电站常用状态监测技术20090617.ppt

1、1/47电站常用状态监测技术OPE 在岗培训11/10/2022生产部设备管理处培训材料2/47介绍内容p介绍内容状态监测的目的和意义状态监测的原理介绍常用状态监测技术介绍11/10/2022生产部设备管理处培训材料3/471、状态监测的目的和意义1/2潜在故障：大多数设备功能故障（Function Failuer，简称F点）发生之前都有某些前兆，如温度升高，噪音加大等。这种前兆称为潜在故障（Potential Failuer，简称P点）。如果P-F间隔足够长，且比较稳定，那么我们可以通过监测和发现P点，来及时对设备进行维修，避免其故障后果。意义：通过状态监测对重要设备的运行状态，进行评估和趋

2、势分析，及时发现设备性能下降，并采取措施，保证设备安全可靠运行。11/10/2022生产部设备管理处培训材料4/471、状态监测的目的和意义2/2具体意义：及时发现设备出现缺陷，采取行动，避免设备本身的2次损坏。发现缺陷后，选择合适的时间处理，避免故障导致机组的可靠性下降。根据设备状态进行维修，可以使得维修的针对性更强，避免过度维修或者维修不足，提高设备的可靠性。和其他维修类型相比，状态维修不需要对设备进行破坏性解体检查，因此可以大大降低设备的人因故障。和其他维修类型相比，状态维修的成本最低，可以降低维修成本，提高电站竞争力。对于核电站而言，还可以降低维修放射性剂量。11/10/2022生产部

3、设备管理处培训材料5/472、状态监测原理 1/411/10/2022生产部设备管理处培训材料6/472、状态监测原理 2/4时间状态潜在故障点P1功能故障FP1F潜在故障点P2P2P2的偏差P1的偏差P-F间隔与“正常”状态的偏差P1F间隔P2F间隔11/10/2022生产部设备管理处培训材料7/472、状态监测原理 3/411/10/2022生产部设备管理处培训材料8/472、状态监测原理 4/4 如果设备的故障模式以及相应的状态监测技术满足如下的条件，则可以实施状态监测：存在一个明显得潜在故障状态；P-F周期比较长，可以实施状态维修任务；P-F间隔比较一致和稳定；出现P点后，可以通过维修

4、将该故障模式的后果消除，或者降低到可以接受的水平。11/10/2022生产部设备管理处培训材料9/473.1、振动监测 1/3p特点 当转动机械设备内部发生异常时,振动将会加剧。因此,对机械振动信号进行测量和分析,就能在不停机、不解体设备的情况下掌握其劣化程度和故障性质。振动分析设备一般由测振传感器、测量放大器和记录显示装置等构成,使用简便。振动分析在电厂主要用于监测汽轮机、电动机、泵组、风机、齿轮箱等旋转机械出现的轴承、齿轮变形、松动、碰摩、不平衡等故障。参数频率范围适用情况位移0100Hz加工机床的振动速度101000Hz旋转机械的振动加速度1000Hz滚动轴承和齿轮缺陷引起的振动11/1

5、0/2022生产部设备管理处培训材料10/473.1、振动监测 2/3p举例状状态态监监测测：2008-12-25日，性能试验人员对D2APP B列进行周期振动测量时，发现小汽机靠近齿轮箱侧（盘车电机位置）振动达到7.3mm/s,超过报警值5.6mm/s（该点正常振动值在2.5mm/s以下），其它点振动正常。用听针对比A列声音，发现B列在该点存在明显异常噪音。对比以前正常时频谱，发现1000HZ以上高频分量明显。怀疑存在磨损，建议检查润滑情况。检检查查情情况况：调速器传动齿轮系上与主轴连接的齿轮内孔、传动键、传动轴磨损。11/10/2022生产部设备管理处培训材料11/473.1、振动监测 3

6、/311/10/2022生产部设备管理处培训材料12/473.2、红外测温技术p原理与特点 任何物体在任何时候都辐射载有其特征信息的红外线,而且同一物体具有不同温度时辐射的红外线也有所差别。根据这一原理发展了红外线诊断技术。特点：特点：1）非接触式测量，不影响设备的温度分布，不影响设备的运行；2）反应速度快。红外以光的速度传播，因此，响应时间主要取决于电路和显示设备的时间；3）灵敏度高。可分辨出设备表面小于0.50.1 的温差变化。4）测量范围广。可测量-10 到1300 的温度范围。11/10/2022生产部设备管理处培训材料13/473.2、红外测温技术11/10/2022生产部设备管理处

7、培训材料14/473.2、红外测温技术p特点局限性：红外线探测器只能测量物体的表面温度，无法穿透玻璃、金属外壳而测出物体内部温度，只有通过表面温度推算出设备的内部温度。不同物体表面反射红外线的性能不同,探测器测得的温度也因此而异。不能测量光亮或抛光金属表面。空气中的灰尘、烟雾、蒸汽等影响精确度。环境温度高于目标温度时考虑其影响。应用：在电厂中，利用此技术测量设备各点温度，以监测轴承温度升高、电气接触不良、阀门泄漏、蒸汽泄漏等隐患。11/10/2022生产部设备管理处培训材料15/473.3、红外热成像技术 1/3应用：根据摄影的基本原理，热像仪由两个基本部分组成根据摄影的基本原理，热像仪由两个

8、基本部分组成:光学器件和探测光学器件和探测器。光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，器。光学器件将物体发出的红外辐射聚集到探测器上，探测器把入探测器把入射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图。射的辐射转换成电信号，进而被处理成可见图像，即热图。红外热像仪一般分光机扫描成像系统和非扫描成像系统。非扫描成像的热像仪，如近几年推出的阵列式凝视成像的焦平面热像仪，属新一代的热成像装置，在性能上大大优于光机扫描式热像仪，有逐步取代光机扫描式热像仪的趋势。其关键技术是探测器由单片集成电路组成，被测目标的整个视野都聚焦在上面，并且图像更加清晰，使用更加方便，仪器非常小巧轻便，同时具有自动调

9、焦图像冻结，连续放大，点温、线温、等温和语音注释图像等功能，仪器采用PC卡，存储容量可高达500幅图像。目前DNMC有AGA、FLIR和FLUKE共五台红外热像仪。红外热电视是红外热像仪的一种。目前DNMC无此类仪器。红外查漏，电气设备，机械设备，热力管道，空调，楼宇建筑等。11/10/2022生产部设备管理处培训材料16/471.成像部分成像部分物物体体镜头镜头光栅光栅探测器探测器红外热图红外热图辐射线辐射线2.测温校准系统测温校准系统物物体体对大气系数对大气系数的校准的校准热图热图对仪器本体辐射对仪器本体辐射的校准的校准A.A.B.B.3.3、红外热成像技术 1/3热像仪简单的工作示意图热

10、像仪简单的工作示意图11/10/2022生产部设备管理处培训材料17/473.3、红外热成像技术 2/3红外热像仪的选择：工作波段；工作波段是指红外热像仪中所选择的红外探测器的响应波长区域，一般是35m或812m。探测器类型；探测器类型是指使用的一种红外器件。是采用单元或多元（元数8、10、16、23、48、55、60、120、180等）光电导或光伏红外探测器，其采用的元素有硫化铅（PbS）、硒化铅（PnSe）、碲化铟（InSb）、碲镉汞（HgCdTe）、碲锡铅（PbSnTe）、锗掺杂（Ge：X）和硅掺杂（Si：X）等。扫描制式：一般为我国标准电视制式，PAL制式。显示方式：指屏幕显示是黑白显

11、示还是伪彩显示。温度测定范围：指测定温度的最低限与最高限的温度值的范围。测温准确度：指红外热像仪测温的最大误差与仪器量程之比的百分数。最大工作时间：红外热像仪允许连续的工作时间。11/10/2022生产部设备管理处培训材料18/473.3、红外热成像技术 3/3对象参数对象参数数值数值辐射率0.92 目标距离2.0 m 反射温度20.0 C 标签标签数值数值 Sp137.9 CLi1:最大38.3 C Ar1:最大43.5 C 变压器室通过热像仪发现其中一台变压器的三条电缆有不正常发热现象，如左下图中线温曲线上三个明显的峰值。在热图上也可以明显看到颜色发亮的三条电缆。11/10/2022生产部

12、设备管理处培训材料19/473.4、润滑油金属含量分析 p特点原理：原理：转动设备运行一段时间后，机械设备的润滑油中混合着运动部件的磨损微粒。由于知道机械运动零件的材料成分,因此通过油污染分析技术分辨出油液中微粒的成分和含量，可以判定磨损的零件和磨损的程度。应用：应用：1）汽轮机、各种泵类、风机、变速箱、大型电机等设备的监控。2）监视润滑油污染程度,判断是否更换润滑油。技术：技术：油污染分析技术主要有油光谱分析技术和铁谱分析技术。前者主要监测润滑油油质下降和油质污浊度。利用原子吸收或发射光谱的原理，对油样本进行分析，掌握油中所含粒子的成分及含量，了解润滑油受污染的程度。但它不能确定微粒的形状和

13、尺寸。后者利用铁谱仪分离检测油样本中的金属微粒,可定量分析,判断出机械设备运行的磨损状况和程度。它对非磁性材料不敏感。油污染分析技术对油取样有严格的要求,油样品必须具有代表性,在取油过程中应保证无外界杂质渗入。在EDF和南非Koeberg核电站，油样金属含量分析被广泛应用，用于分析轴承、齿轮磨损情况。采用该技术后，轴承、齿轮箱的定期解体检查项目大大减少，甚至不定期解体检查。11/10/2022生产部设备管理处培训材料20/473.5、电动机离线电流分析技术 p特点MCA(Motor Current Analysis)是电动机离线监测技术。电动机在离线状态下进行一系列的低压测试，通过这些测试来判

14、断电机是否存在电气故障，以及属于哪一类故障。可检测的电气故障包括：连接电路、绕组、电缆、接点、连接处、绕组短路、绕组接地、绕组污染情况、气隙和转子故障。据了解，在秦山二期、首都钢铁公司、武汉钢铁公司、胜利油田、中国铝业青海分公司等都得到良好应用。11/10/2022生产部设备管理处培训材料21/47p交流电机等效电路分析交流电机等效电路分析电阻电阻 R电感电感 L电容电容 C感抗感抗 XL=2 f L容抗容抗 XC=1/2 f C阻抗阻抗阻抗阻抗 Z Z2 2=R=R2 2+(X+(XL L-X XC C)2 2相角相角相角相角 FiFi3.5、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部

15、设备管理处培训材料22/47 对绕组施加两次电压：对绕组施加两次电压：考察频率加倍后，电流的变化量：考察频率加倍后，电流的变化量：纯电感电路：纯电感电路：I/F=-50%即电流减少一半即电流减少一半 纯电阻电路：纯电阻电路：I/F=-0%即电流不变即电流不变 绕组短路的监测方法绕组短路的监测方法 I/F测试测试U R2+(L-1/C)2I=UR2+(2L-1/2C)2I 2=I/F=III2II=100%3.5、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部设备管理处培训材料23/47 以上标准认为，阻抗测试较直阻R的测试更精确，I/F用于评估故障源于定子还是转子，且能够诊断早期匝间短路等故

16、障。如今这一标准已成为美能源部推荐的电机质量评判依据。以下评判标准是基于美国能源部以下评判标准是基于美国能源部 及及 IEEE 15年的考核年的考核：3.5、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部设备管理处培训材料24/47MCA 监测结果分析监测结果分析3.5、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部设备管理处培训材料25/47 电阻、阻抗、电感都维持平衡，但I/F与Fi角有一定偏差，这种情况一般发生在具有大阻值绕组的小功率电机中的单匝短路。MCAMCA实例：匝间短路实例：匝间短路实例：匝间短路实例：匝间短路3.6、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部设备管理处培训材料26/47MCAMCA实例：实例：实例：实例：转子断条转子断条转子断条转子断条振动分析没有发现根源；振动分析没有发现根源；R、Fi、I/F均均无无大大的的偏偏差差，而而Z、L偏差很大，偏差很大，转子测试发现断条。转子测试发现断条。3.5、电动机离线电流分析技术11/10/2022生产部设备管理处培训材料27/473.6、电动机在线电气信号分析技术 p特点ESA(Electrical Sig