水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

熊卉

摘 要：通過對(duì)水電機(jī)組的運(yùn)作情況監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)一旦產(chǎn)生故障，應(yīng)加大診斷維修力度，保證水電機(jī)組的使用年限，以防止水電廠造成嚴(yán)重的損失。伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，朝著智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，使故障維修更高效。文章將分析水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀，希望能幫助故障檢修人員，推進(jìn)水電廠更好更快的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障診斷技術(shù)

隨著我國(guó)水電廠逐步擴(kuò)大建設(shè)的規(guī)模，促使水電機(jī)組在單機(jī)容量方面，呈現(xiàn)持續(xù)加大的趨勢(shì)，這樣必然給水電機(jī)組運(yùn)作帶來更多的風(fēng)險(xiǎn)。要維護(hù)水電廠安全運(yùn)行，一定要抓好水電機(jī)組故障診斷和維修工作，通過先進(jìn)的技術(shù)監(jiān)測(cè)出水電機(jī)組狀態(tài)?，F(xiàn)階段的自動(dòng)化故障監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)水電機(jī)組發(fā)生的故障，并且自動(dòng)地進(jìn)行報(bào)警提示，提高了檢修技術(shù)人員的工作效率，這充分說明了水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用前景良好。

1.水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

當(dāng)前國(guó)內(nèi)水電廠運(yùn)作方式發(fā)生了重大的改變，從傳統(tǒng)故障檢修方式“計(jì)劃維修”發(fā)展到科學(xué)檢修方式“狀態(tài)檢修”。通過“狀態(tài)檢修”方式，獲得良好的檢修效果，這也是我國(guó)水電業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。盡管我國(guó)的水電機(jī)組在狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)方面起步慢，但是最近幾年來，針對(duì)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)，我國(guó)加強(qiáng)了學(xué)習(xí)、借鑒、吸取，由此獲得了迅速的發(fā)展，并取得較多的相關(guān)研究成果。從20世紀(jì)80年代開始，從一開始在大專院校進(jìn)行學(xué)術(shù)討論交流，開展小規(guī)模實(shí)踐，逐漸地發(fā)展成大部分高校、加上大企業(yè)聯(lián)合，通過深入地研發(fā)，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，使水電機(jī)組在狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障診斷技術(shù)方面獲得了飛快的進(jìn)步。具體經(jīng)歷了三個(gè)大階段：自20世紀(jì)70年代開始至80年代初期，側(cè)重于借鑒以及吸收國(guó)外一些先進(jìn)的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，分析設(shè)備故障的原理、監(jiān)測(cè)的方法、診斷的技術(shù)、監(jiān)測(cè)的儀器、診斷的儀器；自20世紀(jì)80年代開始至80年代后期，重點(diǎn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究新診斷原理和方法，研發(fā)出屬于國(guó)內(nèi)自身的狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置和故障診斷裝置；自20世紀(jì)80后期開始至今，我國(guó)已經(jīng)構(gòu)成了智能化故障診斷理論。

現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)從事水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和故障檢修技術(shù)研發(fā)的單位比較多，主要包含了華中科技大學(xué)、河海大學(xué)、西安理工大學(xué)、中國(guó)水利電力科學(xué)研究院、北京英華達(dá)公司等。具有代表性的科學(xué)研究成果主要有：華中科技大學(xué)研發(fā)的HSJ系統(tǒng)；由北京英華達(dá)企業(yè)研發(fā)的EN一8000系統(tǒng)；與中國(guó)水利電力科學(xué)研究院研發(fā)出HM9000水電機(jī)組在狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面的綜合分析系統(tǒng)等等。

2.水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)狀

2.1水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)

水電機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)，一般包含了機(jī)組結(jié)構(gòu)振動(dòng)、機(jī)組主軸擺度、機(jī)組水壓脈動(dòng)等方面參數(shù)?，F(xiàn)階段水電機(jī)組振動(dòng)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)，應(yīng)用的主要原理是機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)，它的重要組成內(nèi)容有兩項(xiàng)，一是振動(dòng)傳感器，二是狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。一般振動(dòng)傳感器可以收集到不同的非電量特殊參數(shù)，以表征機(jī)組的振動(dòng)狀態(tài)為主，這系列參數(shù)能夠轉(zhuǎn)變成供給機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要的電量信號(hào)。狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)具有三個(gè)大功能，分別是數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能和數(shù)據(jù)分析功能，通過這三大功能可以取得較為完整的振動(dòng)的信息，包括幅值信息、相位信息、頻率信息、振動(dòng)波形信息、軸心軌跡信息和振動(dòng)趨勢(shì)信息等，這些信息對(duì)于發(fā)現(xiàn)水電機(jī)組振動(dòng)的原因及分析水電機(jī)組存在的故障都十分重要。

2.1.2機(jī)組結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)

一般選擇傳感器來進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)；通常主軸擺度監(jiān)測(cè)會(huì)選擇電渦流位移的傳感器，或者是電容式非接觸位移的傳感器；一般水壓脈動(dòng)監(jiān)測(cè)會(huì)選擇壓力傳感器，并且要求壓力傳感器具備較好的動(dòng)態(tài)性。監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)要結(jié)合機(jī)組的型式以及容量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況來采用。正常情況下，并非全部的水電機(jī)組都要求對(duì)諸多狀態(tài)開展在線監(jiān)測(cè)，在水電機(jī)組安裝與運(yùn)作過程中，通過之前的歷史記錄可以發(fā)現(xiàn)，大部分機(jī)組的故障發(fā)生率比較高。鑒于此，應(yīng)當(dāng)結(jié)合水電機(jī)組運(yùn)行的具體狀況，選出一些重點(diǎn)的狀態(tài)開展監(jiān)測(cè)與分析。除此之外，水電廠為了節(jié)省成本的投入，可以針對(duì)部分不頻繁發(fā)生故障的項(xiàng)目，選擇離線檢測(cè)方法。

2.2水電機(jī)組故障診斷技術(shù)的運(yùn)用

水電機(jī)組作為水電廠的重要構(gòu)成部分，在水電廠運(yùn)行過程中起到了重大的作用，通過科學(xué)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，先進(jìn)的故障診斷技術(shù)，能夠確保水電機(jī)組運(yùn)作更具安全性及穩(wěn)定性，幫助水電廠獲得更大化的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際監(jiān)測(cè)的時(shí)候，還要求針對(duì)水電機(jī)組運(yùn)作的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，在觀察曲線的變化后，能夠了解到水電機(jī)組的部件有沒有處在安全運(yùn)行的情況。按照制造廠給出的性能參數(shù)信息，加上水電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)作調(diào)試的工作經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)建了不同工作情況下的預(yù)警定值與樣本數(shù)據(jù)，針對(duì)水電機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性的判斷。如果運(yùn)行的狀態(tài)產(chǎn)生了變化時(shí)，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)信號(hào)，以便于值班技術(shù)人員迅速的把握機(jī)組不正常運(yùn)行信息，并采取相關(guān)有效的解決方案。通過自動(dòng)生成水電機(jī)組，關(guān)于檢修前和檢修后的報(bào)告，并且針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，最后對(duì)檢修的效果實(shí)施評(píng)估；通過研究瞬態(tài)過程生成的氣隙變化參數(shù)與熱穩(wěn)定過程生成的氣隙變化參數(shù)，來指導(dǎo)水電機(jī)組的安裝，對(duì)水電機(jī)組加強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)輔助分析出水電機(jī)組不正常振動(dòng)以及擺度。機(jī)組運(yùn)作狀態(tài)具有的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不僅能運(yùn)用攜帶的不同診斷工具，針對(duì)水電機(jī)組不正常的信息實(shí)施深入地分析，還能夠輔助分析不正常運(yùn)行的原因，從而指導(dǎo)水電機(jī)組進(jìn)行檢修工作。根據(jù)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠科學(xué)的安排水電機(jī)組大、小修工作或者擴(kuò)修工作。

3.水電機(jī)組檢修技術(shù)的發(fā)展

從20世紀(jì)90年代開始，水電機(jī)組振動(dòng)以及分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在水電廠的運(yùn)行中得到廣泛的運(yùn)用，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為離線監(jiān)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)，其在水電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性、故障分析及監(jiān)測(cè)中，均起到了重要的作用。特別是葛洲壩水電站、二灘水電站、三門峽水電站等工程，通過實(shí)施水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)，均獲得了一定的成果。

由于國(guó)內(nèi)水電廠逐漸開展的狀態(tài)檢修工作，使計(jì)劃?rùn)z修模式慢慢發(fā)展成預(yù)測(cè)維修模式。通過多年的研究與實(shí)踐，水電廠逐漸實(shí)現(xiàn)了無人值班。在水電廠的設(shè)備運(yùn)作和管理過程中，已經(jīng)逐漸積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，并且在運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、運(yùn)用監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)、研發(fā)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、故障診斷技術(shù)方面獲得了一定的成績(jī)，這些都為水電機(jī)組的狀態(tài)檢修工作打下了良好的基礎(chǔ)。但是值得注意的是，因?yàn)樗姀S狀態(tài)檢測(cè)起步慢，要想徹底實(shí)施狀態(tài)檢修仍然具有一定的距離。

總結(jié)：

水電機(jī)組作為水電廠的主要組成部分，在水電廠的運(yùn)行中起到了重要的作用。所以，作為設(shè)備檢修人員，要定期針對(duì)水電機(jī)組開展故障檢測(cè)工作，通過采取有效地解決方案，確保水電機(jī)組的運(yùn)行更具安全性，為水電廠的發(fā)展?fàn)幦「嗟男б妗?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]孫偉，鄭宇.TN8000水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析故障診斷系統(tǒng)在大唐彭水電廠的應(yīng)用[J].華中電力，2012，02：20-25.

[2]夏敏靜.TN8000水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)分析故障診斷系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2012，03：135+140.

[3]李輝，胡姚剛，李洋，楊東，梁媛媛，歐陽(yáng)海黎，蘭涌森. 大功率并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究綜述[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，01：6-16.

[4]華瑤，王晨琢. 水電機(jī)組智能檢測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，02：61-65.

[5]茹欣. 水電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016，20：60.