水電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)應(yīng)用探討

惠寶軍

【摘 要】在水電機組運行期間，需要工作人員對機組的整個運行狀態(tài)情況進行監(jiān)測和分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)機械故障之后，需要及時地進行故障排除和處理，只有這樣，才能有效保證和延長水電機組使用年限，最大限度地避免水電機組出現(xiàn)故障，降低企業(yè)的經(jīng)濟損失。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進步，水電機組的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)也得到了快速的發(fā)展，通過運用這些先進的科學(xué)技術(shù)，有效地保障了水電機組的穩(wěn)定運行和經(jīng)濟效益的提高。文章通過對水電機組狀態(tài)進行監(jiān)測及其出現(xiàn)水電故障問題的相關(guān)的解決方法進行介紹，希望能為后期水電機組的安全、穩(wěn)定、高效運行提供幫助。

【關(guān)鍵詞】水電機組狀態(tài)監(jiān)測;故障診斷;探討

【中圖分類號】TV738 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0081-02

水電機組是水電站重要的組成部分，水電機組的穩(wěn)定運行是保障水電站健康發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著我國科技水平的不斷提升，水電站的建設(shè)規(guī)模越來越大，同時水電站中單個機組的裝機容量也不斷增大，這在一定程度上增加了機組運行過程中的安全隱患。為了保障水電站的正常平穩(wěn)運行，必須落實水電機組的維護和檢查的工作，采取先進的技術(shù)監(jiān)測水電機組的運行狀況。當(dāng)前，自動化的監(jiān)測技術(shù)能對水電機組運行過程中出現(xiàn)的問題及時發(fā)出警報，提示工作人員進行核實，幫助監(jiān)控人員和維護人員對設(shè)備進行維修或檢查。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷成熟，水電機組的故障處理和診斷技術(shù)水平越來越高，這為后期的水電機組的監(jiān)測工作帶來巨大的便利，這說明當(dāng)下在水電機組中使用監(jiān)測設(shè)備是十分必要且重要的。

1 水電機組故障概述

在水電站中，水電機組是常見的設(shè)備，在水電機組運行過程中，如果水電站的機組出現(xiàn)了振動問題，那么意味著機組很可能出現(xiàn)了故障。經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)，水電機組出現(xiàn)故障大多數(shù)是由震動異常所引起的。為了從源頭對水電機組故障問題進行有效控制，就要了解源頭出現(xiàn)問題的原因，為水電技術(shù)人員排除故障提供思路和方法。

1.1 水電機組故障具有復(fù)雜性

水電站使用的水電機組是一個非常復(fù)雜的機械系統(tǒng)，它涉及的領(lǐng)域十分廣泛，例如機械系統(tǒng)和電磁系統(tǒng)，因此水電機組運行過程中很容易出現(xiàn)故障，其主要問題是轉(zhuǎn)動部件不平衡或者是部件出現(xiàn)脫落，當(dāng)轉(zhuǎn)動的部件出現(xiàn)問題時就會增大零件間的摩擦力，引起部件脫落和損壞的問題。進行水電機組檢修時，若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軸承間的縫隙較大，這就意味著水電機組有可能馬上要出現(xiàn)故障。在水電機組運行過程中常見的故障還有卡門的漩渦片進水口進水引起的大尾水管出現(xiàn)漩渦流等故障，出現(xiàn)此類故障就會引起高頻的壓力脈動，進而引發(fā)水電機組出現(xiàn)更嚴(yán)重的安全問題。根據(jù)對電磁問題進行研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機組定轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)間隙不均和磁極線圈短路情況時，都會引起機組震動的問題。

1.2 水電機組故障具有漸變性

水電機組運行過程中出現(xiàn)的故障具有動態(tài)性的特點，并且同一臺設(shè)備在不同的使用階段產(chǎn)生的故障也不盡相同。水電機組和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備相比轉(zhuǎn)速較慢，所以機組出現(xiàn)突發(fā)性故障的情況比較少見。水電機組在長時間的使用過程中，水流的壓力脈動、空腔汽蝕、卡門渦列，設(shè)備的轉(zhuǎn)子不平衡、軸線不對中等，這些因素都會引起設(shè)備的振動，從而進一步導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，但這是一個由量變到質(zhì)變的逐漸演變的過程。為了最大限度地避免故障出現(xiàn)，需要利用狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)對水電機組進行監(jiān)督，從而掌握機組的運行情況，提前做好防范措施，確保水電機組正常運行。

1.3 水電機組故障具有不規(guī)則性

在選擇水電站的建筑地址時，要先考慮地理位置，水電站的建設(shè)區(qū)域?qū)λ|(zhì)和地質(zhì)的要求是十分嚴(yán)格的。此外，經(jīng)濟性和技術(shù)性也是決定水電站的建筑位置的重要因素之一。在不同的地區(qū)建設(shè)水電站對于水電機組的選擇也是有一定的影響的。因此，水電機組出現(xiàn)故障具有不規(guī)則的特性，這也對我們的機電維修人員提出了更高的要求[1]。

2 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 機組振動穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)

針對水電機組在運行時出現(xiàn)的振動問題，可以選擇穩(wěn)定性能較強的監(jiān)測系統(tǒng)，用于實施監(jiān)控水電機組的結(jié)構(gòu)振動、水壓脈動等具有現(xiàn)實意義的參數(shù)。根據(jù)當(dāng)下的監(jiān)督系統(tǒng)配置情況，通常選擇專業(yè)機構(gòu)生產(chǎn)的監(jiān)測傳感器系統(tǒng)，這種監(jiān)測系統(tǒng)主要包括水電機組數(shù)據(jù)的采集、收集傳輸和分析處理三大功能，通過系統(tǒng)能迅速獲得被監(jiān)測設(shè)備的實時信息，其中包括隔值、振動波形及振動頻率等，通過分析這些參數(shù)的變化，可以幫助工作人員判斷引起振動的原因，從而針對故障進行及時有效的處理。振動監(jiān)測傳感器的功能主要是監(jiān)測水電機組在運行過程中的參數(shù)變化情況，技術(shù)人員結(jié)合非電量的特征參數(shù)對比分析這些參數(shù)變化，進而用于判斷機組是否存在故障隱患，方便工作人員準(zhǔn)確地判斷故障點，從而保證水電機組的穩(wěn)定運行。

2.2 機組結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測

速度傳感器或加速傳感器是水電機組中常見的振動設(shè)備，擺動監(jiān)測系統(tǒng)是通過監(jiān)測電渦流位移的情況，結(jié)合相關(guān)傳感系統(tǒng)或非接觸性的位移傳感系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測功能。水壓脈動監(jiān)測系統(tǒng)采用的是具有良好動態(tài)性且具有壓力傳感功能的設(shè)備。監(jiān)測點是根據(jù)現(xiàn)場的水工建筑物、水電機組的布局及設(shè)備的型號等實際情況進行分析后選取的。在進行水電機組現(xiàn)場在線檢測時，非常容易出現(xiàn)問題，這時可以優(yōu)先選擇記錄和監(jiān)測水電機組的運行情況，這種方式能有效節(jié)約企業(yè)的運維成本。針對水電機組中不經(jīng)常出現(xiàn)故障和問題的設(shè)備，則可以采取離線檢測的方法[2]。

2.3 水電機組故障診斷技術(shù)的應(yīng)用

水電站運行過程中，水電機組的作用至關(guān)重要，因此必須利用檢測體系分析水電機組的運行狀態(tài)，從而保證水電機組的穩(wěn)定性。使用科學(xué)合理的監(jiān)測體系可以提高水電站的經(jīng)濟效益。在監(jiān)測水電機組運行的過程中，根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測到的參數(shù)變化等相關(guān)數(shù)據(jù)進行歸納和整理，可以判斷水電機組是否處于正常的運行狀態(tài)。同時，可以根據(jù)現(xiàn)場性能數(shù)據(jù)對水電機組進行調(diào)試，為機組后期的安全運行做好數(shù)據(jù)記錄和設(shè)定報警定值，讓監(jiān)測系統(tǒng)能實現(xiàn)自動判斷機組的運行狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化之后，根據(jù)預(yù)定的數(shù)值，檢測體系可以實現(xiàn)自動預(yù)警，方便工作人員及時掌握機組運行狀態(tài)，并在機組出現(xiàn)問題時采取相應(yīng)的措施。通過分析歷史數(shù)據(jù)，再對比相應(yīng)的曲線趨勢，可以為修正水電機組的運行狀態(tài)提供參考，也可以指導(dǎo)機組后期的安裝和優(yōu)化設(shè)計工作，幫助工作人員分析機組異常振動頻率[3]。

2.4 主變壓器油氣監(jiān)測技術(shù)

在電力交壓作用之下，機器內(nèi)部會出現(xiàn)相應(yīng)的故障，其中包括絕緣體受潮、發(fā)電性的故障及機電過熱性的故障等。結(jié)合色譜技術(shù)分析變壓器中的氣體變化情況，是分析和排除變壓器內(nèi)部潛在故障的一種重要方式。其中，色譜主表色檢測方式通過將變壓器相關(guān)設(shè)備中的油經(jīng)過溶解為一定的氣體的相關(guān)系參數(shù)進行分析，就可以得到其增長率，然后用于檢測設(shè)備出現(xiàn)的故障情況。在利用故障診斷技術(shù)進行設(shè)備的故障信息檢測和分析時就可以做到盡早的預(yù)防和采取有效的保護措施，由此提高設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性，有效避免由于電力交壓作用對設(shè)備產(chǎn)生的不利影響，給水電企業(yè)帶來不必要的損失和危害。

3 結(jié)語

水電機組的狀態(tài)監(jiān)測會受到多種因素的影響，所以應(yīng)該采取先進的故障監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備，確保水電機組在出現(xiàn)故障早期就能及時地報警，提示維修人員在最快的時間解決好問題。眾所周知，水電機組是水電站的重要組成部分，相關(guān)技術(shù)人員在水電站的運行過程中，通過對水電機組進行故障排查，有利于提升系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和安全性，可以將由于水電站設(shè)備出現(xiàn)問題造成的經(jīng)濟損失降到最低。施工人員在對水電站進行故障維修和檢查時，也可以不斷積累經(jīng)驗，從而提高維修效率。

參 考 文 獻

[1]張勛康，陳文獻，楊洋，等.基于VMD分解和支持向量機的水電機組振動故障診斷[J].電網(wǎng)與清潔能源，2017（10）.

[2]唐湘茜，潘羅平，安學(xué)利.水電機組智能評估及診斷技術(shù)研究與應(yīng)用[J].水利水電快報，2019（3）.

[3]陳珊珊，楊耿杰.水電機組振動故障診斷方法綜述[J].電氣技術(shù)，2019（6）.