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GCM-X工作原理

发电机中使用的环氧涂料、釉、或其它绝缘材料都有特定的温度特性。当材料被加热时,低于某个温度,没有微粒产生;但是,一旦达到了某个临界温度,每平方厘米的表面每秒都会产生数百万的亚微细的粒子(热解产物)。当超过这个温度,并维持一段时间,材料发生质变,故障便发生了。如果这些“热污点”没有及时被捕获,它们将可能导致悲惨的事故,造成巨大的经济损失。
GCM-X可以及时发现这些微粒,向人们提出早期报警。GCM-X的亚微细粒子探测器是由一个电离区和离子采集室组成,电离区内含有一个低水平的α源(钍232)。由发电机风扇产生的压力使冷氢气通过探测器连续循环。氢气首先通过电离区,被α粒子电离,离子随着氢气到达离子采集室,在那里有一个加了10伏直流电压的电极。因为氢离子具有较高的荷质比,机动性极高。负10伏直流电势足以使绝大部分离子被吸引到采集电极上,产生输出电流。当氢气中出现亚微细粒子时,部分离子将被亚微细粒子吸附,其结合物的荷质比将大大减少(乘以数千倍或更多),机动性降低。从而大部分被氢气流带走,只有很少离子被采集电极所吸引,造成输出电流显著减少。
为提高报警的准确性和可靠性,GCM-X探测到微粒子后,微处理器立即启动并监视一个报警验证程序。自动警报验证回路将转换管道阀门,形成旁路,使所有氢气都通过一个过滤器。如果报警是有效的,并出现热分解产物,以这种方式除去微粒后,采集器的电流将回复到它的正常水平,从而确认了微粒的出现和过热。如果警报被证实,将给出一个核实了的报警指示。氢气流的一部分自动地或手动通过采样系统,在那里这些微粒被采集以便实验室分析。
如能在发电机中进一步采用E/One公司的“Gne-Tags”技术(用于发电机各种不同部位的过热预警标识漆,另文介绍),本装置的效用将更突出;通过对样品的分析,将能快速准确发现故障部位,减少停机维修的时间。
图1表示了一个典型的GCM-X。氢气通过离子室时压力下降,用差压变送器指示气体的流量。
离子室输出的电流被静电计放大。放大后的电流和流量被显示在条形图上。通常的操作程序是调整流量为给定的压差指示,和校准静电计的电量以产生一个80%(16mA 75%????) 的输出。当输出下降到60??%即给出预警,下降到50???%即启动报警验证程序。
依靠热敏元件(热电阻或热电偶)的探测器,必须等过热持续发展到热敏元件所能探测到的区域,才能发现过热。由于传感器布置上的局限性导致这类探测器灵敏度低、反应速度慢,故障难以早期发现核实。
对300MW机组,我国通常将面积在12平方厘米以上的区域绝缘材料被破坏,定为故障。GCM-X可在微小的局部材料被破坏前便发出报警,而且报警可被反复核实,其现场使用价值是显而易见的。
综上所述,GCM-X对发电机内的局部过热有极高的探测灵敏度和极高的可靠性。美国,加拿大,欧洲,日本,澳大利亚,墨西哥,印度尼西亚等等国家,GCM-X已被广泛地应用到125MW以上的发电机组中。我国台湾省台电等电厂也在125MW以上的发电机组中广泛使用。目前大陆GCM-X已被广泛地应用到300MW以上的发电机组中,并获得好评。例如:哈尔滨电机厂与美国通用电气公司合作的400MW燃机均采用美国e-one公司GCM-X。

 

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