Q GDW 11696-2017 《水轮发电机组振摆保护配置与整定规范》.pdf
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1、 ICS 27.140 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11696 2017 水轮发电机组振摆保护配置与整定规范 Configuration and setting guide of vibration protection for hydro- generator unit 2018 - 02 - 12 发布 2018 - 02 - 12 实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 11696 2017 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 总则 . 2 5 配置原则及技术要求 . 2 6 定值整定
2、. 4 附录 A(规范性附录) 大中型水轮发电机组振摆保护系统典型测点设置 6 附录 B(规范性附录) 不同转速水轮发电机组稳定工况振摆保护定值安全裕度系数 . 8 附录 C(规范性附录) 评价区域边界值 9 编制说明 . 14 Q/GDW 11696 2017 II 前 言 为规范和有效开展水轮发电机组振摆保护配置与整定工作,参照相关标准,结合常规水电站和抽水蓄能电站特点,制定本标准。 本标准由国家电网公司 基建 部提出并解释。 本标准由国家电网公司科技部归口。 本标准起草单位:国网新源控股有限公司、 松花江水力发电有限公司吉林白山发电厂、国网浙江省电 力公司。 本标准主要起草人:赵连辉、冯
3、伊平、 荆 岫岩、张亚武、陈伟勇 、张全胜、常玉红、谢加荣、 胡卓勋、 王环东、乔木、栾春林、丛学飞、潘月国、李勇、桂中华、李铁成、张永会、李建光、郝国文 、朱青山。 本标准 为 首次发布。 本标准在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。 Q/GDW 11696 2017 1 水轮发电机组振摆保护配置与整定规范 1. 范围 本标准规定了水轮发电机组振摆保护的配置、功能和定值整定等技术内容。 本标准适用于国家电网公司所属大中型水电机组(含抽水蓄能机组),小型水电机组可参照执行。 2. 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件
4、。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 2900.45 电工术语 水电站水力机械设备 GB/T 17189 水力机械 (水轮机、蓄能泵和水泵水轮机 )振动和脉动现场测试规程 GB/T 21487.1 转轴振动测量系统 径向振动的相对和绝对检测 GB/T 28570 水轮发电机组状态在线监测系统技术导则 GB/T 32584 水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定 3. 术语和定义 GB/T 2900.45、 GB/T 32584和 GB/T 28570界定的以及下列术语和 定义适用于本文件。 3.1 振摆保护装置 vibration protectio
5、n device 对机组主要部件的振动、摆度等信号进行实时采集、处理与存储并提供振摆异常报警和越限停机信号输出的装置。 3.2 轴向位移 axial displacement 机组运行时轴向推力载荷变化使转动部分沿轴向产生的位移。 3.3 报警值 alarm value 机组振动、摆度已经达到设定的规定值,说明机组状态发生较大变化,一般认为对长期稳定运行有一定的风险,需要观察或进一步检查,必要时进行处理。 3.4 停机值 trip value 机组振动、摆度增大到规定的限值,超过该值则说明机组状态发生显著变化,一般认为继续运行有导致机组损坏的较大风险,需要停机检查和进行处理 。 Q/GDW 1
6、1696 2017 2 3.5 稳定工况 steady condition 机组运行在稳定入力抽水、调相工况及经试验确定的负荷范围内发电稳定运行的工 况 。 3.6 特殊工况 special condition 机组运行在启动、停机、工况转换以及空载运行、 非稳定区域 发电 (或抽水) 等工况。 3.7 振摆基准值 vibration reference value 新机组或机 组消缺后的初期运行阶段,在稳定运行工况下测量得到的振摆值。 3.8 延时基准值 delay reference value 在振摆基准值统计周期内 ,振摆实测正常运行时振摆数据波动的最大时长。 4. 总则 4.1 机组
7、振摆保护参量应包括转动部件主轴摆度、固定部件轴承座的振动和轴向位移。主轴摆度分为上导处摆度、下导处摆度(法 兰处摆度 )和水导处摆度,固定部件轴承座的振动包括上机架振动、下机架振动和顶盖振动。 4.2 机组振摆保护应设两级越限信号输出,其中一级越限作用于报警,二级越限作用于停机并报警。 4.3 振摆保护装置限值及延时整定应以振 摆基准值和延时基准值实测结果为基础,并考虑安全裕度系数后综合确定。 4.4 机组振摆保护报警策略宜采取单测点策略,停机策略宜采用多测点策略,以提高振摆保护的可靠性。 4.5 机组振摆保护应设延时,延时定值应大于延时基准值。 4.6 机组振摆保护装置应具有时钟同步功能,并
8、与电站计算机监控系统采用同源时钟信号。 4.7 振摆保护定值宜结合机组实际,采取“一机一策”的方法设定。 5. 配置原则及技术要求 5.1 配置原则 5.1.1 每台机组应单独设置机组振摆保护装置一套,实现振摆保护功能。 5.1.2 机组振摆保护宜全工况投入。 5.1.3 机组振摆保护应采用硬接线方式作用于水力机械事故报警 及 停机,宜同时作用于后备水机保护。 5.1.4 机组宜设置一套传感器,同时满足振摆保护和振摆在线监测的需要,相关信号由传感器先直接上送振摆保护装置,再由振摆保护装置转送至在 线 监测系统。 5.2 技术要求 Q/GDW 11696 2017 3 5.2.1 硬件要求 5.
9、2.1.1 振摆保护装置电源系统应采用交、直流双回路供电,具备无扰切换功能。 5.2.1.2 振摆保护装置应采用独立的继电器,无源接点输出。 5.2.1.3 振摆保护装置应具有串口和以太网络接口,并使用行业通用开放通讯协议。 5.2.1.4 振摆保护装置数据采集单元宜采用模块化设计。 5.2.1.5 振 摆保护测点配置见附录 A。 5.2.1.6 轴承座(机架)、顶盖振动测量设备性能应满足 GB/T 21487.1 和 GB/T 17189的要求 。 5.2.1.7 主轴摆度测量设备性能应满足 GB/T 21487.1 和 GB/T 17189的要求。 5.2.1.8 主轴摆度和轴向位移测量设
10、备应能同时测量直流信号和交流信号,以确定轴的空间位置及其动态位移。 5.2.1.9 传感器的频响范围至少覆盖表 1。 表 1 振动测量设备应覆盖的频率范围 单位: Hz 水轮机型式 频率下限 fmin (振动传感器)频率上限 fmax (摆度传感器)频率上限 fmax 混流式 0.25 fn 3 fRSI 3 ZR fn 水泵水轮机 0.25 fn 3 fRSI 3 ZR fn 轴流式 0.25 fn 3 fRSI 3 ZR fn 灯泡式 0.25 fn 3 fRSI 3 ZR fn 冲击式 1 fn 5 ZR fn 3 ZR fn 注 1: fn 为对应于额定转速的转速频率。 注 2: fR
11、SI 为水轮机动静干涉激振频率, fRSI=m ZR fn。 注 3: ZR为叶片数 (或水斗数)。 注 4: m 为转轮叶片通过频率的谐波阶次, m 为任意整数,通常取 3。 5.2.1.10 振摆数据采样时间应大于机组转动周期的 10倍。 5.2.1.11 安装传感器的支架应具有足够的刚度,以避免出现共振现象。 5.2.1.12 机 架、顶盖振动宜采用接触式传感器测量。额定转速高于 300r/min 的机组宜采用振动速度测量;额定转速低于或等于 300r/min的机组,可采用振动位移测量。 5.2.1.13 振动位移测量宜采用惯性式磁电传感器(带硬件积分功能、输出振动位移),得到振动位移峰
12、峰值 Sp-p,单位为 m。 5.2.1.14 振动速度测量宜采用惯性式磁电传感器(输出振动速度),得到振动速度均方根 Vrms,单位为 mm/s。 5.2.1.15 主轴摆度测量系统的幅值范围(量程)至少应为附录 C所规定的限制值 1(A/B区域界限值)的 4 倍。 5.2.1.16 非接触式位移传感器安装位置应设置在距离主轴等于一半量程 的位置或传感器输出电量的中间值位置。 Q/GDW 11696 2017 4 5.2.1.17 轴向位移传感器应采用非接触式位移传感器,通常为电涡流传感器,量程应满足机组轴向位移限值的要求。 5.2.1.18 传感器技术要求 应符合 GB/T 32584的
13、相关规定 。 5.2.2 软件要求 5.2.2.1 应具备报警或停机信号输出功能,系统应完整记录并保存机组出现异常前后 10 分钟的连续采样数据。 5.2.2.2 应具备定值、报警策略的编辑功能和稳定工况、特殊工况的判断功能。 5.2.2.3 应 具备 自诊断功能、 振摆数据有效性判定及告警功 能和电源故障保护功能。 5.2.2.4 振摆位移峰峰值宜采用 97%置信度融合平均时段法计算。 5.2.2.5 应具备根据振摆传感器定期检验结果修正 振摆传感器系数功能。 5.2.2.6 单个模块故障不应影响系统整体运行,各模块之间应相互独立,互不影响。 5.2.2.7 软件其它要求参照 GB/T 28
14、570中相关规定。 6. 定值整定 6.1 基准值选定 6.1.1 基准 值包括振 摆 基准值和延 时 基准值 。 6.1.2 新投运或大 修后 的机组应进行振摆“基准测试”,确定振摆基准值。 6.1.3 振摆“基准测试”结果超出附录 C中 表 C.1 C.5的振摆区域边界值时,在机组能够连续安全运行条件下,可将测试结果做为振摆基准值。 6.1.4 通过振摆“基准测试”,统计机组在稳定工况下运行的实际干扰信号的最大时长,作为延时基准值。 6.2 基准值的校核 6.2.1 应定期校核基准值,最 长周期不宜超过 1年,如果基准值发生改变,应进行 分析和相关检查 。在机组能够连续安全运行条件下,应重
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