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水力發(fā)電機監(jiān)控:測量渦輪葉片的效率

發(fā)布時間:2023-08-07      點擊次數(shù):965

水力發(fā)電機監(jiān)控:測量渦輪葉片的效率

提高水利發(fā)電效率,促進綠色能源發(fā)展

采用 HBM 應變測量技術和 PMX 測量系統(tǒng),水力發(fā)電效率提高了 10%。Iron Gate I (Djerdap Gorge) 水電站是多瑙河上最大的水壩和歐洲最大的水力發(fā)電站。其位于羅馬尼亞和塞爾維亞之間。

該項目始于1964年,在1972完成時,其是世界上最大的水力發(fā)電站之一,有十二臺發(fā)電機組,最大發(fā)電量為2052兆瓦,平均為1026兆瓦。

以前的機械化解決方案達到了極限

經(jīng)過30多年的運行,新增六臺汽輪機的振興工程于2009在塞爾維亞啟動。其目的是將發(fā)電效率提高 10%。其使用了可調(diào)葉片的水輪機對舊的設計進行優(yōu)化。因此需要進行廣泛的測試來確定發(fā)電效率。為此,IEENT(貝爾格萊德尼古拉斯研究所)與 MFB(貝爾格萊德大學機械科學院)和TRC Pro(技術研究中心)合作,設計了一個新方法,來測量實時工作狀態(tài)下的發(fā)電效率。

可靠的傳感器技術

測量使用的是應變測量原理,并將應變片直接安裝在渦輪機上。

  • 第一類應變片用于扭矩測量。
  • 第二類應變片對渦輪進行軸向力和速度測量。

扭矩和軸向力測量的應變片位于渦輪和發(fā)電機之間)的軸上。

對于扭矩測量,工程師們決定采用 HBM HBM XY41-3/700 應變片并聯(lián)工作。

對于軸向力的測量,工程師們選擇了 XY31-3/350 應變片。

在應變片安裝完成后,他們使用了特殊的保護罩對應變片進行了電氣保護。以防止在這種惡劣環(huán)境下,應變測量受到電磁干擾(EMI)。

因為渦輪軸在工作時一直處于旋轉狀態(tài),工程師們必須找到一個安全的方式來將的應變信號傳遞到 PMX 測量放大器系統(tǒng)。因此了安裝了一個遙測系統(tǒng),以便將測量信號從軸上發(fā)送到接收端。

設置和運行模式

通常,測量和控制系統(tǒng)需要完成幾個任務,如快速可靠的測量、易于安裝、實時計算、診斷信息、不需要額外的軟件安裝等。這些通過 PMX 測量系統(tǒng).

PMX 可以測量多種信號,包括電壓,應變等。來自渦輪,渦輪軸上的應變片將扭矩,轉速及力等應變信號,通過遙測系統(tǒng)轉化為電壓信號,傳送給 PMX,所有信號采樣率均為 19.2 kHz。

所有參數(shù)設置與調(diào)整,PMX系統(tǒng)均通過標準的以太網(wǎng)接口和內(nèi)部的 Web服務器處理。并且可通過遠程無線網(wǎng)絡進行遠程操作。因此每個工程師都可以實時查看測試狀態(tài)。

功能強大的實時計算與PMX“智能功能”

第二步中,需要實時地計算相關信息。這可以通過 PMX 智能功能完成,例如袖珍計算器、邏輯功能和過程評估等,如PID控制器功能。為了計算機械功率,可以使用以下公式:

 

單位: P: W; M: Nm; n: rpm. 

安全與診斷

PMX 帶有一個診斷LED指示燈。能夠讓服務工程師獲得一個容易和快速的指示,了解設備和測量狀態(tài)的潛在錯誤。

詳細、深入的診斷信息儲存在PMX日志文件終。涵蓋了設備和測量的所有即將出現(xiàn)的錯誤,以及參數(shù)的設置更改。

“參數(shù)化的一個非常有用的工具,通過個人電腦的平板電腦或智能手機的 Web瀏覽器就可以實現(xiàn),并且實時有效”,TRC 工程師 Hotimir Licen 談到。

過程數(shù)據(jù)采集與評估

在開始定義軟件時,工程師要求其必須是一個易于使用,強大的數(shù)據(jù)采集和評估軟件,能夠采集所有的測量信號以及實時計算結果。此外,該軟件必須可視化并存儲所有數(shù)據(jù),并可按需生成打印報告。

所有數(shù)據(jù)均通過 HBM catman 數(shù)據(jù)采集軟件采集:

在項目完成后,進行效率測試并確定新的渦輪機特性。

在這里,再次回顧一下 HBM 測量解決方案的亮點:

  • 部署快速簡便
  • 易于安裝和診斷
  • 高分辨率、高精度、高速
  • 設備內(nèi)部計算通道:
    • 動態(tài)信號與濾波信號
    • 應變測量的扭矩計算
    • 應變測量中的力計算
    • 轉矩轉速測量的功率計算
    • Web可視化應用程序,可通過PC機、平板電腦或智能手機進行數(shù)據(jù)存儲和可視化(任何帶有Web瀏覽器的設備)。