CN101300726B - 自动监控发电机运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动监控发电机运行的方法，所述方法包括下列步骤：检测发电机输入变量，根据所检测的发电机输入变量来计算额定发电机输出变量，检测实际发电机输出变量，将所检测的实际发电机输出变量与额定发电机输出变量进行比较，并且评价比较结果。

Description

自动监控发电机运行的方法

本发明涉及一种用于自动监控发电机运行的方法以及涉及相应的监控系统。

发电机、也即从动能产生电能的设备在现有技术中通常是已知的。施加于发电机轴上的转矩在发电机内部使线圈在可通过电动原理所激励的磁场中旋转，并且通过感应产生电压。如果负载连接在发电机上，则电流流动。

大型发电机基本包括定子、转子以及容纳转子的轴承座。通过其轴将例如来自涡轮机或者内燃机的机械功率提供给转子，由此使转子保持在工作转速，并且在定子内旋转，由此通过感应在三极定子绕组的每一相中产生交变电压。通过使定子线圈分别偏置120°来产生相应的三相交流电。

发电机可以被实施成同步发电机或者异步发电机。在同步发电机的情况下，转子具有从外部通过滑动接触供应直流电的励磁绕组。而在异步发电机的情况下，转子被实施成鼠笼式转子。

当此类发电机运转时，发电机的运行数据可能发生变化。但在此并不能立即识别出变化是归因于为变化了的边界条件还是归因于发电机自身中的故障，因为发电机运行数据和许多边界条件有关，例如负荷、电网数据、冷却剂数据诸如此类。

在发电机运行数据剧烈变化时，通常情况下运行方首先会转向发电机供应商，其中发电机供应商使通过专家对发生变化的发电机运行数据进行分析，以便确定是否发电机本身受损。如果确系如此，则必须关闭发电机用于检查，并且必要时进行修理。相反如果分析得出，发电机自身并没有故障，则可以继续运行该发电机。这种实施方式的缺点在于：这种专家分析费时并且昂贵。

因此，本发明的任务在于提供措施，所述措施保证只有当发电机运行数据的剧烈变化确实归因于发电机本身中的故障时，才须由专家来分析发电机。

为了解决该任务，本发明提供一种权利要求1所述的用于自动监控发电机运行的方法、以及权利要求7所述的相应系统。从属权利要求涉及本发明方法以及本发明系统的单独的扩展方案。

在根据本发明所述的用于自动监控发电机运行的方法中，首先借助于适当的传感器系统检测发电机输入变量。概念“发电机输入变量”当前被理解为定义边界条件的发电机运行数据，其中在所述边界条件下运行发电机。属于此的例如有定子电压、定子电流、电网频率、定子绕组温度、冷却水入口温度、密封油入口温度等等。因此，发电机输入变量囊括了可能从外部对发电机施加影响的所有影响。

基于所检测的这些发电机输入变量来计算额定发电机输出变量。描述发电机部件载荷的那些发电机运行值落入概念“发电机输出变量”之下，例如定子绕组温度、轴承温度、轴振动幅度、绕组端部振动幅度等等。因此，发电机输出变量囊括了可能对发电机本身具有影响且有时在发电机中引起故障的那些影响。

有利地借助于例如根据数学方程式描述发电机输入变量和发动机输出变量之间的逻辑连接的适当软件来计算额定发电机输出变量。可以或者通过理论研究、或者通过相应测量来确定这些逻辑连接(Verknüpfung)。为此在完好无损的发电机的情况下，改变发电机输入变量，并且观察发电机输出变量。以这种方式可以计算额定发电机输出变量，优选地具有相应的容差范围。

此外，根据本发明方法，借助于适当的传感器系统检测实际发电机输出变量，并且与所计算的额定发电机输出变量进行比较。如果对比较结果的分析得出，实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之内，则在发电机自身中显然没有故障。而如果实际发电机输出变量与额定发电机输出变量相偏差，则发电机有缺陷并且必须经受相应的检查。

用于自动监控发电机运行的本发明方法的重要优点在于：可以在发电机的所有工作点自动化地检查所述发电机的功能是否完全正常。试验已经表明：在一些额定发电机输出变量中可以允许非常大的容差范围，而不危及发电机本身的功能。相应地，甚至强烈波动的发电机运行数据仍可能处在允许的范围内，其中按照迄今的实施方式已经对发电机进行了检查。因而在许多情况下，基于本发明方法可以放弃由相应的专家对变化了的发电机运行数据的分析，由此节约时间和成本。

此外，本发明还涉及一种用于自动监控发电机运行的系统，所述系统在执行本发明方法时可被使用。该系统包括用来检测发电机输入变量的传感器、被设置用以基于借助传感器所检测到的发电机输入变量来计算额定发电机输出变量的计算机单元、用来检测实际发电机输出变量的传感器、被设置用以将所检测的实际发电机输出变量与所计算的额定发电机输出变量进行比较的比较单元、以及用来评价(auswerten)比较结果的评价单元。计算机单元、比较单元和评价单元优选地被构造为一体，例如以传统PC的形式，所述PC包括相应的计算、比较和评价程序。

以下将参照附图对本发明的示例性扩展方案进行更详细说明，所述附图示意性地示出本发明系统的示例性扩展方案。

系统10具有发电机12、计算机单元14、比较单元16以及评价单元18。发电机12包括(在附图中并未详细绘出的)坚固的固定部分、即在原理上表示具有铁心的大感应线圈的定子、保持在转子轴上的转子、以及两个轴承座，其中所述轴承座用作转子轴用的轴承。通过同样没有绘出的内燃机给转子供应机械功率，由此使设置在定子内的转子达到预先确定的工作转速。发电机12被构造为异步发电机，并且包括鼠笼式转子。通过感应在三极定子绕组的每一相中产生交变电压。通过使定子线圈分别偏置120°，由在定子内旋转的转子产生三相交流电。

发电机输入变量进入发电机12，所述发电机输入变量以组合的方式表示为带有附图标记20的箭头。这些输入变量是定义运行发电机的边界条件的发电机运行值。当前发电机输入变量20包括定子电压、定子电流、电网频率、定子绕组温度、冷却水入口温度以及密封油入口温度。通过适当的传感器检测这些发电机输入变量20，其中通过带有附图标记22的箭头概括表示所确定的发电机输入变量。将所检测的发电机输入变量22供应给计算机单元14。根据所检测的发电机输入变量22，在计算机单元14中借助于适当的计算机程序来计算额定发电机输出变量，其在附图中通过带有附图标记24的箭头概括表示所计算的额定发电机输出变量。当前所计算的额定发电机输出变量24是额定定子绕组温度、额定轴承温度、额定轴振动幅度以及额定绕组端部振动幅度。在计算单元14中用来计算额定发电机输出值要使用的软件描述发电机输入变量与发电机输出变量之间的逻辑连接。可以或者通过理论研究或者通过测量来确定所述逻辑连接。例如在完整无损的发电机的情况下改变其输入变量并且观察输出变量，以便建立所述逻辑连接。以这种方式可以针对每一发电机输入变量组合来确定额定发电机输出变量容差范围，在所述额定发电机输出变量容差范围内可确定发电机12无故障。

可以通过相应的传感器在发电机12处检测发电机输出变量，所述发电机输出变量通过标有附图标记26的箭头来表示。在附图中通过标有附图标记28的箭头来表示以这种方式所检测的实际发电机输出变量。发电机输出变量这里应该被理解为描述发电机部件载荷的发电机运行值，所述载荷有时会导致发电机12故障。当前所检测的实际发电机输出变量28是实际定子绕组温度、实际轴承温度、实际轴振动幅度以及实际绕组端部振动幅度。

将所计算的额定发电机输出变量24以及所检测的实际发电机输出变量28供应给比较单元16，并且在该比较单元16中进行相互比较。然后将通过标有附图标记30的箭头所表示的比较结果供应给评价单元18，在所述评价单元中确定所检测的实际发电机输出变量28与所计算的额定发电机输出变量24之差是否仍处于所定义的容差范围之内。如果确系如此，则不存在发电机12故障，发电机12可以毫无问题地继续运行。而如果所检测的实际发电机输出变量28与所计算的额定发电机输出变量24不符，则可以认为发电机12以某种方式受损，据此促使检查发电机。

为了便于在附图中更好地观看，计算机单元14、比较单元16和评价单元18被表示成相互独立的单元。当然可以将其集成在共同的单元之中。

应该清楚的是，在附图中所示的本发明系统10的示例性扩展方式以及根据所述示例性系统10所解释的方法不受限制。更确切地说，在不偏离通过所附权利要求所限定的本发明保护范围的情况下，也可进行修改和改变。

Claims (1)

1.一种用于自动监控发电机运行的方法，所述方法包括下列步骤：

-                  检测发电机输入变量，

-                  根据所检测的发电机输入变量（22）借助于发电机输入变量和发电机输出变量之间的逻辑连接来计算额定发电机输出变量（24），其中所述逻辑连接通过理论研究或者通过测量来确定，

-                  在发电机（12）完整无损的情况下通过改变输入变量并且通过观察输出变量来限定逻辑连接，

-                  检测实际发电机输出变量（28），

-                  将所检测的实际发电机输出变量与所计算的额定发电机输出变量（24）进行比较，并且

-                  评价比较结果，

如果比较结果的评价表明实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之内，则在发电机自身中没有故障；如果比较结果的评价表明实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之外，则发电机有缺陷并且必须经受检查。

2.根据权利要求 1 所述的方法，其中发电机输入变量包括定子电压

和/或定子电流

和/或电网频率

和/或定子绕组温度

和/或冷却水温度

和/或密封油入口温度。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中发电机输出变量包括定子绕组温度

和/或轴承温度

和/或轴振动幅度

和/或者绕组端部振动幅度。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中借助于适当的软件计算额定发电机输出变量。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中额定发电机输出变量至少部分地具有容差范围。

6.用来自动监控发电机运行的系统，包括

-                  用来检测发电机输入变量（22）的传感器，

-                  计算机单元（14），其被设置来使得根据借助于传感器所检测的发电机输入变量（22）来计算额定发电机输出变量（24），其中借助于逻辑连接来计算额定发电机输出变量（24），其中通过理论研究或者通过测量来确定所述逻辑连接，其中在发电机（12）完整无损的情况下通过改变输入变量并且通过观察输出变量来限定所述逻辑连接，

-                  用来检测实际发电机输出变量（28）的传感器，

-                  比较单元（16），其被设置来使得将所检测的实际发电机输出变量和所计算的额定发电机输出变量（24）进行比较，以及

-                  用来评价比较结果的评价单元（18），

如果比较结果的评价表明实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之内，则在发电机自身中没有故障；如果比较结果的评价表明实际发电机输出变量处在额定发电机输出变量的容差范围之外，则发电机有缺陷并且必须经受检查。

7.根据权利要求6 所述的系统，其中计算机单元、比较单元和评价单元被构成整体。

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