基于VMD与包络谱分析的水力机械振动故障特性研究

水力机械振动信号具有噪声强烈、非平稳、非线性等特点,振动信号特征量的有效提取和识别对故障诊断有着重要影响。通过试验台模拟了水力机械不对中与松动两种常见振动故障,采用变分模态分解和Hilbert包络谱分析对故障信号进行故障特征提取。首先利用分量瞬时频率均值确定变分模态分量数量K,对信号进行VMD分析,再对分解后以及重组的信号进行包络谱分析。研究表明,VMD能有效提取出信号的特征量,有利于故障的识别。对比了不同故障情况下以及同种故障不同程度情况下重组信号包络谱特征的差异,发现不对中故障情况下高次谐波信息较为突出,高次谐波随着不对中程度增加而增加;松动故障引起的振动具有方向性,振动信号中伴随着间谐波。这些振动故障特征可以为故障智能诊断提供参考。

大型水轮发电机定子绕组放电故障分析及基于真实线棒模型的仿真研究

大容量、高电压水轮发电机投运后,部分发电机端部可能出现严重放电现象并发展成为较大安全事故,给发电企业的安全稳定运行带来了巨大挑战,为及时发现和处理这种发电机局部放电异常情况,本文首先通过制作线棒放电模型对3种最典型放电进行模拟,形成了具有参考价值的脉冲电流法局部放电图谱。其次,通过一个实际发电机故障案列的分析,以局部放电试验来验证放电图谱对放电类型判断的准确性。结果表明,脉冲电流法局部放电图谱的具有重要参考价值,局部放电试验和该图谱法对比显示准确性达到83%,基本满足现场有干扰情形下的应用要求。所述发电机故障分析方法为专业人员处理类似问题提供了参考方案,放电特征图谱对判断放电故障的类型具有明确的指导意义。

水轮发电机定子绕组绝缘诊断及寿命评估研究

发电机定子绕组运行过程中长期经受电、热、机械力等各因素的影响,其定子线圈绝缘强度会逐步降低,从而减少定子绕组的运行寿命。通过局放、介损、交直流耐压等试验对某电厂3台发电机定子绕组的绝缘状态进行了测试,发现局部放电参数法预测寿命结果不符合实际情况;D图像法和老化综合预测法的预测结果相近,可行度较高,可在实际定子绕组寿命评估中综合使用。

水轮发电机定子电磁振动特性分析与改造研究

水轮发电机定子电磁振动可能导致定子绕组绝缘磨损、定子铁心松动、电腐蚀现象加剧、拉紧螺杆疲劳断裂以及定子地脚螺栓损坏等问题,为防范这些问题导致的水轮发电机发生绝缘故障甚至严重损坏事故,本文引入单元电机概念来计算铁心振动幅值,并针对某110 MW电站#1水轮发电机定子电磁振动进行分析,提出可行的改造方案,最后通过现场检测以验证改造方案对电机定子电磁振动偏大的消除效果。结果表明,水电站#1水轮机发电机定子电磁振动主要是由反转的26次、38次定子磁势谐波与主波磁场相互作用所产生的的激振引起的,采用定子槽数为528槽的改造方案后,空载、额定负荷及100 Hz条件下的振速有效值最小值分别为0.03、0.01、0.01 mm/s,较改造前对应位置(上机架水平、下机架垂直、下机架垂直)的振速分别下降了85%、95%、43%左右,改造效果明显。本文所述方法和策略对指导水电机组开展定子电磁振动治理,保证机组长期安全稳定运行具有重要意义,同时为国内外水轮发电机定子电磁振动分析与改造提供了决策依据。

流域梯级水电站负荷短期联合优化调度研究

梯级水电站之间往往距离较近,水力和电力联系紧密,开展梯级水电站负荷短期联合优化调度,可降低发电水耗,在有限水量的基础上发更多的电量,取得更大经济效益。本文根据梯级电站运行实际情况,提出基于电站投入顺序的动态规划算法,构建以梯级消耗水位势能最小为目标的日计划梯级电站负荷分配模型,实现了日发电计划下的流域梯级负荷优化分配。同时分析日计划下的梯级电站优化分配时考虑径流和负荷偏差不全面的不足,构建梯级电站实时负荷分配模型,通过对流域梯级电站选取典型日和时段运行数据进行实例分析,并与实际运行进行对比,结果表明流域梯级电站单日运行实时优化调度负荷分配比实际运行中负荷分配耗用的水能少4090.84 kW·h,发电效益得到明显提高。流域梯级水电站负荷短期联合优化调度和实时优化策略可有效提升梯级发电效益,在工程实践中有一定的指导意义。

重力储能发电现状、技术构想及关键问题

目前,以风能和太阳能为主的波动性电源快速增长,导致电力不平衡矛盾突出,亟需发展储能技术。抽水蓄能是目前为止规模最大、技术最成熟的储能方式,已成为电网储能的主力军。国外相关资料报道,把储能介质“水体”换成其他固体重物的重力储能发电可实现与抽水蓄能电站类似的功效,但国内还缺少系统研讨。本文分析了重力储能发电的现状,类比抽水蓄能技术提出构想方案,引入“重力轮机”“上仓”与“下仓”等概念;阐明了重力储能、发电基本过程及其原理,从理论上推导了重力发电的出力公式;通过科学构想、对比分析初估认为,重力储能发电净高差约100 m,单机容量最大达到10 MW级别,可采用“分布式”规划站点实现灵活的规模化储能;通过开展探讨性剖析,提出4个技术构想及关键问题:1)重物势能转化旋转机械能的重力轮机。研发与水轮机作用类似的重力轮机,最大运行规模按每秒投入约十多吨重物,目标效率可设定为80%。重力轮机是重力储能发电的核心设备,需要在机械工程应用领域开展系统深入的研究。2)适宜的上下仓布置形式。结合实际地理条件,灵活布置上仓与下仓,利用上下仓之间的空间存放重物可减少占地。上下仓布置形式影响重力轮机及输送系统的研发方向,可以统筹研讨、论证。3)重物高效输送系统,包括下仓重物吊运至上仓和仓内输送。降低重物输送能耗,提高系统综合效率,直接关系到重力储能发电的商业价值,故需要开展广泛调研和技术攻关,探寻安全、高效、切实可行的输送方案。4)合理选用重物。采用混凝土为重物的主材较为合适,尽量利用建筑垃圾或就地取材等,以降低对环境的不利影响;宜采用规格相同的标准重物,并能长时间循环使用。重力储能发电具备环境友好、布置灵活、安全度高、寿命长、无自放电等显著优势,研发价值突出,应用前景广阔,目前还处于探索阶段,有待更深入的探究,以推动先期预研、方案规划及技术研发,为新能源长远发展提供后备支撑。

基于超临界火电机组铸造高压管道相控阵检测可检性研究

为解决铸造管道内部缺陷常规超声检测中缺陷分辨率差、不直观、无法准确评定的问题,尝试采用超声相控阵技术替代常规超声波进行检测,通过模拟仿真、对比试块验证以及实际管道的检测试验,验证了超声相控阵技术在铸造管道缺陷检测中的优势。

环境湿度对空气介电常数的影响研究

人们越来越多关注工频电场对其生活环境产生的影响,因此交流输电线下工频电场的测量值成为周围环境是否受污染的重要参考。实际测量中发现在高湿度地区电场强度测量值往往偏大。探究影响电场测量的因素,通过实验和仿真发现,空气介电常数随着湿度的增大而增大,在环境湿度到达75%之前增长量为20.7%,在环境湿度大于75%之后增长缓慢,但通过仿真发现空气介电常数的变化对于周围电场强度并无明显影响。支架材料电阻率随着湿度增大而减小,且当电阻率低于1 MΩ·m对电场测量有明显影响。

关于锅炉压力容器检验的技术分析探讨

锅炉压力容器是压力设备重要的组成部分,在工业生产中,压力设备占据至关重要的地位,为保证锅炉压力设备正常运行,强化检验工作,可提升锅炉压力容器使用寿命。基于此,文中就锅炉压力容器检验的基本方法展开分析,探究改进锅炉压力容器检验技术的相关建议,旨在优化锅炉压力容器工作方式,并在检验技术支持下,提升运行成效。

基于海量数据重构的大型水轮发电机高频局部放电测试方法

我国局放测试设备主要采用低频技术,应用于大型水轮发电机存在测试数据波动性较大和局放识别困难等问题,而适用于大型水轮发电机的高频局放试验平台处于长期缺失状态。为此,该文基于海量数据分步处理架构搭建高频局放硬件平台,提出一种全新的局放特征信号重构算法,通过时域特征进行有效脉冲划分,完整提取出局放特征信息,同时大幅度削减数据量。根据该文所提方法开发一套高频局放测试系统,与传统局放仪进行对比实验分析。水轮发电机老化线棒实验室测试验证该文所提方法的有效性和优越性,局放测试波动值为4.8%,远低于传统局放仪的57.3%。真机试验中检测出一例典型绝缘缺陷,工程应用效果显著,具有一定的推广应用价值。

关于预防超高压电力变压器质量事故措施的思考

某发电集团电力变压器质量事故频发,影响电站安全稳定运行,必须采取质量管控措施预防。以大型水电站超高压电力变压器建成投产和运维管理良好成果为例,分析思考并提出预防超高压电力变压器在生命周期内发生质量事故的措施。

基于烟气监测数据的标准煤耗率计量方法

发、供电标准煤耗率是评价燃煤电厂能源利用效率和碳排放强度的重要指标。准确计量标准煤耗率是燃煤电厂节能减碳、控制成本、增加效益的关键手段之一。长期以来,由于煤计量误差较大和煤采样代表性差,造成燃煤电厂标准煤耗计量普遍存在数据波动大、准确性差。为解决该问题,提高燃煤电厂节能管理水平,提出了一种全新的标准煤耗率计量方法。该方法以锅炉烟气排放在线监测系统数据为基础,无须燃煤发热量值,对煤样采集代表性要求不高,可比较准确地计算出标准煤耗率。在1000 MW燃煤机组的应用表明,采用该方法得到了机组瞬态实时标准煤耗值在不同负荷下的变化曲线,且稳定工况下的标准煤耗率平均值与反平衡性能试验测定的标准煤耗率值比较接近,最大偏差小于1%。该方法既可用于燃煤电厂标准煤耗计算,也可用于入炉煤发热量软测量计算、碳排放核算、机组能耗实时在线监测等方面,将对燃煤电厂成本核算、节能对标分析、机组运行优化及碳排放交易等产生积极的影响。

基于实测异型混流式水电机组优化运行

混流式水电机组的运行性能主要与水轮机特性有关,水轮机在不同水头、不同出力下,效率、空化、稳定性等影响水轮机运行的要素均有变化,部分巨、大型电站受技术发展水平、设计思路、制造等因素影响,站内存在两种型号以上的混流式水轮机,各型水轮机在运行特性上有较明显的差异,在实际运行过程中,需要针对不同工况、不同机组的运行特性,制定不同的的运行策略以达到安全、经济运行的目的。通过异型混流式水电机组稳定性试验,定义负荷运行区域,根据实际运行情况确定运行区域划分标准,精确界定全工况下的负荷运行区域:采用合适的测流方法,通过水轮机效率试验,以耗水率为基础进行经济运行评价,划分机组经济运行区域。在上述研究结果的基础上,从效率和稳定性两个方面,对比异型混流式机组运行特性,应用水电站经济运行原理中动态规划的数学方法,获得机组最优运行组合。以某水电站为例,采用超声波测流法开展国内某电厂(简称DFEM)和国外某公司(简称GE)两种型号水轮机优化运行研究,结果表明,在160m水头时与原机组运行组合相比,在满足安全运行条件下,优化后总耗水量可降低1.5%~7.3%,以该电站设计年发电量约为147.9亿(kW·h),水量利用率为90%计算,理论每年可增发电量约1.99~9.72亿(kW·h),经济效益得到明显的提高。异型混流式机组优化运行研究可显著提高机组运行的经济性和安全性,可为“双碳”形势下的电力生产精细化管理提供思路和参考。

水电站设备状态监测和状态评估系统设计

梳理了水电站机电设备尤其是监测对象、导叶等活动的机械设备的状态监测和状态监测的定义、常规方法和未来发展趋势。

锅炉屏式过热器夹持管开裂原因分析及其优化措施探索

文中主要对锅炉屏式过热器夹持管开裂原因进行了分析研究。通过宏观、力学试验、金相显微组织观察、光谱分析、硬度检测对材质为TP347的夹持管进行宏观、微观分析,用显微镜对金相组织形貌进行了分析。试验结果发现,夹持管母材内壁的硬度值高于外壁,金相组织中存在脆性相的形变马氏体,且奥氏体组织内存在滑移线,脆性的马氏体相在应力作用下产生裂纹,在锅炉运行中的热应力和振动产生的交变应力共同作用下,裂纹不断发展最终发生断裂。同时提出了对夹持管结构形式进行优化改造的措施。

高压线路雷击过电压实例分析

首先论述了电力系统过电压分析的重要意义,详细分析了电力系统过电压的主要种类,介绍了绝缘配合的传统方法 ,为后面的过电压分析提供了理论基础。对电力系统过电压获得的数据进行了时域分析和频域分析,对现场收集到的过电压数据中一些典型的、频繁出现的过电压波形进行了分析,判断过电压的类型和产生的原因,这对于研究判断站内电气设备的绝缘强度、检修周期、设备改进和系统改造、过电压对高压送电线路的影响方式和程度以及过电压的防范等都具有重要的指导意义。在电力系统高压送电线路研究项目中应用取得初步成果。