Nghiên cứu cải tiến trong theo dõi trực tuyến cuộn dây rôto và stato

[bkeps.com]Theo dõi quá trình vận hành các máy phát thuỷ điện để xác định các yêu cầu bảo trì là công việc không đơn giản. Hiện nay có ba công trình nghiên cứu hứa hẹn nhiều lợi ích trong ngành. Máy phát thủy điện So với các máy phát tuabin trong các nhà máy điệ sử dụng nhiên liệu hoá thạch và các nhà máy điện hạt nhân, trên thị trường hiện nay còn có tương đối ít công cụ đánh giá tình trạng các cuộn dây rôto và stato khi máy phát thuỷ điện đang vận hành bình thường, để...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu cải tiến trong theo dõi trực tuyến cuộn dây rôto và stato Nghiên cứu cải tiến trong theo dõi trực tuyến cuộn dây rôto và stato [bkeps.com]Theo dõi quá trình vận hành các máy phát thuỷ điện để xác định các yêu cầu bảo trì là công việc không đơn giản. Hiện nay có ba công trình nghiên cứu hứa hẹn nhiều lợi ích trong ngành. Máy phát thủy điện So với các máy phát tuabin trong các nhà máy điệ sử dụng nhiên liệu hoá thạch và các nhà máy điện hạt nhân, trên thị trường hiện nay còn có tương đối ít công cụ đánh giá tình trạng các cuộn dây rôto và stato khi máy phát thuỷ điện đang vận hành bình thường, để từ đó có thể xác định các yêu cầu bảo trì trước khi cho máy ngừng hoạt động. Nói chung đối với các máy phát thuỷ điện, các dữ liệu trực tuyến, nếu có, thường chưa được theo dõi liên tục để có thể đưa ra cảnh báo sớm nhất về vấn đề đang nảy sinh trong cuộn dây. Mấy năm nay, Viện nghiên cứu Điện lực (Electric Power Research Institute - EPRI) cùng với Cục Điện lực New York (New York Power Authority - NYPA) và Công ty Iris Power của Canađa đã cố gắng khắc phục tình hình này với ba dự án nghiên cứu triển khai, bao gồm việc phát triển: · Phương tiện phát hiện các vòng dây bị chập mạch ở cuộn dây rôto trong khi máy đang vận hành bình thường; · Thiết bị theo dõi liên tục và hiệu quả về chi phí hiện tượng phóng điện cục bộ (PD) để tìm ra các vấn đề đang nảy nở trong cách điện cuộn dây stato; · Công cụ phần mềm hệ thống chuyên gia để tích hợp dữ liệu trực tuyến với thông tin dùng trong thiết kế và vận hành máy phát thuỷ điện. Công cụ này sẽ giúp những người vận hành và các kỹ sư bảo trì nhà máy đánh giá theo thời gian thực tình trạng chung của máy phát thuỷ điện và đưa ra các yêu cầu bảo trì hoặc sửa chữa. Bài báo này giới thiệu ba công trình nghiên cứu và công tác triển khai tại các nhà máy khác của NYPA. Trước hết, bài báo giới thiệu các thiết bị theo dõi sẵn có hiện nay và yêu cầu về các công cụ tốt hơn. Công tác theo dõi cuộn dây hiện nay Hai đại lượng duy nhất có thể biểu thị tình trạng của cuộn dây, được đo đạc nhiều và theo dõi liên tục, đó là độ rung ổ trục và nhiệt độ cuộn dây stato. Rung ổ trục có thể biểu thị cách điện vòng dây rôto bị hỏng ở một hoặc nhiều vị trí, và nếu có nhiều chỗ bị chập mạch sẽ xuất hiện lực hút từ trường không cân bằng làm rôto bị “lắc”. Nhiệt độ cao của cuộn dây stato biểu hiện cuộn dây làm việc ở nhiệt độ có thể rút ngắn tuổi thọ cách điện cuộn dây stato. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ tăng dần theo thời gian trong khi các điều kiện tải và nhiệt độ môi trường không đổi, thì đây cũng là biểu hiện cuộn dây bị nhiễm chất bẩn hoặc mảnh vụn và/hoặc các bộ trao đổi nhiệt bị mất tác dụng. Ví dụ, các tuyến thông gió của stato có thể bị tắc, làm tăng nhiệt độ stato. Vì vậy, theo dõi xu hướng thay đổi nhiệt độ có thể cung cấp bằng chứng có giá trị về việc khi nào cần cho dừng máy để làm sạch cuộn dây hoặc tiến hành bảo dưỡng bộ trao đổi nhiệt. Nhưng, độ rung cũng như nhiệt độ thường chỉ được nối tới thiết bị cảnh báo và tác động khi đạt tới các điều kiện nguy hiểm. Hiếm khi người ta theo dõi xu hướng thay đổi độ rung hoặc nhiệt độ theo thời gian. Ở một số máy, người ta cũng đo khe hở không khí giữa rôto và stato. Mặc dù theo dõi khe hở không khí chủ yếu là để phát hiện các vấn đề về cơ, ví dụ như độ thẳng hàng và sự di chuyển tương đối giữa các bộ phận, nhưng công tác này cũng có thể biểu thị ít nhiều các vấn đề cách điện cuộn dây rôto. Tuy nhiên, cũng như trong theo dõi nhiệt độ và độ rung, theo dõi khe hở không khí cho ta nhiều dữ liệu nhưng nhiều khi không thể hiện trực tiếp xu hướng thay đổi, và để giải thích các dữ liệu này, người vận hành nhà máy phải có trình độ chuyên môn nào đó. Hiện nay các phép đo trực tuyến về phóng điện cục bộ (partial discharge - PD) được thực hiện định kỳ trên hàng ngàn máy phát thuỷ điện. Các phép đo phóng điện cục bộ này có thể chỉ ra các tình huống khác nhau, ảnh hưởng đến cách điện cao áp của cuộn dây stato. Cụ thể như lỏng cuộn dây trong rãnh stato, xuống cấp cách điện do tác dụng lâu dài của nhiệt và phóng điện bề mặt do cuộn dây stato bị nhiễm bẩn vật liệu dẫn điện một phần. Đa số các dữ liệu PD được thu thập không liên tục, và để giải thích các dữ liệu này đòi hỏi trình độ chuyên môn nhất định. Theo dõi từ thông rôto Các cuộn dây rôto cực lồi trong các máy phát thuỷ điện làm việc rất tin cậy. Tuy nhiên, sau nhiều năm vận hành, cách điện cuộn dây rôto có thể bị già hoá, cuối cùng dẫn đến các vòng dây bị ngắn mạch trước tiên, và sau đó là chạm đất. Hiện tượng già hoá cách điện xảy ra vì quá nhiệt, phụ tải biến đổi theo chu kỳ và/hoặc cuộn dây bị nhiễm bẩn bởi vật liệu dẫn điện một phần, ví dụ như côn trùng hay bụi bẩn lẫn với dầu hoặc nước. Nhựa êpôxy cốt sợi thuỷ tinh và/hoặc cách điện màng mỏng trên dây dẫn của cuộn dây được dùng để cách ly từng vòng dây đồng với các vòng dây liền kề, cũng như để tạo cách điện giữa dây đồng và cực từ rôto. Ở hầu hết các nhà máy, máy phát điện đều tự động ngừng hoạt động khi xảy ra sự cố rôto chạm đất. ngắn mạch vòng dây nếu xảy ra, có thể dẫn đến lực hút từ trường không cân bằng, điều này đến lượt nó, có thể làm tăng độ rung ổ trục. Đáng tiếc là, có nhiều nguyên nhân làm độ rung tăng cao, trong đó ngắn mạch vòng dây rôto chỉ là một trong các nguyên nhân đó. Vì vậy, rung ổ trục không phải là phương cách luôn luôn đúng để phát hiện sự già hoá cuộn dây rôto. Vì vậy cũng sẽ là hữu ích khi biết rằng nguyên nhân độ rung tăng cao không phải do các vòng dây rôto bị ngắn mạch. Phương pháp tin cậy nhất và phổ biến nhất để phát hiện các vòng dây ngắn mạch (và hiện tượng chạm đất ban đầu) là tiến hành thử nghiệm “điện áp rơi trên cực từ”. Trong thử nghiệm này, đặt điện áp xoay chiều, ví dụ 120 V, giữa các vành trượt dương và âm sau khi đã cho máy phát thuỷ điện ngừng hoạt động và tháo ra một phần. Sau đó đo điện áp trên mỗi cực từ. Nếu có vòng dây bị ngắn mạch, điện áp rơi trên cực từ đó sẽ nhỏ h ...