一種汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測方法及系統的製作方法

2023-04-29 15:58:01 1

專利名稱：：一種汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測方法及系統的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測方法及系統，尤其涉及一種汽輪發電機絕緣的熱老化累積壽命損耗和剩餘熱老化壽命的在線預測方法及系統，應用於汽輪發電機的壽命管理，屬於汽輪發電機的
技術領域：
。
背景技術：
：絕緣熱老化是汽輪發電機繞組損壞的原因之一，汽輪發電機定子繞組和轉子繞組均有絕緣熱老化問題，考慮到汽輪發電機定子繞組的工作電壓比轉子繞組高，定子繞組絕緣熱老化問題更為嚴重，汽輪發電機絕緣熱老化壽命的在線預測以汽輪發電機定子繞組為監測對象。目前為了監視發電機定子繞組的運行狀態，安裝有定子繞組溫度測量元件，不同型號的汽輪發電機，大多在發電機的汽輪機側定子槽部上下層繞組之間埋設熱電阻測溫元件每槽1個，監測定子繞組絕緣工作溫度，由於發電機定子繞組絕緣熱老化累積壽命損耗同絕緣的工作溫度和累計工作時間有關，在線預測不同槽定子繞組絕緣的熱老化剩餘壽命，還沒有合適的方法和系統可供使用。
發明內容本發明的目的是提供一種在線計算和預測汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化剩餘壽命的火電廠煙氣脫硫系統煙氣餘熱回收高效節能裝置。為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命在線預測系統，其特徵在於，由絕緣熱老化壽命預測的計算/應用伺服器、資料庫伺服器、外部系統接口、各定子槽定子繞組上下層之間埋設熱電阻測溫元件、網頁伺服器和用戶端瀏覽器組成，網頁伺服器分別與資料庫伺服器和每個用戶端瀏覽器連接，計算/應用伺服器與資料庫伺服器連接，資料庫伺服器器通過外部系統接口與各定子槽的定子繞組絕緣熱電阻測溫元件連接。一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命在線預測系統，其特徵在於，所述的各定子槽定子繞組上下層之間埋設熱電阻測溫元件採用銅電阻或鉑電阻，大多在發電機的汽輪機側定子槽部上下層繞組之間埋設，用來在線監測各定子槽內定子繞組絕緣的工作溫度。一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測方法，其特徵在於，採用C語言編寫的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體運行在計算/應用伺服器上，應用於汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化剩餘壽命的預測，其方法為第一步輸入基礎數據在數據伺服器內輸入汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用運行之前汽輪發電機的累計運行小時數SH。，並從資料庫伺服器調用汽輪發電機定子繞組在不同溫度段的統計頻數；第二步計算各溫度段的累計工作小時數Tj分以下兩種情況計算汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數Ti:(1)發電機絕緣熱老化壽命預測系統與汽輪發電機同時投入商業運行，已知記錄溫度的時間間隔At分鐘和在各溫度段的統計頻數nii，汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數、為r'一60'(2)對於汽輪發電機投入商業運行若干年後再配置汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統的情況，已知記錄溫度的時間間隔At分鐘和各溫度段的統計頻數mi，計算得出發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用後汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數t"為又知汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用運行之前汽輪發電機的累計運行小時數SH。，計算得出定子繞組絕緣熱老化壽命預測系統投入使用之前，汽輪發電機定子繞組在各溫度段的累計工作小時數T,。為從汽輪發電機投入商業運行算起，汽輪發電機定子繞組在各溫度段的累計工作小時數、為Ti—Ti0+Tu;第三歩計算熱力學絕對溫度Tj把在線監測的定子繞組在各溫度段的溫度組中值ti'C換成熱力學絕對溫度Ti，單位K,其計算公式表示為Ti=273+tj式中，ti為以攝氏溫度表示的在線監測的定子繞組在各溫度段的溫度組中值(如8rC至85'C溫度段的溫度組中值為83°C，再如86'C至9(TC溫度段的溫度組中值為88°C)。第四步計算各溫度組中值對應的絕緣熱老化壽命thi對應不同工作溫度Ti的大功率汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化壽命thi的計算公式表示為thi=AXeB/Ti式中，Tj為定子繞組的工作溫度，取熱力學絕對溫度，單位K;A和B為常數，根據多年從事汽輪發電機定子繞組F級絕緣壽命預測技術研究積累的經驗，採用可靠性分析、數理統計和非線性回歸分析方法，得出F級絕緣對應可靠度為95%的試驗常數A和B的取值表示在表1;把各溫度Ti對應的定子繞組絕緣熱老化壽命thi作為數據文件編入汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體；tableseeoriginaldocumentpage7第五步計算各溫度段的絕緣熱老化損耗Ehi汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的絕緣熱老化壽命損耗Ehi的計算公式表示為第六歩計算絕緣熱老化累積壽命損耗Eh汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化累積壽命損耗Eh的計算公式表示為第七步確定絕緣熱老化累積壽命損耗的界限值Deh對於汽輪發電機定子繞組，壽命管理主要考慮熱老化壽命損耗與電老化壽命損耗。大量汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命和電老化壽命的計算結果表明，在汽輪發電機的服役期，對於定子繞組絕緣，熱老化累積壽命損耗約佔總壽命損耗的四分之一，定義汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化累積壽命損耗的界限值Dch為Dch=0.25。第八步計算絕緣熱老化壽命損耗速率eh汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命損耗速率eh的計算公式表示為第九步計算絕緣剩餘熱老化壽命Hnh汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命Hrlh的計算公式表示為—(Dch-Eh)Mdh=-;第十歩推薦檢修處理措施根據汽輪發電機定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命Hrth的預測結果，推薦計劃檢修中汽輪發電機定子繞組絕緣的檢修處理措施為1.Hrlh<7000h，建議l年內安排計劃大修，予以檢修或更換；2.7000h《Hrlh<28000h，建議1年後但4年內安排計劃大修，予以檢修或更換；3.28000h《Hrlh<56000h，建議下次計劃大修中，予以檢査並進行定子繞組絕緣老化鑑定試驗；4.Hrlh》56000h，建議按電廠《檢修規程》進行電氣預防性試驗，繼續觀察。第十一步輸出並列印汽輪發電機定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命的預測結果和所推薦的檢修處理措施。本發明具有以下特點1.在絕緣熱老化壽命預測的計算/應用伺服器上安裝採用C語言編寫的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體，根據軟體設定的時間間隔，從資料庫伺服器中讀取汽輪發電機定子繞組絕緣在不同溫度段的頻數的統計數據，計算汽輪發電機定子繞組絕緣在不同溫度段的累計工作時間，計算汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化累積壽命損耗，計算汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命，計算分析得出的結果，再送到資料庫伺服器保存，供網頁伺服器調用；2.資料庫伺服器存放兩類數據第一類數據為汽輪發電機定子繞組絕緣工作溫度的數據，記錄汽輪發電機定子繞組絕緣工作溫度的時間區段從每次併網開始，到機組解列結束。汽輪發電機共保存若干個溫度段數據，4廠C至9(TC每隔rC至9'C作為工作溫度頻數統計的i個溫度段，4crc以下作為一個溫度段，9rc以上測量到的實際溫度數據存入資料庫。每隔10分鐘至60分鐘保存一次工作溫度的數據，建議每隔30分鐘保存一次工作溫度的數據，為絕緣熱老化壽命在線預測提供基礎數據；第二類數據為汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測結果，包括機組編號、定子槽編號、累計運行小時、絕緣熱老化累計壽命損耗、絕緣熱老化壽命損耗速率、絕緣剩餘熱老化壽命、推薦的檢修處理措施，供網頁伺服器調用；3.外部系統接口的功能是把一臺汽輪發電機各槽定子繞組(如42個槽或54個槽)絕緣的工作溫度，按軟體設定每隔10分鐘至60分鐘存入資料庫伺服器。4.汽輪發電機定子繞組絕緣的工作溫度採用熱電阻測溫元件測量，各定子槽熱電阻測溫元件採用銅電阻或鉑電阻，大多在發電機的汽輪機側定子槽部上下層繞組之間埋設，用來在線監測各定子槽內定子繞組絕緣的工作溫度。5.汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的結果在網頁伺服器上發布，根據瀏覽器端用戶(即電廠技術人員)發出的請求，網頁伺服器做出動態響應，通過調用資料庫伺服器中的絕緣熱老化壽命預測的實時計算結果，在網頁伺服器上形成汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的結果頁面，返回給瀏覽器端用戶。6.用戶端瀏覽器的功能是査看汽輪發電機的不同編號定子槽的定子繞組絕緣熱老化壽命預測結果。、本發明實現了汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化累積壽命損耗的在線實時計算和剩餘熱老化壽命的在線實時預測。本發明的優點是在汽輪發電機的使用階段可以定量地預測汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命，為汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化壽命的在線管理提供了技術手段。採用本發明提供的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的方法和系統，可以使汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化壽命處於受控狀態，實現了依據汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命來安排定子繞組絕緣的試驗、檢修與更換，既可以確保汽輪發電機定子繞組絕緣的安全運行，又可以充分使用汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命，達到了安全與經濟地使用汽輪發電機定子繞組絕緣的技術效果。圖1為本發明絕緣熱老化壽命預測系統的方框圖；圖2為本發明絕緣熱老化壽命預測所採用方法的流程圖；圖3為本發明絕緣熱老化壽命預測所採用的計算機軟體框圖。具體實施方案如圖1所示，為汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測系統，由絕緣熱老化壽命預測的計算/應用伺服器及軟體1、資料庫伺服器2、外部系統接口3、定子槽的定子繞組絕緣熱電阻測溫元件4、網頁伺服器5、用戶端瀏覽器6組成。網頁伺服器5分別與資料庫伺服器2和用戶端瀏覽器6連接，計算/應用伺服器1與資料庫伺服器2連接，資料庫伺服器2通過外部系統接口3分別與發電機定子槽內定子繞組絕緣熱電阻測溫元件4連接。如圖2所示，為本發明提供方法的流程圖。如圖3所示，為採用C語言編寫的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體框圖，該軟體安裝在汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測的計算/應用伺服器上。本發明提供的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測方法和系統，適用於汽輪發電機各槽定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命的預測。以下結合附圖和實施例對本發明作進一歩說明。實施例某型號600MW汽輪發電機定子繞組共有42槽，採用圖1所示汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測系統，採用圖2所示的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測方法的流程圖和圖3所示的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測的計算機軟體，運行在發電廠控制中心的計算/應用伺服器上。對該型號汽輪發電機42個定子槽繞組，在機組併網運行期間，資料庫每隔30分鐘保存定子繞組溫度數據，4rC以上(4rC至90。C)每隔5'C作為一個溫度段，40。C以下作為一個溫度段，9rC以上監測到的實際溫度存入資料庫。對於該型號60簡W汽輪發電機20號槽定子繞組絕緣進行熱老化壽命預測，得出該600MW汽輪發電機20號槽定子繞組熱老化累積壽命損耗和剩餘熱老化壽命。第一步該600MW汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統與汽輪發電機同時投入商業運行，該汽輪發電機投運前三年累積運行21300小時。各槽定子繞組記錄溫度在41。C以上(4rC至90'C)每隔5t:作為一個溫度段，40。C以下作為一個溫度段，9rC以上以實際溫度數據存入資料庫。從資料庫伺服器調用20號槽定子繞組各溫度段頻數的統計結果表示在表2;第二歩該汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測系統記錄溫度的時間間隔At=30分鐘，該型號汽輪發電機20號定子繞組在各溫度段的累計工作小時數的計算公式為該型號汽輪發電機20號槽定子繞組在各溫度段的累計工作小時、的計算結果列於表2;第三步已知該600MW汽輪發電機20號槽定子繞組各溫度段的溫度組中值ti，按照T皿-273+ti計算得出熱力學絕對溫度Ti列於表2;第四步該600MW汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測系統的數據文件中，已保存事先計算好的對應各溫度Ti的定子繞組絕緣的熱老化壽命thi;第五步計算得出該600MW汽輪發電機20號槽定子繞組在各溫度段熱老化壽命損耗Ehi的計算結果列於表2;[表2]tableseeoriginaldocumentpage12第六步該600MW汽輪發電機20號槽定子繞組在運行三年中絕緣熱老化累積壽命損耗Eh的計算結果為Eh=SEhi=5.527116x10-、第七步對於該600MW汽輪發電機定子繞組，取絕緣熱老化累積壽命損耗的界限值Da為Dch=0.25;第八歩該汽輪發電機20號槽定子繞組的熱老化壽命損耗速率eh為秦=5細闊-4=259條10-8h-,;》；21300第九步該汽輪發電機20號槽定子繞組的剩餘熱老化壽命的預測值Hrm為Dch-Eh-0.25-5細，,關6h;eh2.594890xl(T8第十步該汽輪發電機投運三年後，20號槽定子繞組的絕緣熱老化剩餘壽命Hrlh=9.6130X106h》56000h，推薦的檢修處理措施為按電廠《檢修規程》進行電氣預防性試驗，繼續觀察。採用本發明提供的汽輪發電機絕緣熱老化壽命的預測方法及系統，可以在線定量預測該型號600MW汽輪發電機各槽定子繞組的熱老化累積壽命損耗和剩餘熱老化壽命，使該型號600MW汽輪發電機各槽定子繞組的絕緣熱老化壽命處於受控狀態。根據絕緣熱老化壽命的預測結果安排該型號600MW汽輪發電機各槽定子繞組的試驗、檢修和更換，既可以確保汽輪發電機各槽定子繞組安全運行，又可以合理使用該型號600MW汽輪發電機各槽定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命，達到了安全與經濟地使用汽輪發電機各槽定子繞組的技術效果。權利要求1.一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命在線預測系統，其特徵在於，由絕緣熱老化壽命預測的計算/應用伺服器(1)、資料庫伺服器(2)、外部系統接口(3)、各定子槽定子繞組上下層之間埋設熱電阻測溫元件(4)、網頁伺服器(5)和用戶端瀏覽器(6)組成，網頁伺服器(5)分別與資料庫伺服器(2)和每個用戶端瀏覽器(6)連接，計算/應用伺服器(1)與資料庫伺服器(2)連接，資料庫伺服器(2)器通過外部系統接口(3)與各定子槽的定子繞組絕緣熱電阻測溫元件(4)連接。2.根據權利要求1所述的一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命在線預測系統，其特徵在於，所述的各定子槽定子繞組上下層之間埋設熱電阻測溫元件(4)採用銅電阻或鉑電阻。3.根據權利要求1所述的一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測方法，其特徵在於，採用C語言編寫的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體運行在計算/應用伺服器(1)上，應用於汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化剩餘壽命的預測，其方法為第一歩輸入基礎數據在數據伺服器內輸入汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用運行之前汽輪發電機的累計運行小時數SH。，並從資料庫伺服器調用汽輪發電機定子繞組在不同溫度段的統計頻數；第二步計算各溫度段的累計工作小時數Ti分以下兩種情況計算汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數Tj:(1)發電機絕緣熱老化壽命預測系統與汽輪發電機同時投入商業運行，已知記錄溫度的時間間隔AT分鐘和在各溫度段的統計頻數mi，汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數Ti為formulaseeoriginaldocumentpage2(2)對於汽輪發電機投入商業運行若干年後再配置汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統的情況，已知記錄溫度的時間間隔AT分鐘和各溫度段的統計頻數mi，計算得出發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用後汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的累計工作小時數Ti,為又知汽輪發電機絕緣熱老化壽命預測系統投入使用運行之前汽輪發電機的累計運行小時數SH。，計算得出定子繞組絕緣熱老化壽命預測系統投入使用之前，汽輪發電機定子繞組在各溫度段的累計工作小時數T'。為從汽輪發電機投入商業運行算起，汽輪發電機定子繞組在各溫度段的累計工作小時數、為第三步計算熱力學絕對溫度Ti把在線監測的定子繞組在各溫度段的溫度組中值trc換成熱力學絕對溫度Ti，單位K，其計算公式表示為Ti=273+ti式中，ti為以攝氏溫度表示的在線監測的定子繞組在各溫度段的溫度組中值第四步計算各溫度組中值對應的絕緣熱老化壽命thi對應不同工作溫度Ti的大功率汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化壽命thi的計算公式表示為-thi=AXeBAri式中，Tj為定子繞組的工作溫度，取熱力學絕對溫度，單位K;A和B為常數，F級絕緣對應可靠度為95%的試驗常數A和B的取值表示在表1;把各溫度Ti對應的定子繞組絕緣熱老化壽命thi作為數據文件編入汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體；[表l]tableseeoriginaldocumentpage3第五歩計算各溫度段的絕緣熱老化損耗Ehi汽輪發電機定子繞組絕緣在各溫度段的絕緣熱老化壽命損耗Ehi的計算公式表示為hi第六歩計算絕緣熱老化累積壽命損耗Eh汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化累積壽命損耗Eh的計算公式表示為第七步確定絕緣熱老化累積壽命損耗的界限值Dch定義汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化累積壽命損耗的界限值D"為Dch=0.25;第八步計算絕緣熱老化壽命損耗速率eh汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命損耗速率eh的計算公式表示為第九歩計算絕緣剩餘熱老化壽命H他汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命Hrih的計算公式表示為(Dch-Eh)Hrih='第十步推薦檢修處理措施根據汽輪發電機定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命Hrlh的預測結果，推薦計劃檢修中汽輪發電機定子繞組絕緣的檢修處理措施為1.Hrih<7000h，建議l年內安排計劃大修，予以檢修或更換；2.7000h《Hrih<28000h，建議1年後但4年內安排計劃大修，予以檢修或更換；3.28000h《Hrih<56000h，建議下次計劃大修中，予以檢査並進行定子繞組絕緣老化鑑定試驗；4.Hrih》56000h，建議按電廠《檢修規程》進行電氣預防性試驗，繼續觀察。第十一步輸出並列印汽輪發電機定子繞組絕緣剩餘熱老化壽命的預測結果和所推薦的檢修處理措施。全文摘要本發明涉及一種汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命的預測方法，其特點在於，在計算/應用伺服器上安裝採用C語言編寫的汽輪發電機定子繞組絕緣熱老化壽命預測的計算機軟體，根據軟體設定的時間間隔，從資料庫伺服器中讀取汽輪發電機定子繞組絕緣在不同溫度段的頻數的統計數據，計算汽輪發電機定子繞組絕緣在不同溫度段的累計工作時間，計算汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化累積壽命損耗，計算汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命，計算分析得出的結果，再送到資料庫伺服器保存，供網頁伺服器調用，本發明的優點是在汽輪發電機的使用階段可以定量地預測汽輪發電機定子繞組絕緣的剩餘熱老化壽命，可以使汽輪發電機定子繞組絕緣的熱老化壽命處於受控狀態。文檔編號G01M15/00GK101109779SQ20071004460公開日2008年1月23日申請日期2007年8月6日優先權日2007年8月6日發明者奇危,史進淵,宇楊,鄧志成,鍾小萍申請人:上海發電設備成套設計研究院