RU2566613C1 - Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure - Google Patents
Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566613C1 RU2566613C1 RU2014150744/06A RU2014150744A RU2566613C1 RU 2566613 C1 RU2566613 C1 RU 2566613C1 RU 2014150744/06 A RU2014150744/06 A RU 2014150744/06A RU 2014150744 A RU2014150744 A RU 2014150744A RU 2566613 C1 RU2566613 C1 RU 2566613C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- unit
- synchronous generator
- current
- deviation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Control Of Water Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам защиты гидротурбины от механических поломок, в частности от выхода из строя опорного подшипника.The invention relates to devices for protecting a hydraulic turbine from mechanical breakdowns, in particular from failure of a support bearing.
Известно устройство защиты гидротурбины в виде автоматизированной системы контроля вибрации, применяемой во всех гидроагрегатах. Вибрационная защита основана на принципе контроля вибрационного состояния агрегата. Измерения вибрации для автоматизированного контроля и зашиты гидротурбин и синхронных генераторов проводятся у следующих узлов турбины: крышка турбины, турбинный подшипник, крышки направляющих подшипников синхронного генератора. В зависимости от места установки в той или иной части гидротурбины возможны сочетания стационарных и нестационарных датчиков контроля вибрации. (Государственный реестр средств измерений. Регистрационный №36537-07 ТУ 4277-001-55181848-06, область применения: непрерывный контроль вибрационного состояния турбоагрегатов, насосов, двигателей и другого промышленного оборудования в энергетической, нефтегазовой и других отраслях промышленности и науки). Датчики состоят из собственно первичных преобразователей и преобразователей сигналов. На объект измерения устанавливается первичный преобразователь, который связан с блоком питания и обработки информации специальным кабелем. Увеличение вибрации в гидротурбине может быть вызвано попаданием инородного тела в рабочее колесо агрегата, поломкой лопастей рабочего колеса турбины, ослаблением крепления узлов турбины, заклиниванием направляющих подшипников гидротурбины и синхронного генератора, нарушением центровки агрегата, гидравлическими ударами в трубопроводе. Диапазон контроля вибрации на каждом участке гидротурбины и синхронного генератора определяется нормативными документами. Если величина вибрации больше нормативных показателей, то вырабатывается аварийный сигнал в схеме управления системами гидротурбины и синхронного генератора.A device for protecting a turbine in the form of an automated vibration control system used in all hydraulic units is known. Vibration protection is based on the principle of monitoring the vibrational state of the unit. Vibration measurements for automated monitoring and protection of hydraulic turbines and synchronous generators are carried out at the following turbine units: turbine cover, turbine bearing, guide bearing caps of the synchronous generator. Depending on the installation location in one or another part of the turbine, combinations of stationary and non-stationary vibration control sensors are possible. (State register of measuring instruments. Registration No. 36537-07 TU 4277-001-55181848-06, field of application: continuous monitoring of the vibrational state of turbine units, pumps, engines and other industrial equipment in the energy, oil and gas and other industries and science). Sensors consist of primary transducers and signal converters. A primary converter is installed on the measurement object, which is connected to the power supply and information processing unit with a special cable. An increase in vibration in a hydraulic turbine can be caused by a foreign body getting into the impeller of the unit, breakdown of the blades of the turbine impeller, loosening of the fastening of the turbine assemblies, jamming of the guide bearings of the hydraulic turbine and synchronous generator, violation of the alignment of the unit, and hydraulic shocks in the pipeline. The range of vibration control in each section of the hydraulic turbine and synchronous generator is determined by regulatory documents. If the magnitude of the vibration is greater than the standard indicators, then an alarm is generated in the control circuit of the hydraulic turbine and synchronous generator systems.
Недостатком данного устройства защиты является то обстоятельство, что реальный вибрационный процесс представляет сложную аддитивную комбинацию, вызванную действием нескольких факторов. Вычленение спектра вибрации, связанного с конкретной причиной, является затруднительным, а полученные слагающие вибрационного процесса не всегда могут быть однозначно классифицированы как вызванные действием определенного фактора. В совокупности это может привести к неадекватной оценке реального процесса. Случайные ударные процессы, гидравлические шумы, происходящие один за другим с наложением резонансных откликов приводят к тому, что использовать полученные оценки вибрационных процессов, как критерия уровня вибрации гидротурбины из за той или иной аварийной ситуации, не корректно. Поэтому вибрационная зашита будет иметь малую чувствительность, не будет реагировать на значимые процессы в гидроагрегате или окажется слишком чувствительной к кратковременным изменениям, например при переходных процессах, что вызовет ложные срабатывания системы автоматической защиты.The disadvantage of this protection device is the fact that the real vibration process is a complex additive combination caused by several factors. The identification of the vibration spectrum associated with a specific cause is difficult, and the resulting components of the vibration process cannot always be unambiguously classified as caused by the action of a certain factor. Together, this can lead to an inadequate assessment of the real process. Random shock processes, hydraulic noises occurring one after another with the imposition of resonant responses lead to the fact that it is not correct to use the obtained estimates of vibration processes as a criterion for the level of vibration of a hydraulic turbine due to a particular emergency. Therefore, vibration protection will have low sensitivity, will not respond to significant processes in the hydraulic unit or will be too sensitive to short-term changes, for example during transients, which will cause false positives of the automatic protection system.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство защиты гидротурбины от перегрева сегментов "подпятника". Смазка опорного подшипника гидротурбины - подпятника - осуществляется циркуляцией масла. В системе подачи смазки предусмотрен контроль температуры и давления масла. (Государственный реестр средств измерений. Регистрационный №38553-08 ТУ 4212-001-70666137-2008, область применения: непрерывный контроль температуры и давления в маслонапорной системе гидроагрегата). В обратном трубопроводе маслостанции установлены датчики температурного контроля, которые измеряют температуру масла на выходе из узлов агрегата. Увеличение температуры зависит от силы трения в подпятнике. Причинами увеличения трения является выработка сегментов подпятника, нарушение масляного клина. При чрезмерном увеличении температуры масла, вырабатывается аварийный сигнал в схеме управления системами гидротурбины и синхронного генератора.Closest to the proposed device in technical essence is a device for protecting a turbine against overheating of the "thrust bearing" segments. The lubrication of the thrust bearing of the hydraulic turbine - the thrust bearing - is carried out by oil circulation. The lubrication system provides for temperature and oil pressure control. (State register of measuring instruments. Registration No. 38553-08 TU 4212-001-70666137-2008, scope: continuous monitoring of temperature and pressure in the oil pressure system of a hydraulic unit). Temperature control sensors are installed in the return line of the oil station, which measure the temperature of the oil at the outlet of the units of the unit. The increase in temperature depends on the friction in the thrust bearing. The reasons for the increase in friction are the development of thrust bearing segments, a violation of the oil wedge. With an excessive increase in oil temperature, an alarm is generated in the control circuit of the hydraulic turbine and synchronous generator systems.
Недостатком устройства защиты от перегрева сегментов подпятника турбины является низкое быстродействие, зависящее от скорости нагрева масла в обратном трубопроводе и собственного времени срабатывания температурного датчика. Полное время срабатывание защиты составляет 7…9 с. Результатом низкого быстродействия являются аварии с тяжелыми последствиями: выплавление баббитового слоя опорных сегментов, разрушение подшипника, нештатное отключение агрегата. Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия и предупреждении аварийных ситуации, связанных с выходом из строя опорного подшипника гидротурбины, на ранних стадиях с целью минимизировать последствия аварий.The disadvantage of the device for protecting against overheating of the turbine bearing segments is the low speed, which depends on the heating rate of the oil in the return pipe and the intrinsic time of the temperature sensor. The total response time is 7 ... 9 s. The result of low speed are accidents with severe consequences: melting out of the babbitt layer of the support segments, destruction of the bearing, abnormal shutdown of the unit. The objective of the present invention is to increase the speed and prevention of emergencies associated with the failure of the support of the turbine turbine in the early stages in order to minimize the consequences of accidents.
Решение задачи достигается тем, что устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника включает в себя блок управления системами гидротурбины и синхронного генератора, датчик тока для измерения тока в фазах синхронного генератора, выход которого соединен с блоком сравнения с нормальными значениями тока статора синхронного генератора, блок задания нормальных значений тока статора синхронного генератора, выход которого соединен с блоком сравнения с нормальными значениями тока статора синхронного генератора, датчик давления, для измерения давления в напорном водоводе, выход которого соединен с блоком сравнения с нормальными значениями давления в напорном водоводе, блок задания нормальных значении давления в напорном водоводе, выход которого соединен с блоком сравнения с нормальными значениями давления в напорном водоводе, выход блока сравнения с нормальными значениями тока статора синхронного генератора соединен с блоком сравнения с уставками и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора, блок задания уставок по току синхронного генератора, выход которого соединен с блоком сравнения с уставками и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора, выход блока сравнения с нормальными значениями давления в напорном водоводе соединен с блоком сравнения с уставками и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе, блок задания уставок по давлению в напорном водоводе, выход которого соединен с блоком сравнения с уставками и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе, выход блока сравнения с уставками и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора соединен с блоком выработки аварийного сигнала, выход блока сравнения с уставками и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе соединен с вторым входом блока выработки аварийного сигнала, выход блока выработки аварийного сигнала соединен с входом управления системами гидротурбины и синхронного генератора.Функциональная схема заявленного устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника приведена на фиг. 1.The solution to the problem is achieved in that the device for protecting the hydraulic turbine from the failure of the support bearing includes a control unit for the hydraulic turbine and synchronous generator systems, a current sensor for measuring current in the phases of the synchronous generator, the output of which is connected to a comparison unit with normal stator current values of the synchronous generator, a unit for setting normal values of the stator current of a synchronous generator, the output of which is connected to a unit for comparing with normal values of the stator current of a synchronous generator, a sensor pressure, for measuring the pressure in the pressure head conduit, the output of which is connected to the comparison unit with the normal pressure values in the pressure head conduit, the output of the comparison unit with the normal values of the stator current of the synchronous generator is connected to the unit for comparing with the settings and determining the sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator, the unit for setting the current settings a chron generator, the output of which is connected to the comparison unit with the settings and determining the sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator, the output of the comparison unit with normal pressure values in the pressure pipe is connected to the comparison unit with the settings and determining the sign of pressure deviation in the pressure pipe, setting unit the pressure in the pressure water conduit, the output of which is connected to the comparison unit with the settings and determine the sign of the deviation in pressure in the pressure water conduit, the output of the comparison unit with the settings and dividing the sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator is connected to the alarm generating unit, the output of the comparison unit with the settings and determining the sign of the pressure deviation in the pressure conduit is connected to the second input of the alarm generating unit, the output of the alarm generating unit is connected to the control input of the hydraulic turbine systems and synchronous generator. A functional diagram of the claimed device for protecting a turbine against failure of the support bearing is shown in FIG. one.
На фиг. 2 (а-д) приведены: а - угловая скорость вращения гидротурбины; б - ток статора синхронного генератора; в - давление воды в напорном водоводе; г - исходный сигнал управления системами гидротурбины и синхронного генератора, д - выход блока 11 выработки аварийного сигнала.In FIG. 2 (a-d) are given: a - the angular velocity of rotation of the turbine; b - stator current of a synchronous generator; in - water pressure in a pressure head conduit; g is the initial control signal of the hydraulic turbine and synchronous generator systems; d is the output of the alarm generating unit 11.
Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника содержит датчики тока 1, выполненные на базе установленных в цепь статора синхронного генератора измерительных трансформаторов тока по одному на каждую фазу; датчик давления 2; блок 3 сравнения с нормальными значениями тока статора синхронного генератора; блок 4 сравнения с нормальным значениям давления в напорном водоводе; блок 5 задания нормального значения тока статора синхронного генератора; блок 6 задания нормального значения давления; блок 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора; блок 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения давления в напорном водоводе; блок 9 задания уставки по отклонению тока статора синхронного генератора; блок 10 задания уставки по отклонению давления в напорном водоводе; блок 11 выработки аварийного сигнала; блок 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора.A device for protecting a hydraulic turbine from a failure of the support bearing comprises current sensors 1 made on the basis of measuring current transformers installed in the stator circuit of a synchronous generator, one for each phase; pressure sensor 2; block 3 comparison with the normal values of the stator current of the synchronous generator; block 4 comparisons with normal values of pressure in the pressure head conduit; block 5 sets the normal current value of the stator current of the synchronous generator;
Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника содержит блок 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора, датчик 1 тока в цепи статора синхронного генератора, сигнал от датчика тока подается в блок 3 сравнения с нормальным значениям тока, в блоке 3 сравнения с нормальным значениям тока сравнивается текущее значение тока с нормальными значениями тока статора синхронного генератора и определяется величина отклонения тока статора синхронного генератора, в блок 3 сравнения с нормальным значением тока статора синхронного генератора нормальное значение тока подается с блока 5 задания нормального значения, выход блока 3 сравнения с нормальным значением тока статора синхронного генератора соединен с блоком 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора, в блоке 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора величина отклонения сравнивается с уставкой тока статора синхронного генератора и определяется знак отклонения тока статора синхронного генератора, задание уставки в блок 7 сравнения с уставками и определения знака отклонения подается с блока 9 задания уставки по отклонению тока статора синхронного генератора, выход блока 9 сравнения с уставкой и определения знака отклонения соединен с блоком 11 выработки аварийного сигнала, датчик 2 давления для непрерывного измерения давления в напорном водоводе, выход датчика 2 давления соединен с блоком 4 сравнения с нормальными значениями давления в напорном водоводе, в блоке 4 сравнения с нормальным значением давления в напорном водоводе сравнивается текущее значение давления с нормальным значением давления в напорном водоводе и определяется величина отклонения давления, в блок 4 сравнения с нормальным значением давления значение нормального давления в напорном водоводе задается с блока 6 задания нормального значения давления, выход блока 4 сравнения с нормальным значением давления в напорном водоводе соединен с блоком 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения давления в напорном водоводе, в блоке 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения давления в напорном водоводе величина отклонения давления сравнивается с уставкой давления и определяется знак отклонения давления в напорном водоводе, величина уставки по давлению в напорном водоводе в блок 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения задается с блока 10 задания уставки по давлению в напорном водоводе, выход блока 8 сравнения и определения знака отклонения давления в водонапорной трубе соединен с вторым входом блока 11 выработки аварийного сигнала, выход блока 11 выработки аварийного сигнала соединен с блоком 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора.A device for protecting a hydraulic turbine from a failure of the support bearing comprises a control unit for controlling hydraulic turbine and synchronous generator systems 12, a current sensor 1 in the stator circuit of the synchronous generator, a signal from the current sensor is supplied to comparison unit 3 with normal current values, in comparison unit 3 with normal current values compares the current value of the current with the normal values of the stator current of the synchronous generator and determines the deviation of the stator current of the synchronous generator, in block 3 of comparison with the normal value of the current the stator of the synchronous generator, the normal current value is supplied from the normal value setting unit 5, the output of the comparison unit 3 with the normal value of the stator current of the synchronous generator is connected to the comparison unit 7 with the setting and determining the sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator, in the comparison unit 7 with the setting and determining the deviation current sign of the stator current, the deviation value is compared with the stator current setting of the synchronous generator and the deviation sign of the stator current of the synchronous generator is determined, setting the unit for comparing with the settings and determining the sign of the deviation is supplied from the unit 9 for setting the setting for the current deviation of the stator of the synchronous generator, the output of the unit 9 for comparing with the setting and determining the sign of the deviation is connected to the block 11 for generating an alarm, pressure sensor 2 for continuous pressure measurement in pressure pipe, the output of the pressure sensor 2 is connected to a comparison unit 4 with normal pressure values in the pressure pipe, in comparison unit 4 with the normal pressure value in the pressure pipe, the current the pressure value with the normal pressure value in the pressure head conduit and the pressure deviation value is determined; in the comparison unit 4 with the normal pressure value, the normal pressure value in the pressure pipe is set from the
Устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника работает следующим образом.The device protects the hydraulic turbine from the failure of the support bearing works as follows.
Включение системы (условно принято с момента времени t=0) происходит по сигналу "(Пуск гидротурбины)", поступающему с управляющего входа схемы управления гидротурбины. Сигнал управления подается с пульта управления оператором.The system is turned on (conditionally accepted from time t = 0) by the signal "(Start the turbine)", coming from the control input of the control circuit of the turbine. The control signal is supplied from the operator control panel.
На фиг. 2а приведен график изменения угловой скорости вращения гидротурбины и синхронного генератора. Весь цикл работы состоит из шести участков:In FIG. 2a is a graph of changes in the angular velocity of rotation of a hydraulic turbine and a synchronous generator. The entire work cycle consists of six sections:
1. Первый участок (t0 до t1) - участок разгона, где гидроагрегат движется с ускорением до момента t1 набора номинальной скорости вращения гидроагрегата.1. The first section (t 0 to t 1 ) is the acceleration section, where the hydraulic unit moves with acceleration to the moment t 1 of the set nominal speed of rotation of the hydraulic unit.
2. Второй участок (t1 до t2) - участок включения синхронного генератора параллельно с сетью и нагружения синхронного генератора до номинального или заданной нагрузки. При нагружении скорость вращения не изменяется, но изменяется напор воды в напорном водоводе и тем самым изменяется механический момент на валу гидроагрегата. Ток статора на этом участке возрастает от нуля до установившегося значения.2. The second section (t 1 to t 2 ) is the section for turning on the synchronous generator in parallel with the network and loading the synchronous generator to the rated or specified load. When loading, the rotation speed does not change, but the water pressure in the pressure conduit changes, and thereby the mechanical moment on the hydraulic unit shaft changes. The stator current in this section increases from zero to a steady value.
3. Третий участок (от t2 до t3) - установившийся режим работы гидроагрегата и синхронного генератора.3. The third section (from t 2 to t 3 ) is the steady state operation of the hydraulic unit and synchronous generator.
4. Четвертый участок (от t3 до t4) - режим работы при выходе из строя опорного подшипника.4. The fourth section (from t 3 to t 4 ) - mode of operation in case of failure of the support bearing.
5. Пятый участок (от t4 до t5) - снятия нагрузки синхронного генератора и отключения его от сети. Для снятия нагрузки синхронного генератора уменьшается напор в напорном водоводе, тем самым уменьшается ток статора синхронного генератора до нуля, а когда ток статора достигнет нуля, синхронный генератор отключается от сети.5. The fifth section (from t 4 to t 5 ) - unloading the synchronous generator and disconnecting it from the network. To relieve the load of the synchronous generator, the pressure in the pressure pipe is reduced, thereby reducing the stator current of the synchronous generator to zero, and when the stator current reaches zero, the synchronous generator is disconnected from the network.
6. Шестой участок (от t5) - остановка гидротурбины путем закрывания затвора в напорном водоводе.6. The sixth section (from t 5 ) - stop the turbine by closing the shutter in the pressure pipe.
На фиг. 2б приведен график изменении действующих значений тока статора синхронного генератора. С момента t1 начинается процесс нагружения синхронного генератора до номинальной или заданной нагрузки, далее с момента времени t2 до t3 установившийся режим работы на установленной нагрузке синхронного генератора. В момент времени 13 происходит выход из строя опорного подшипника и увеличивается момент сопротивления на валу гидротурбины. Это приводит к тому, что уменьшается механический момент на валу синхронного генератора и уменьшается ток статора. Одновременно увеличивается давление в напорном водоводе. В момент времени t4 вырабатывается аварийный сигнал устройством зашиты. Далее, в период времени от t4 до t5 снимается нагрузка синхронного генератора и в момент времени t5 генератор отключается от сети.In FIG. 2b shows a graph of the change in the current values of the stator current of a synchronous generator. From time t 1 , the process of loading the synchronous generator to the rated or specified load begins, then from time t 2 to t 3, the steady-state mode of operation at the set load of the synchronous generator. At time 13, the support bearing fails and the moment of resistance on the turbine shaft increases. This leads to the fact that the mechanical moment on the shaft of the synchronous generator decreases and the stator current decreases. At the same time, the pressure in the pressure pipe increases. At time t 4 , an alarm is generated by the protection device. Further, in the period from t 4 to t 5 the load of the synchronous generator is removed and at time t 5 the generator is disconnected from the network.
Выходное напряжение U датчика 1 тока, пропорционально току статора синхронного генератораThe output voltage U of the current sensor 1 is proportional to the stator current of the synchronous generator
где kтт - передаточный коэффициент трансформатора тока;where k TT - gear ratio of the current transformer;
kдт - передаточный коэффициент схемы датчика тока.k dt - gear ratio of the current sensor circuit.
График изменения напряжения U датчика тока повторяет динамику изменения действующих значений тока статора синхронного генератора Iсг. Выход датчика тока является информационным входом устройства защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника.The graph of the voltage U of the current sensor repeats the dynamics of the current values of the stator current of the synchronous generator I c . The output of the current sensor is the information input of the device for protecting the turbine from the failure of the support bearing.
На фиг. 2в приведен график изменения давления в напорном водоводе. Начиная с момента времени t0 и до t1, разгон гидротурбины до номинальной скорости происходит за счет постепенного открытия затвора напорного водовода и плавного роста давления. С момента времени t1 до t2, также за счет увеличения давления в напорном водоводе производится нагружение синхронного генератора до установленной мощности. В промежутке времени от t2 до t3 генератор работает в установившемся режиме и давление остается неизменным. В момент времени t3 происходит выход из строя опорного подшипника и в период времени от t3 до t4 давление в напорном водоводе возрастает. Это связано с увеличением момента сопротивления на валу гидротурбины. В момент времени t4 происходит срабатывание устройства защиты. С момента времени t4 начинается снятие нагрузки синхронного генератора. Напряжение и частота тока статора синхронного генератора, скорость гидротурбины не изменяется потому, что синхронный генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности.In FIG. 2c shows a graph of pressure changes in the pressure pipe. From time t 0 to t 1 , acceleration of the turbine to the rated speed occurs due to the gradual opening of the shutter of the pressure water conduit and a smooth increase in pressure. From time t 1 to t 2 , also due to the increase in pressure in the pressure pipe, the synchronous generator is loaded to the installed power. In the time interval from t 2 to t 3 the generator operates in steady state and the pressure remains unchanged. At time t 3 , the support bearing fails and during the period from t 3 to t 4 the pressure in the pressure conduit increases. This is due to an increase in the moment of resistance on the turbine shaft. At time t 4 , the protection device trips. From time t 4 begins the removal of the load of the synchronous generator. The voltage and frequency of the stator current of the synchronous generator, the speed of the hydraulic turbine does not change because the synchronous generator works in parallel with the network of infinitely high power.
В момент времени t5 производится отключение синхронного генератора от сети. Торможение гидротурбины вплоть до полной ее остановки происходит в период времени от t5 до t6. Выход датчика 2 давления в напорном водоводе является информационным входом устройства защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника.At time t 5 , the synchronous generator is disconnected from the network. The braking of a hydraulic turbine up to its complete stop occurs in a period of time from t 5 to t 6 . The output of the pressure sensor 2 in the pressure pipe is the information input of the device for protecting the turbine from the failure of the support bearing.
На фиг. 2г, 2д приведены выходные сигналы блока 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора и сигнал блока 11 выработки аварийного сигнала. В момент времени t4 блок 11 выработки аварийного сигнала вырабатывает аварийный сигнал на снятие нагрузки, отключение синхронного генератора и остановку гидротурбины.In FIG. 2d, 2d show the output signals of the hydraulic turbine and synchronous generator systems control unit 12 and the signal of the alarm generation unit 11. At time t 4, the alarm generating unit 11 generates an alarm to remove the load, turn off the synchronous generator, and stop the turbine.
Запуск гидроагрегата производится посредством релейной схемы, блока 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора. Время пуска - это участок от t0 до t2. Начиная с момента времени t0, сигналы датчика 1 тока статора синхронного генератора и датчика 2 давления в напорном водоводе подаются в блоки 3, 4 сравнения с нормальными значениями тока статора и давления.The start-up of the hydraulic unit is carried out by means of a relay circuit, a block 12 for controlling hydraulic turbine systems and a synchronous generator. Start time is a section from t 0 to t 2 . Starting at time t 0 , the signals of the stator current sensor 1 of the synchronous generator and the pressure sensor 2 in the pressure conduit are supplied to comparison blocks 3, 4 with normal values of the stator current and pressure.
В блоке 3 сравнения с нормальным значением тока статора сигнал, пропорциональный действующему значению тока статора, сравнивается с нормальным значением и определяется величина отклонения тока статора.In block 3 of comparison with the normal value of the stator current, a signal proportional to the actual value of the stator current is compared with the normal value and the deviation of the stator current is determined.
В блоке 3 сравнения с нормальным значением тока статора синхронного генератора реализуется следующая функция:In block 3 of comparison with the normal value of the stator current of the synchronous generator, the following function is implemented:
где Iд - действующее значение тока статора синхронного генератора;where I d is the effective value of the stator current of the synchronous generator;
Iн - нормальное значение тока статора синхронного генератора;I n - the normal value of the stator current of the synchronous generator;
ΔI1 - выходной сигнал блока 3 сравнения с нормальным значением по току статора, показывает величину отклонения тока статора синхронного генератора.ΔI 1 - the output signal of block 3 comparison with the normal value of the stator current, shows the magnitude of the deviation of the stator current of the synchronous generator.
В блоке 4 сравнения с нормальным значением давления в напорном водоводе сигнал, пропорциональный действующему значению давления в напорном водоводе, сравнивается с нормальным значением и определяется величина отклонения давления.In block 4 of comparison with the normal value of pressure in the pressure head conduit, a signal proportional to the actual value of pressure in the pressure head conduit is compared with the normal value and the magnitude of the pressure deviation is determined.
В блоке 4 сравнения с нормальным значением давления реализуется следующая функция:In block 4 of comparison with a normal pressure value, the following function is implemented:
где Рд - действующее значение давления в напорном водоводе;where R d - the actual value of the pressure in the pressure pipe;
Рн - нормальное значение давления в напорном водоводе;P n - the normal value of pressure in the pressure pipe;
ΔР1 - выходной сигнал блока 4 сравнения с нормальным значением по давлению в напорном водоводе, показывает величину отклонения давления в напорном водоводе.ΔP 1 - the output signal of unit 4 of comparison with a normal value for pressure in the pressure head conduit, shows the magnitude of the pressure deviation in the pressure conduit.
Нормальные значения тока статора и давления в зависимости от величины нагрузки синхронного генератора подаются с блоков 5 и 6 задания нормальных значении тока статора и давления в напорном водоводе.Normal values of the stator current and pressure, depending on the magnitude of the load of the synchronous generator, are supplied from
Далее сигнал ΔI1 от блока 3 сравнения с нормальным значением тока статора подается в блок 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора. В блоке 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора, сравнивается входное значение отклонения с заданным отклонением.Next, the signal ΔI 1 from the comparison unit 3 with the normal value of the stator current is supplied to the comparison unit 7 with the set point and determine the sign of the deviation of the stator current. In block 7 comparing with the setting and determining the sign of the deviation of the stator current, the input deviation value is compared with a given deviation.
В блоке 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора реализуются следующие функции:In block 7 of comparison with the setting and determining the sign of the deviation of the stator current, the following functions are implemented:
где x(t)I - выходной сигнал блока 7 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по току статора синхронного генератора;where x (t) I is the output signal of block 7 comparing with the set point and determining the sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator;
ΔIу - величина уставки по изменению тока статора синхронного генератора;ΔI у is the value of the setpoint for changing the stator current of the synchronous generator;
ΔI1 - величина изменения тока статора синхронного генератора;ΔI 1 - the magnitude of the change in the stator current of the synchronous generator;
ΔI2 - величина и знак отклонения по току статора синхронного генератора.ΔI 2 - the magnitude and sign of the current deviation of the stator of the synchronous generator.
Одновременно сигнал ΔР1 с блока 4 сравнения с нормальным значением давления, подается блок 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе. В блоке 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе сравнивается входное значения отклонения с заданным отклонением.At the same time, the signal ΔP 1 from the comparison unit 4 with the normal pressure value is supplied with the comparison unit 8 with the set point and determining the sign of the pressure deviation in the pressure water conduit. In block 8, the comparison with the set point and determining the sign of the deviation by pressure in the pressure conduit compares the input deviation value with a given deviation.
В блоке 8 сравнения с уставкой и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе реализуются следующие функции:In block 8 of comparison with the setting and determining the sign of the deviation in pressure in the pressure head conduit, the following functions are implemented:
где x(t)p - выходной сигнал блока 8 сравнения с уставками и определения знака отклонения по давлению в напорном водоводе;where x (t) p is the output signal of block 8 comparing with the settings and determining the sign of pressure deviation in the pressure conduit;
ΔРу - величина уставки по давлению в напорном водоводе;ΔР у - the value of the pressure setting in the pressure head conduit;
ΔP1 - величина изменения давления в напорном водоводе;ΔP 1 - the magnitude of the change in pressure in the pressure pipe;
ΔР2 - величина и знак отклонения давления в напорном водоводе.ΔP 2 - the magnitude and sign of the pressure deviation in the pressure pipe.
Величина уставок по току статора синхронного генератора и давлению в напорном водоводе задается блоками 9, 10 задания уставок.The value of the settings for the stator current of the synchronous generator and the pressure in the pressure conduit is set by blocks 9, 10 for setting the settings.
Далее сигнал с блоков 7, 8 сравнения и определения знака отклонения по току статора и давления в напорном водоводе поступает в блок 11 выработки аварийного сигнала.Next, the signal from blocks 7, 8 for comparing and determining the sign of the deviation of the stator current and pressure in the pressure pipe enters the alarm generating unit 11.
В блоке 11 выработки аварийного сигнала реализуются следующие логические функции:In block 11 generating an alarm, the following logical functions are implemented:
где x1(t)1 - нормальный режим работы, аварийный сигнал на выходе блока 11 выработки аварийного сигнала не вырабатывается;where x 1 (t) 1 - normal operation, an alarm at the output of the block 11 generating an alarm is not generated;
x1(t)2 - режим увеличения вырабатываемой мощности синхронного генератора, аварийный сигнал на выходе блока 11 выработки аварийного сигнала не вырабатывается;x 1 (t) 2 - mode of increasing the generated power of the synchronous generator, an alarm signal at the output of the block 11 generating an alarm is not generated;
x1(t)3 - режим снижения вырабатываемой мощности синхронного генератора, аварийный сигнал на выходе блока 11 выработки аварийного сигнала не вырабатывается;x 1 (t) 3 - mode for reducing the generated power of the synchronous generator, an alarm signal at the output of the block 11 generating an alarm is not generated;
x1(t)4 - комбинация сигналов на входе блока 11 выработки аварийного сигнала соответствует аварийной ситуации выхода из строя опорного подшипника гидротурбины. В этом случае увеличивается давление в напорном водоводе. Это связано с увеличением момента сопротивления, вызванным выходом из строя опорного подшипника гидротурбины. Ток статора уменьшается потому, что вращающий момент на валу синхронного генератора уменьшается. На выходе блока 11 выработки аварийного сигнала вырабатывается аварийный сигнал.x 1 (t) 4 - the combination of signals at the input of the alarm generating unit 11 corresponds to the emergency situation of failure of the support of the hydraulic turbine. In this case, the pressure in the pressure pipe is increased. This is due to an increase in the moment of resistance caused by the failure of the support of the turbine. The stator current decreases because the torque on the shaft of the synchronous generator decreases. At the output of the alarm generating unit 11, an alarm is generated.
Далее аварийный сигнал поступает в блок 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора и происходит процесс разгрузки, отключения синхронного генератора от сети и остановки гидротурбины.Next, the alarm signal enters the control unit 12 of the hydraulic turbine and synchronous generator systems and the process of unloading, disconnecting the synchronous generator from the network and stopping the hydraulic turbine.
Появление аварийного сигнала обеспечивается последовательным срабатыванием пяти блоков при контроле величины тока статора и пяти блоков, одним из которых является датчик 2 давления, при контроле величины отклонения давления. При собственном срабатывании аналоговых блоков 5*·10-6…10-5, полное время срабатывания устройств будет определятся, в основном, собственными временами срабатывания блока 12 управления системами гидротурбины и синхронного генератора, составляющими 0,07…0,09 с, и датчика 2 давления. Время срабатывания датчика давления составляет 0,12…0,14 с, а полное время срабатывания устройства составит 0,19…0,23 с.The occurrence of an alarm is ensured by the successive operation of five blocks when monitoring the magnitude of the stator current and five blocks, one of which is a pressure sensor 2, when monitoring the magnitude of the pressure deviation. With the own operation of the analog blocks 5 * 10 -6 ... 10 -5 , the total response time of the devices will be determined mainly by the own response times of the control unit 12 of the hydraulic turbine and synchronous generator systems, comprising 0.07 ... 0.09 s, and the sensor 2 pressures. The response time of the pressure sensor is 0.12 ... 0.14 s, and the total response time of the device is 0.19 ... 0.23 s.
Таким образом, предлагаемое устройство защиты гидротурбины от выхода из строя опорного подшипника позволяет распознать аварийную ситуацию на ранних стадиях и увеличивает быстродействие срабатывания защиты, что позволит минимизировать последствие аварии.Thus, the proposed device for protecting the hydraulic turbine from the failure of the support bearing allows to recognize an emergency situation in the early stages and increases the response speed of the protection, which will minimize the consequences of the accident.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150744/06A RU2566613C1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014150744/06A RU2566613C1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2566613C1 true RU2566613C1 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014150744/06A RU2566613C1 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2566613C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU305780A1 (en) * | 1968-11-12 | 1973-01-08 | Б. Н. Ананьин, Л. А. вин , О. П. Сем чкин Ленинградский металлический завод съезда КПСС | DEVICE OF PROTECTION OF TURNING-VOLTAGE HYDROTURBINE FROM ACCELERATION |
| US4217617A (en) * | 1978-09-22 | 1980-08-12 | General Electric Company | Turbine trip circuit |
| JPS56133942A (en) * | 1980-03-21 | 1981-10-20 | Kawasaki Steel Co | Power recovering method and device for water flow utilizing facility |
| SU1270828A1 (en) * | 1984-03-11 | 1986-11-15 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of protection of hydraulic-turbine generator against excess in rotational speed |
| SU1319152A1 (en) * | 1984-06-14 | 1987-06-23 | Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука | Device for overspeed protection of hydraulic-turbine generator |
-
2014
- 2014-12-15 RU RU2014150744/06A patent/RU2566613C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU305780A1 (en) * | 1968-11-12 | 1973-01-08 | Б. Н. Ананьин, Л. А. вин , О. П. Сем чкин Ленинградский металлический завод съезда КПСС | DEVICE OF PROTECTION OF TURNING-VOLTAGE HYDROTURBINE FROM ACCELERATION |
| US4217617A (en) * | 1978-09-22 | 1980-08-12 | General Electric Company | Turbine trip circuit |
| JPS56133942A (en) * | 1980-03-21 | 1981-10-20 | Kawasaki Steel Co | Power recovering method and device for water flow utilizing facility |
| SU1270828A1 (en) * | 1984-03-11 | 1986-11-15 | Ленинградское Отделение Всесоюзного Ордена Ленина Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института "Гидропроект" Им.С.Я.Жука | Method of protection of hydraulic-turbine generator against excess in rotational speed |
| SU1319152A1 (en) * | 1984-06-14 | 1987-06-23 | Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им.С.Я.Жука | Device for overspeed protection of hydraulic-turbine generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2562340C2 (en) | Steam turbine control system and steam turbine operation mode at high unsteady exhaust pressure | |
| US10650613B2 (en) | Systems and methods for monitoring protection devices of an industrial machine | |
| EP3181900B1 (en) | Methods and systems for real-time monitoring of the insulation state of wind-powered generator windings | |
| EP2752988B1 (en) | Thermal protection method and system to maximize availability of electric drive system | |
| RU2763303C1 (en) | Adjustable guiding bearing | |
| JPH04287803A (en) | Turbine over speed preventing device | |
| CN113228442A (en) | Method for determining the location of a short-circuit fault in a generator arrangement, wind turbine, computer program and electrically readable medium | |
| US10060983B2 (en) | Method and apparatus for determining a physical quantity of a multiphase synchronous machine | |
| EP2216896B1 (en) | Torque oscillation monitoring | |
| RU2566613C1 (en) | Device for hydraulic turbine protection against journal bearing failure | |
| EP2806554A2 (en) | Variable speed control apparatus and operation method | |
| US10077673B2 (en) | Method and apparatus for monitoring the operation of a power generating installation | |
| US6330515B1 (en) | Method for protecting against vibrations in rotary machines | |
| JP2015102000A (en) | Wind turbine pitch brake function detector | |
| JP5415171B2 (en) | Water wheel governor | |
| RU2531465C1 (en) | Turbocompressor protector from axial thrust | |
| Novozhilov et al. | A method of diagnostics of induction-motor rotor eccentricity | |
| Matías et al. | Torsional vibration analysis applied for centrifugal pump condition monitoring | |
| EP3472925B1 (en) | Electrical actuator devices for reduction of torsional oscillations in turbomachinery systems | |
| JPH01138304A (en) | Oscillation estimating device of steam turbine low pressure rotor | |
| RU144858U1 (en) | ELECTRIC TRUCK ENGINE DIAGNOSTIC DEVICE | |
| GB2602038A (en) | Bearing wear monitoring | |
| SU1101957A1 (en) | Device for protecting synchronous machine against asynchronous operation | |
| JPS60192805A (en) | Turbine rotor position monitoring device | |
| JPH026296B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161216 |