполнен из ферромагнитного материала, на его поверхности наводятся вихревые токи, которые, в свою очередь, изменяют параметры катушки - ее активное и индуктивное сопротивления. Параметры меняются при изменении зазора между контролируемым объектом и торцом датчика.

Выходной сигнал датчика представляет собой модулированный сигнал напряжения, для которого частота огибающей равна оборотной частоте вращения вала.

Перед тем как вычислять биения вала, необходимо выделить спектр сигнала оборотной частоты и её гармонических составляющих. Для реализации этого используются средства предварительного преобразования и фильтрации аналогового сигнала. При помощи фильтра низших частот, частота среза которого равна 20 Гц, подавляются колебания несущей частоты и выделяется часть спектра, наиболее информативная с точки зрения вибродиагностики гидроагрегата.

Полученный аналоговый сигнал преобразовывается к цифровому виду. Для возможности получения биений вала в миллиметрах осуществляется пересчет полученного значения амплитуды сигнала по калибровочным характеристикам датчиков. При калибровке датчика берётся ограниченное количество точек из диапазона изменения зазора. Расчёт же зазора между индукционным датчиком и валом гидроагрегата должен производиться в любой точке данного диапазона.

Методика измерения и преобразования биений вала гидроагрегата позволяет по напряжению биения определять текущее значение зазора, выделять из полученной зависимости зазора от времени его гармонические составляющие, приведенные к частоте вращения гидроагрегата. Данная методика значительно расширяет возможности системы диагностирования при оценке работоспособности гидроагрегатов за счет увеличения количества входных параметров состояния и качества обработки данных.

Литература

1. Гидроэлектростанции. Условия создания. Нормы и требования (СТО-087, проект)

2. Гидроэлектростанции. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования (СТО-088, проект)

3. Здания ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования (СТО-102, проект)

4. Здания ГЭС и ГАЭС. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования (СТО-103, проект)

5. Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования (СТО-104, проект)

6. Гидротехнические сооружения ГЭС. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования (СТО-105, проект)

7. https://ohranatruda.ru/ot_biblio/norma/249054/#i122876

8. Wikipedia

9. СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ НГТУ. - 2008. - № 3(53) - 79-84

Размещено на Allbest.ru