e-PCM · 发电机监测

发电机的
连续监测。

e-PCM 安装在发电机控制柜中,学习每台发电机在各运行工况下的电气模型,并按故障类别标记变化。无需在发电机或原动机上安装任何传感器。

适用于水轮发电机、柴油和燃气发电机组、风力发电机及汽轮发电机。

  • 机械与轴承
  • 风电齿轮箱
  • 定子
  • 转子与偏心
  • 励磁与供电
厂房内底座上的发动机驱动发电机组
发动机驱动的发电机组。
安装在发电机控制柜内使用现有 CT,690 V 以上使用 PT通过 Modbus TCP 接入 SCADA 和 DCS

工作原理

读取发电机自身的
电流和电压。

发电机内部的故障及其传动链中的机械状况,会改变其端子处的电流和电压。e-PCM 在控制柜处测量这些信号,并与它为该发电机学习到的模型进行比较。

01

在控制柜内安装。

三相电压和电流取自发电机的 CT,690 V 以上的电压取自其 PT。无需在发电机、发动机或涡轮上安装任何设备。

02

学习发电机。

e-PCM 根据机器自身在各运行工况下的电气行为建立模型。在机组群中比较相似机组可提供更多背景信息。

03

监测并报告。

持续偏差按故障类别标记,并说明应检查什么。结果显示在设备上,并传送到工厂系统。在 OmniSight 中,由 Artesis Insight AI 生成报告。

OmniSight 与 Artesis Insight
安装在控制柜内 DIN 导轨上的 Artesis 测量单元
安装在控制柜内的测量单元。

适用哪些发电机

适用性取决于
机器类型。

同步、异步和 DFIG 发电机在端子处呈现不同的特征。e-PCM 在这里价值最大,也在这里有其不适用之处。

发电机 + 励磁

水轮发电机

直接并网的凸极发电机。偏心、定子和励磁行为。发现会结合运行数据核对,因为水力效应可能与某些转子特征相似。

发电机 + 原动机

柴油和燃气发电机组

连续运行和备用工况。发电机状态,以及体现在发电机电流中的原动机影响,仅需一次测量。这类机器往往几乎没有其他监测。

发电机 + 传动链

风力发电机(DFIG)

在并网端子处监测发电机定子状态。借助编码器转速参考,还可监测齿轮箱和轴承。

发电机侧

汽轮机和燃气轮机发电机

发电机状态以及不平衡、不对中等机械故障。涡轮转矩平稳,因此原动机故障更难定位。

风力发电机 · DFIG

发电机、齿轮箱和轴承。
从控制柜读取。

在 DFIG 风力发电机上,e-PCM 在风机控制柜处测量,无需在发电机或齿轮箱上增加传感器。风机自带的编码器为齿轮箱和轴承分析提供转速参考。选择一个部件,查看 e-PCM 报告的内容。

风力发电机机舱剖视图,显示主轴、主轴承、齿轮箱、联轴器、发电机和编码器
示意图。红色:e-PCM 覆盖。轮廓:转速参考输入。灰色:未覆盖。

已覆盖

发电机

定子状态并识别受影响的相,转子迹象,以及发电机在端子处的输出和电能质量。

检查标记相上的定子绕组和连接。

已覆盖

齿轮箱

发电机电流中的齿轮啮合特征,结合编码器提供的轴转速进行定位。

检查齿轮啮合和齿轮箱轴承。

已覆盖

轴承

主轴承、齿轮箱轴承和发电机轴承中正在发展的缺陷,结合轴转速进行定位。若已知轴承几何参数,可指出具体是哪个轴承。

检查被标记的轴承、润滑和安装。

已覆盖

轴与联轴器

传动链中的不平衡、不对中和联轴器状况。

检查轴对中、联轴器和安装螺栓。

输入,不作监测

编码器

风机自带的编码器为 e-PCM 提供轴转速。正是这一转速,使齿轮箱和轴承特征得以定位。

设置编码器信号接入控制柜内的 e-PCM 单元。

未覆盖

叶片、变桨和偏航

e-PCM 不覆盖叶片、变桨和偏航状况。

替代方案请使用风机自身的叶片、变桨和偏航监测。

能发现什么

故障类别,
并说明应检查什么。

发现按类别报告。建议的检查可在机器上确认原因。

机械

不平衡、对中、松动。

不平衡、不对中、地基和部件松动、联轴器。检查平衡、对中、螺栓和软脚可确认原因。

轴承

轴承和齿轮箱。

正在发展的轴承缺陷,结合轴转速以及(若已知)轴承几何参数进行定位。在风力发电机上,编码器转速参考可将其扩展到齿轮箱。

定子

定子迹象与相。

对照电压不对称判断电流不对称,以及频谱中与定子相关的特征,并识别受影响的相。检查可确认具体原因。

转子

转子与偏心。

与偏心相符的转子类别迹象,并结合运行数据佐证,尤其适用于水轮发电机。异步和 DFIG 发电机上的转子导条特征。

励磁

励磁与电压行为。

励磁丧失、恒定负载下功率因数或无功功率异常,以及电压和无功功率振荡。

功率

电能质量与输出。

电压和电流不平衡、谐波畸变、有功和无功功率、功率因数及频率。

现场应用

一台 350 kW 柴油发电机。
一次无人响应的报警。

德国一家农场的一台 350 kW、380 V、1500 rpm 柴油发电机,在原有监测系统之外加装了 Artesis 监测。学习期结束后不久,其机械和电气参数开始上升。

机房内的 350 kW 柴油发电机组
350 kW 柴油发电机组。

报警 → 发生了什么

机械类别上升

机械参数触发报警,随后升级到检查级别。报告指向不平衡、偏心和联轴器这一类。

电气参数

电气参数同时发生变化,印证了正在发展的故障。

原有监测

发电机原有的监测系统没有给出任何预警,因此发电机继续运行。

结果

发电机发生故障。检查发现是不平衡,已发展到转子与定子接触。

仅作为电气特征所包含信息的记录展示。该报警未被处理。

01 机械柴油发电机机械参数趋势,在标记点处急剧上升
机械参数趋势,在标记点处上升。
02 电气柴油发电机同一时期的电气参数趋势
同一时期的电气参数趋势。

更多现场案例

95 MW 汽轮发电机的电流频谱,两倍转速处升高的峰值已标出

机械 · 汽轮发电机

95 MW 汽轮发电机。
已由轴心轨迹图确认。

在一家为美国钢铁企业供电的电厂,一台 95 MW 汽轮发电机的频谱在两倍转速处出现升高的峰值,提示不平衡和不对中。该电厂在发电机自由端轴承处的接近式探头轴心轨迹图显示了相同的状况。

六台水轮发电机的频谱对比,其中两台机组在 100 Hz 处升高

水轮发电机 · 机组群对比

六台水轮机组,
并排比较。

对土耳其两座水电站的六台发电机进行了统一评估。五台状态良好。一台显示出地基松动特征,两台显示出低于报警水平的定子相关特征,已标记用于趋势跟踪。

案例数据来自 Artesis 的安装项目。发现按类别展示,与 e-PCM 的报告方式一致。水轮机组的示例是机组群评估,并非对机器的确认结论。

安装之前

要求
与边界。

安装需要什么,以及从端子处监测发电机在哪里止步。

现场所需条件

  • 发电机控制柜处的三相电压和电流:电流通过 CT,电压在 690 V 以下直接接入,以上经 PT。
  • 设备的控制电源:100 至 240 V AC 或 DC。
  • 铭牌数据和机器类型:同步、异步或 DFIG。
  • 用于风电齿轮箱和轴承监测:编码器转速参考。
  • 用于 OmniSight 和工厂系统集成:网络连接。
  • 在报告发现之前,需要在发电机正常运行工况下经历一段学习期。

它不做什么

  • 绝缘老化:请使用离线 IR、tan delta 或局放测试。
  • 局部放电:请使用在线或离线局放监测。
  • 铁芯叠片短路:请使用热成像或铁损测试。
  • 早期励磁绕组短路:请使用磁通探头或励磁电流测量。
  • 不覆盖叶片和偏航状况。
  • 它报告故障类别,而不是严重程度等级。

e-PCM 与 e-MCM

e-PCM 用于发电机,e-MCM 用于电机。

每个产品都有为其机器打造的专属分析。用 e-PCM 监测您的发电机,用 e-MCM 监测电机驱动的设备,并在 OmniSight 中同时查看两者。

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