摘 要：水力發(fā)電機(jī)組屬于大型的工業(yè)機(jī)組，其運(yùn)行功率比較大，同時(shí)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，操作起來(lái)要求具備比較高的技術(shù)水平。如今科技的發(fā)展日新月異，多數(shù)機(jī)械設(shè)備在其運(yùn)行過(guò)程中難免發(fā)生振動(dòng)，從而引發(fā)無(wú)法避免的故障。水力發(fā)電機(jī)組也不例外，導(dǎo)致其產(chǎn)生振動(dòng)故障的原因有很多，相應(yīng)的危險(xiǎn)程度本身也具備很大的不同之處。其產(chǎn)生的振動(dòng)危害將直接影響水力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行，甚至直接影響到發(fā)電機(jī)組的使用壽命，所以必須要清除此類障礙，以此來(lái)找出導(dǎo)致其產(chǎn)生故障的主要原因。文章主要針對(duì)水力發(fā)電機(jī)組的故障進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，并在此基礎(chǔ)上推出相應(yīng)的維護(hù)方法和策略以供參考。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電機(jī)組；故障預(yù)測(cè)；維護(hù)

引言

近年來(lái)，我國(guó)水力發(fā)電廠的建設(shè)數(shù)量及規(guī)模都開(kāi)始不斷提升，大多數(shù)新建設(shè)的水力發(fā)電機(jī)組開(kāi)始投入運(yùn)行。然而由于多方面的原因，水力發(fā)電機(jī)組很容易產(chǎn)生故障，比如在水電廠設(shè)備進(jìn)行制造、安裝等一系列過(guò)程中存在問(wèn)題等。這些都將直接導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)擺度嚴(yán)重超標(biāo)，從而直接損傷機(jī)組的內(nèi)部機(jī)械零件，造成嚴(yán)重的運(yùn)行故障，對(duì)水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定及安全造成嚴(yán)重的影響[1]。因此就必須要做好對(duì)水力發(fā)電機(jī)組的故障預(yù)測(cè)，充分的挖掘其產(chǎn)生故障時(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，從而有效的收集到其對(duì)故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)最有價(jià)值的信息，為發(fā)電機(jī)組的故障預(yù)測(cè)及維修奠定基礎(chǔ)。

1 水力發(fā)電機(jī)組故障預(yù)測(cè)具體方式

1.1 兩種預(yù)測(cè)方法的不足之處

發(fā)電機(jī)組屬于電力系統(tǒng)當(dāng)中最為關(guān)鍵和核心的機(jī)械設(shè)備，因此發(fā)電機(jī)組所具備的可靠性將直接影響到電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，因此必須針對(duì)發(fā)電機(jī)組設(shè)備的可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)和維護(hù)，以此來(lái)提升其可靠性能及有效的使用壽命。針對(duì)水電機(jī)組故障預(yù)測(cè)的方式具體有兩種，即為傳統(tǒng)的可靠性分析以及基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的故障預(yù)測(cè)方式。采用傳統(tǒng)的故障分析法，主要需要針對(duì)設(shè)備的故障間隔以及平均維修間隔進(jìn)行研究分析。但是這種方式在對(duì)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行故障預(yù)測(cè)分析時(shí)，嚴(yán)重忽略了相應(yīng)的維修效果，監(jiān)測(cè)信息以及其他環(huán)境狀態(tài)變量等多方面的信息[2]。而相比狀態(tài)維修技術(shù)而言，狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)本身是進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和診斷的主要資源，需要嚴(yán)密結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，盡可能發(fā)掘出可靠信息來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。所以，對(duì)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的故障預(yù)測(cè)法，能夠有效預(yù)測(cè)一些區(qū)間相對(duì)較短的故障，但難以滿足系統(tǒng)維修和規(guī)劃的發(fā)展需求。

1.2 兩種預(yù)測(cè)方法的結(jié)合和統(tǒng)一

以上可知傳統(tǒng)的可靠性分析法和狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息故障預(yù)測(cè)法都存在著相應(yīng)的不足之處，如今相關(guān)學(xué)者提出了全新的理念，兼顧狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息以及可靠性數(shù)據(jù)故障預(yù)測(cè)模型法，這種綜合性的方法本身對(duì)機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有非常大的研究及應(yīng)用價(jià)值。需要綜合考慮設(shè)備故障時(shí)造成影響的故障診斷值，并且可以在此基礎(chǔ)上直接采取最大似然法來(lái)進(jìn)行模型的參數(shù)設(shè)計(jì)。然而，在針對(duì)設(shè)備故障間隔數(shù)據(jù)方面出現(xiàn)嚴(yán)重缺乏的情況，同時(shí)也沒(méi)有一種有效的模型，因此被直接提出比例協(xié)變量模型來(lái)預(yù)測(cè)其故障率。

1.3 監(jiān)測(cè)水力機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性

需要從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：（1）設(shè)置相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)，試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)方面的設(shè)備必須要強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確和合理，因?yàn)樾枰獪?zhǔn)確的獲取到水力發(fā)電機(jī)組各部位的運(yùn)行參數(shù)及運(yùn)行狀況，否則將直接導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，從而無(wú)法全面有效的對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷和分析。（2）設(shè)置分析水力機(jī)組振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，需要對(duì)運(yùn)行機(jī)組的震動(dòng)情況進(jìn)行合理化的計(jì)算和設(shè)計(jì)，并且對(duì)其震動(dòng)位移的數(shù)值進(jìn)行評(píng)估，以此來(lái)針對(duì)其導(dǎo)軸承和推力軸承座、水力機(jī)械頂蓋等多種裝置開(kāi)展實(shí)際的測(cè)量，以此來(lái)監(jiān)視多種不同因素影響下的振動(dòng)情況，得出危機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。（3）開(kāi)展實(shí)際工作試驗(yàn)，通常實(shí)測(cè)試驗(yàn)階段，需要進(jìn)行多個(gè)試驗(yàn)，將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)相疊加才能達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康?，具體有調(diào)相試驗(yàn)、變負(fù)荷試驗(yàn)、暫態(tài)試驗(yàn)以及變轉(zhuǎn)速試驗(yàn)等等。

2 水力發(fā)電機(jī)組的維護(hù)和故障消除

一般來(lái)說(shuō)，水力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生故障大都是由于機(jī)組振動(dòng)所致，而振動(dòng)源主要來(lái)自于水力、電磁以及機(jī)械等多個(gè)方面[3]。因此需要充分的考慮機(jī)組自身的旋轉(zhuǎn)和固定，同時(shí)還必須要對(duì)流體水壓方面的引水系統(tǒng)、過(guò)流部件以及機(jī)組電磁振動(dòng)等多個(gè)方面所產(chǎn)生的影響進(jìn)行綜合考慮。

2.1 水力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)故障的原因及處理

水力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)故障的原因主要有以下幾個(gè)方面：（1）機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)是所有振動(dòng)故障當(dāng)中比較常見(jiàn)的一種類型，主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)子的質(zhì)量沒(méi)有處在一種平衡的狀態(tài)，同時(shí)機(jī)組方面的主線也不夠端正，從而導(dǎo)致軸承自身具備嚴(yán)重缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的摩擦所致。其中，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量平衡性是導(dǎo)致其本身重心同軸線產(chǎn)生偏心距的主要原因，從而直接導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)。而機(jī)組方面的軸線不正最終將引發(fā)振動(dòng)故障，不過(guò)，通常都不嚴(yán)重。（2）水力振動(dòng)。這種振動(dòng)故障比較常見(jiàn)，引發(fā)振動(dòng)的主要原因還是水力不平衡、空氣腐蝕以及卡門渦流等。（3）電磁振動(dòng)。這種振動(dòng)故障一般都是由于其定轉(zhuǎn)子的間隙不均勻所致，而相應(yīng)的定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線并沒(méi)有重合，導(dǎo)致其勵(lì)磁繞組間出現(xiàn)一系列的短路情況。這種情況的出現(xiàn)將直接引起定、轉(zhuǎn)子之間的間隙磁通量嚴(yán)重不均勻，最終導(dǎo)致機(jī)組產(chǎn)生故障。

對(duì)于水力發(fā)電機(jī)組故障處理，主要有以下幾點(diǎn)：（1）需要判斷其產(chǎn)生振動(dòng)的具體原因，可以直接從多個(gè)方面和角度來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)和分析。由于機(jī)組當(dāng)中包含多個(gè)導(dǎo)軸系，在其運(yùn)行一段時(shí)間之后，其上導(dǎo)軸的振動(dòng)情況將變得比較嚴(yán)重，在停機(jī)之后會(huì)發(fā)現(xiàn)其下導(dǎo)軸承的軸固定螺釘呈現(xiàn)斷裂趨勢(shì)，上導(dǎo)軸也將產(chǎn)生裂紋。所以就需要嚴(yán)密檢查機(jī)組當(dāng)中的各個(gè)零部件，例行檢查工作不能懈怠。（2）采取故障檢測(cè)試驗(yàn)來(lái)查找和分析，比如可進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)來(lái)找出機(jī)組振動(dòng)情況加劇的主要原因，也可再次進(jìn)行轉(zhuǎn)速試驗(yàn)來(lái)分析轉(zhuǎn)子質(zhì)量的平衡性。另外，還需配合勵(lì)磁電流試驗(yàn)、帶負(fù)荷等試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行[4]。

2.2 水力發(fā)電機(jī)組故障消除辦法

由于水力發(fā)電機(jī)組的組成部件繁多，各部件必須在最優(yōu)工況下運(yùn)行，才能有效保障水力發(fā)電機(jī)組的工作效率。而水力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)對(duì)于其本身的安全運(yùn)行也起到了較為直接的影響，一旦其無(wú)法進(jìn)行合理有效的控制，必然會(huì)引發(fā)非常嚴(yán)重的事故發(fā)生。因此需要仔細(xì)檢查機(jī)組的裝置是否存在相應(yīng)的穩(wěn)定性因素，同時(shí)對(duì)機(jī)架做好穩(wěn)定性檢查，嚴(yán)格檢查內(nèi)部的固定性是否牢固，一旦發(fā)現(xiàn)存在松動(dòng)的隱患，應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行加固處理。而針對(duì)導(dǎo)軸承則需要進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，定期觀察是否存在隱患缺陷。做好轉(zhuǎn)輪的檢查工作，觀察和其他部件的連接是否正常，連接點(diǎn)一旦存在故障應(yīng)當(dāng)立刻進(jìn)行重新安裝連接。另外，也可以采取改變運(yùn)行條件的方式來(lái)盡可能的避免水力發(fā)電機(jī)組的不穩(wěn)定情況。比如采用錯(cuò)頻的方式就能很好的針對(duì)水力發(fā)電機(jī)組的不穩(wěn)定情況加以改善。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水力發(fā)電機(jī)組對(duì)于水力發(fā)電站來(lái)說(shuō)非常重要，必須要盡可能的保障水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，這是必須著重解決的問(wèn)題。一般其產(chǎn)生故障的原因大部分都是由于振動(dòng)所致，所以要想保障水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定高效運(yùn)行，就必須要做好維護(hù)和故障預(yù)測(cè)判斷，以此來(lái)保障水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性，從而促使其創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[4]欒春林，喬木，周芟杉.水輪發(fā)電機(jī)組智能化振動(dòng)保護(hù)策略研究[J].大電機(jī)技術(shù)，2014，5：45-49.

作者簡(jiǎn)介：彭立（1987-），男，重慶市石柱縣人，工作單位：重慶大唐國(guó)際武隆水電開(kāi)發(fā)有限公司，職務(wù)：值班員，研究方向：科學(xué)。