[发明专利]监测涡轮发电机中的扭转振荡

说明书

提供用于检测涡轮发电机系统(1)的扭转振荡的监测装置和方法。方法包括监测(101)涡轮发电机系统(1)的输出端子(12)的电压中的每一个，和分析(103‑109)各电压的频率含量。对于涡轮发电机系统(1)的各被监测的共振频率f_i，分析包括：识别(103)在亚同步频率子带(sub_i)中的第一电压峰值和在超同步频率子带(sup_i)中的第二电压峰值，比较(107)第一电压峰值与第二电压峰值，和根据比较推断(109)涡轮发电机系统(1)是否经历在共振频率f_i处的扭转振荡。监测装置(14)包括用于接收代表输出端子(12)的电压的电压信号的输入部件(41)和配置成执行电压信号的频率含量的数字分析的控制单元(42)。控制单元(42)被配置成：识别在围绕亚同步共振频率f_sub,i的子带sub中的第一电压峰值；识别在围绕超同步共振频率f_sup,i的子带sup中的第二电压峰值；确定第一电压峰值的频率；确定第二电压峰值的频率；比较第一电压峰值的频率与第二电压峰值的频率；和基于比较推断涡轮发电机系统(1)是否经历在任何共振频率f_i处的扭转振荡。

技术领域

本发明涉及用于检测涡轮发电机系统的转子轴中的机械扭转振荡的监测装置和方法。尤其是，本发明涉及用于检测具有借助于共用的涡轮机轴互连的多个(诸如两个、三个、四个、五个、六个或更多个)涡轮机的涡轮发电机系统中的机械扭转振荡的监测装置和方法。

背景技术

将诸如蒸汽操作的涡轮机等的若干涡轮机互连的长涡轮机轴可能会在轴的一个或多个共振频率处遭受扭转振荡。扭转共振振荡可能导致涡轮机轴的故障，并且因而避免这样的振荡并能够在它们发生时检测到它们使得可以停止扭转共振振荡或涡轮机是有必要的。发电机的转子处的轴的扭转振荡会影响从发电机输出的电功率，并表现为电流和电压上的变化。还有，连接至发电机输出端子的电功率传输系统通过发电机将电能诱导至轴并由此对涡轮发电机轴中的扭转振荡有贡献。尤其是在具有无功功率补偿的电传输系统中，电气传输系统可能显示与机械系统的共振频率匹配的共振频率，使得电传输系统开始与轴的扭转共振振荡相互作用。

在现有技术中可以找到用于抵消扭转共振振荡的不同建议，例如，监测发电机输出电流以检测扭转共振振荡的系统。

US 4,733,340(Mase等人)描述了一种用于使涡轮发电机轴中的扭转振荡稳定的系统。在该系统中，在发电机的输出端子处测量发电机的输出电流。从扭转共振频率(Mase等人中的f_m)和发电机频率(Mase等人中的f₁)，可以确定电流信号的亚同步和超同步共振频率，该亚同步和超同步共振频率对应于扭转共振振荡的共振频率。借助于相应的第一和第二带通滤波器将电流的亚同步频率(Mase等人中的f₁-f_m)分量和电流信号的超同步频率(Mase等人中的f₁+f_m)分量滤除。检测在亚同步频率和超同步频率处的相应信号。

使用滤波器的缺陷是难以正确地调谐滤波器。太宽的带通滤波器对干扰敏感，而如果共振频率不是确切地已知或者如果不能确切地调谐滤波器的话，窄的带通滤波器可能无法给出幅度的准确测量。

这种监测发电机端子电流的另一缺陷是发电机端子电流随着电传输系统的阻抗而变化。因此，电传输系统内的变化可能会影响电流测量，并且作为电传输系统的阻抗的变化的结果，电流频率的幅度可能会变化。

US 4,331,882描述了一种用于检测电功率系统中的亚同步和超同步电气信号的系统。正在使用的电气信号是电流或电压信号(US4,331,882中第2栏第25至30行)。所获得的电气信号借助于经调谐的滤波器被整流和滤波。调谐滤波器，以将电气信号的亚同步和超同步共振分量滤除。滤波器检测器提供可用于致动报警和作为到控制电路的输入的输出。