試論抽水蓄能電站機組的狀態(tài)檢修方法

國網(wǎng)新源控股有限公司檢修分公司 吉林 吉林 132011

正文：

近年來，我國的中小型抽水蓄能電站的設(shè)備檢修通常都是采用預(yù)防性的檢修方式，即按照規(guī)定進行周期性檢查，消除機組中存在的故障隱患，預(yù)防事故的發(fā)生。但是定期檢修存在一個弊端，不斷機組運行的狀態(tài)是否良好都要進行周期性的檢查，需要做停機處理，這樣會造成人力以及物力的浪費，造成很多潛在的問題無法發(fā)現(xiàn)。零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，進行全部檢修工作量巨大，有時甚至?xí)⑦\行良好的機組檢修出問題，釀成事故的發(fā)生。因此，采用狀態(tài)檢修的方法，在維修之前做好充分的準備，能夠知曉發(fā)生故障的部件位置所在，帶有很強的目的性，與計劃性檢修的盲目性截然不同，能夠提高工作效率，節(jié)省檢修成本。

1. 抽水蓄能電站

1.1 抽水蓄能電站的工作原理

抽水蓄能電站的工作原理為：抽水蓄能電站中的上水庫主要用于儲存水量，負荷低峰將水儲存在庫中，負荷高峰進行發(fā)電；輸水系統(tǒng)作為抽水蓄能電站的重要設(shè)備，需要將下水庫中的水輸送到上水庫中，然后再通過發(fā)電的形式將上水庫中的水輸送到下水庫中；而廠房則是存儲蓄能機組與發(fā)電設(shè)備的重要場所。國家在大力建設(shè)智能電網(wǎng)的背景下，抽水蓄能電站占據(jù)的優(yōu)勢在整個智能電網(wǎng)的建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，主要的優(yōu)勢有發(fā)電功能、調(diào)峰填谷功能、調(diào)頻功能、調(diào)相功能、事故備用功能以及黑啟動功能。與常規(guī)的水電廠相比，抽水蓄能電站的容量大、轉(zhuǎn)速快、運轉(zhuǎn)靈活，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運行的相關(guān)要求，在電負荷的集中地區(qū)，抽水蓄能機組啟停次數(shù)多，因具有啟動快與速度快的特點，能夠滿足電網(wǎng)突發(fā)事件的要求。

1.2 設(shè)備檢修的方法

設(shè)備檢修的方法有傳統(tǒng)檢修、現(xiàn)代檢修、狀態(tài)檢修。傳統(tǒng)檢修中又分為預(yù)防性檢修、現(xiàn)場搶修，電力企業(yè)一般采用預(yù)防性檢修的方式較多，預(yù)防性檢修是針對設(shè)備進行檢查與監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時排除，預(yù)防事故的發(fā)生；電力生產(chǎn)具有連續(xù)性的特點，容易出現(xiàn)電力故障問題，需要進行現(xiàn)場電力檢修，這種檢修方法有一定的隨機性和靈活性；現(xiàn)代檢修的方法是以可靠性為中心，根據(jù)部件的可靠性運行情況以及故障產(chǎn)生的后果，用最少的檢修資源與邏輯判斷方法制定預(yù)防性檢修方案，確定檢修的內(nèi)容、方式與類型；狀態(tài)檢修則是本文要闡述的重點檢修方法，狀態(tài)檢修是在設(shè)備狀態(tài)的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)與結(jié)果主動實施的一種檢修方法，也稱為預(yù)知檢修，美國有超過70%的電站使用狀態(tài)檢修方法，我國在使用狀態(tài)檢修的發(fā)電企業(yè)正處于研究階段。

2. 抽水蓄能電站機組的狀態(tài)檢修方法

2.1 機組狀態(tài)監(jiān)測

2.1.1 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的功能

狀態(tài)監(jiān)測作為抽水蓄能電站機組狀態(tài)檢修的核心技術(shù)，主要的任務(wù)就是服務(wù)，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中，實施監(jiān)測是通過各種直觀的圖形顯示機組部件的運行狀態(tài)，方便檢修人員了解機組部件的運行狀態(tài)；預(yù)測報警需要根據(jù)發(fā)電機組的性能與現(xiàn)場運行的經(jīng)驗建立報警數(shù)據(jù)，自動判斷機組運行的狀態(tài)，如果狀態(tài)發(fā)生變化，會發(fā)出報警信號，讓檢修人員能夠第一時間掌握機組的異常，避免產(chǎn)生更大的事故；指導(dǎo)運行需要利用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中存儲的數(shù)據(jù)建立機組運行情況表，指導(dǎo)機組在穩(wěn)定狀態(tài)下運行；性能評估具有一定的試驗性，狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠記錄各種試驗數(shù)據(jù)，形成試驗報告，實時反映機組的運行狀態(tài)，對生成的檢修報告進行評價，并利用系統(tǒng)提供的工具生成曲線圖，監(jiān)測機組中部件的性能變化；指導(dǎo)檢修則是利用在線監(jiān)測的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)機組中存在的缺陷，通過診斷工具對異常的數(shù)據(jù)進行分析。

2.1.2 信號監(jiān)測與報警

通過信號監(jiān)測實時反映出機組的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)機組異常后發(fā)出報警信號，這是狀態(tài)監(jiān)測的基本功能，狀態(tài)監(jiān)測中的傳感器需要設(shè)置報警信號的運行狀態(tài)，一級報警狀態(tài)是指監(jiān)測值脫離了正常值但是就還在穩(wěn)定運行，出現(xiàn)這樣的情況會影響機組的使用壽命，容易造成較大的故障；二級報警是指規(guī)定的值已經(jīng)脫離了正常運行值，也會發(fā)生較大的機組故障。狀態(tài)監(jiān)測需要注意機組運行的連續(xù)性，不停的進行狀態(tài)評價，為用戶提供正確的信息。

2.2 故障診斷專家

故障分析診斷流程如圖1所示。首先要確定設(shè)備運行狀態(tài)的參數(shù)，然后建立機組運行狀態(tài)的模型與參數(shù)，對變化的規(guī)律進行跟蹤，最后根據(jù)設(shè)定的報警數(shù)值評估設(shè)備的運行狀態(tài)。

圖1：故障診斷分析流程

建立設(shè)備運行狀態(tài)的標準模型時，需要建立閾值模型、時域波形模型、頻域特性模型、數(shù)學(xué)模型等，閾值模型中，要監(jiān)測特征量的值是否超過了規(guī)定的閾值范圍之內(nèi)，電力系統(tǒng)故障診斷中的預(yù)防性方法就是利用閾值診斷的方法進行，如果特征量較多，需要采用邏輯運算的方法建立閾值模型；時域波形與頻域特性中，時域需要根據(jù)某一時間階段的變化，根據(jù)變化趨勢建立時域模型，頻域特性需要根據(jù)信號的頻率或頻譜判斷設(shè)備的運行狀態(tài)；數(shù)學(xué)模型的建立不像閾值、時域模型那樣簡單，需要根據(jù)設(shè)備的物理參數(shù)與數(shù)學(xué)模型的參數(shù)，判斷機組中的部件是否出現(xiàn)了故障。

評估判斷設(shè)備的運行狀態(tài)的方法有時域法、頻域法、趨勢分析法。根據(jù)波形的形狀、峰值判斷設(shè)備的運行狀態(tài)。分析頻值趨勢判斷故障部位，根據(jù)現(xiàn)行標準判斷機組的運行狀態(tài)。設(shè)備的評估結(jié)果有無故障、潛在故障和已經(jīng)發(fā)生的故障，系統(tǒng)會根據(jù)評估的結(jié)果生成報表，對出現(xiàn)異常的設(shè)備建立趨勢模型，進行樣本比較，為潛在的故障提供預(yù)防方案；對已經(jīng)發(fā)生的故障采用診斷系統(tǒng)進行識別，確定故障的類型與原因，并采取相應(yīng)的解決方法消除故障。

結(jié)束語：

本文提出了狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷監(jiān)測的方法，分析了機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在抽水蓄能電站中的應(yīng)用，為抽水蓄能機組的狀態(tài)檢修提供了重要的技術(shù)參考，狀態(tài)性檢修能夠?qū)嵤┱莆赵O(shè)備的運行狀態(tài)，提前預(yù)知設(shè)備的故障點，是一種先進的設(shè)備管理方法，通過實行狀態(tài)檢修，能夠保證設(shè)備在安全運行的前提下減少檢修成本，增加設(shè)備的利用率，提高工作效率，讓狀態(tài)檢修能夠為更多的發(fā)電站采用。