摘 要：水電機組在運行的過程中，需要對其運行狀態(tài)進行監(jiān)測，在發(fā)現(xiàn)故障問題后，要及時進行處理與維修，這樣可以有效延長水電機組的使用壽命，可以避免水電機組出現(xiàn)故障問題而造成較大的經(jīng)濟損失。并且隨著科技水平的提升，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)正向著自動化、智能化的方向發(fā)展，應用這些先進的技術(shù)，可以提高故障檢修的效率。文章對水電機組狀態(tài)監(jiān)測以及故障診斷技術(shù)應用現(xiàn)狀進行了介紹，希望對故障檢修人員提供一定幫助，促進水電廠更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：水電機組；狀態(tài)監(jiān)測；故障診斷；技術(shù)

水電機組是水電廠的重要組成，其運行狀態(tài)對水電廠運行的穩(wěn)定性有著較大的影響，目前我國水電廠的規(guī)模越來越大，水電機組的單機容量也在不斷加大，這同時也增加了水電機組運行的安全隱患。為了保證水電廠正常運行，必須定期對水電機組進行檢修與維護，要采用先進的技術(shù)對水電機組狀態(tài)進行監(jiān)測，當前自動化監(jiān)測技術(shù)能夠在發(fā)現(xiàn)水電機組存在故障時自動發(fā)出警報，這有助于技術(shù)檢修人員對設備進行及時維修。當前科技在不斷進步，故障診斷技術(shù)的準確性也越來越高，這也決定了其在水電機組狀態(tài)監(jiān)測中會有更好的應用前景。

1 水電機組故障概述

水電機組是水電廠中常見的設備，這種設備常見的故障主要是振動故障，在運行的過程中，如果出現(xiàn)振動異?，F(xiàn)象，則會引起較多的故障問題。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水電機組故障有80%都是由振動引起的。為了有效的解決水電機組故障問題，必須了解水電機組故障的特點，這也是水電廠技術(shù)人員重點研究的問題。下面筆者對水電機組狀態(tài)監(jiān)測過程中，發(fā)現(xiàn)的振動故障特點進行簡單的介紹。

1.1 水電機組故障具有復雜性

水電機組是一個復雜的系統(tǒng)，其涉及的內(nèi)容比較多，比如機械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)以及水力系統(tǒng)等。水電機組在運行的過程中，容易受到機械、電磁以及水力等因素的影響。水電機組出現(xiàn)機械故障的原因很多，比如轉(zhuǎn)動部件不平衡，部件脫落、法蘭連接松動等，轉(zhuǎn)動部件異常運動會與固定部件產(chǎn)生較大的摩擦，容易造成部件損壞；在對水電機組進行檢修時還發(fā)現(xiàn)，導軸承間隙過大也是引起故障的重要原因。水電機組出現(xiàn)水力方面的故障，可能是卡門渦、葉片進口水流沖角過大、尾水管漩渦流等方面引起的故障問題，這些因素會引起高頻壓力脈動現(xiàn)象，會使水電機組出現(xiàn)異常運行的危險。在電磁方面，發(fā)電機定轉(zhuǎn)子間隙不均勻或者轉(zhuǎn)子與磁極線圈匝間短路，都容易引起振動現(xiàn)象。機械、水力以及電磁等因素會引起水電機組單一振動，也會引起耦合振動，三者具有相互影響的關(guān)系。所以水電機組振動故障具有復雜性，通過直觀判斷很難準確的找到故障原因，維修人員必須利用先進的技術(shù)，這樣才能及時解決故障問題。

1.2 水電機組故障具有漸變性

水電機組出現(xiàn)故障具有動態(tài)性，在不同的運行階段，故障會出現(xiàn)變化。水電機組與水電廠其他旋轉(zhuǎn)設備相比，轉(zhuǎn)速具有較大的差異，水電機組的轉(zhuǎn)速相對比較慢，一般在100-200r/min左右。水電機組的常見故障為振動故障，在水電機組運行的過程中，這一故障具有漸變的特點，這給技術(shù)維修人員也帶來了較大的挑戰(zhàn)，必須針對水電機組耗損故障找出具有針對性的措施。水電機組突發(fā)性故障一般比較少，其出現(xiàn)故障的原因一般是由于長期磨損或者疲勞導致的，是長期積累形成的。水電機組部件出現(xiàn)振動故障一般是有空化或者泥沙磨損引起的，并在不斷發(fā)展的過程中，實現(xiàn)了從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)化過程，在解決這一故障問題的過程中，需要利用狀態(tài)監(jiān)測以及趨勢分析法，要對機組故障征兆進行捕捉?，F(xiàn)代化的監(jiān)測技術(shù)可以發(fā)出早期警報，這可以對技術(shù)維修人員進行提醒，使其做好防范以及處理準備，可以保證水電機組在運行的過程中更加穩(wěn)定，還要保證故障檢修的準確性。

1.3 水電機組故障具有不規(guī)則性

水電站建造的地理位置不同，其水質(zhì)以及地質(zhì)也會有較大的差異，而且水電站設計也會對水電站的運行產(chǎn)生一定的影響。另外，水電站建設還會受到經(jīng)濟技術(shù)的影響，所以，不同地區(qū)的水電站中水電機組性能也有較大的差距。水電機組運行的過程中，還會受到電網(wǎng)、安裝技術(shù)、氣候等方面的影響，由于這些因素具有不可預見性，所以，水電機組故障具有不規(guī)則性。有時一些通用型故障診斷系統(tǒng)無法準確的監(jiān)測出不規(guī)則水電機組故障，這對維修人員的維修技術(shù)水平也提出了更高的要求。

2 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)應用現(xiàn)狀

2.1 機組振動穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)

水電機組振動穩(wěn)定性監(jiān)測通常包括機組的結(jié)構(gòu)振動、主軸擺度、水壓脈動等參數(shù)。當前，水輪發(fā)電機組振動穩(wěn)定性監(jiān)測基本原理是：振動監(jiān)測由振動傳感器和監(jiān)測分析系統(tǒng)組成。傳感器負責收集表征機組振動狀態(tài)的各種非電量特征參數(shù)，并轉(zhuǎn)化為可供監(jiān)測系統(tǒng)使用的電量信號。監(jiān)測分析系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)分析三大功能，可獲取較為全面的振動信息，包括幅值、相位、頻率、振動波形、軸心軌跡和振動趨勢等，這對于判定振動的起因和進行事故的分析是比較合適的選擇。

2.2 機組結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測

通常采用低頻振動速度傳感器和加速度傳感器，主軸擺度監(jiān)測采用電渦流位移傳感器或電容式非接觸位移傳感器，水壓脈動監(jiān)測采用具有良好動態(tài)特性的壓力傳感器。監(jiān)測測點根據(jù)機組型式和容量，以及現(xiàn)場實際情況選擇。一般而言，并不是所有機組都需要對如此眾多的狀態(tài)進行在線監(jiān)測，絕大多數(shù)機組容易產(chǎn)生故障的因素，在機組的安裝和運行歷史記錄中都有反映；為此，可根據(jù)機組運行的實際情況選擇其中最為主要的狀態(tài)進行監(jiān)測和分析。另外為節(jié)約成本，對于那些不經(jīng)常出現(xiàn)故障的項目還可以采用離線檢測的方式。

3 水電機組故障診斷技術(shù)應用的現(xiàn)狀

水電機組在水電廠運行中發(fā)揮著重要的作用，利用監(jiān)測系統(tǒng)以及故障診斷技術(shù)，可以保證水電機組更加安全、穩(wěn)定的運行，可以提高水電廠的經(jīng)濟效益。在監(jiān)測的過程中，需要對水電機組運行的相關(guān)數(shù)據(jù)進行整理，通過觀察曲線變化，可以了解機組部件是否處于正常運行狀態(tài)。根據(jù)主機廠提供的性能參數(shù)值和現(xiàn)場運行調(diào)試經(jīng)驗，建立各工況下的報警定值和樣本數(shù)據(jù)，自動實時判斷機組運行狀態(tài)，當狀態(tài)發(fā)生變化時，及時發(fā)出報警和預警信號，便于值班人員第一時間掌握機組異常信息并采取相應措施。自動生成檢修前、后各種狀態(tài)報告，通過對比歷史數(shù)據(jù)、曲線趨勢以評價檢修效果；分析瞬態(tài)過程和熱穩(wěn)定過程氣隙變化數(shù)據(jù)，指導機組安裝和優(yōu)化設計、輔助分析機組的異常振動和擺度。水電機組機組狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)不但可以利用自帶的各種分析診斷工具，對機組異常信息進行深入分析，輔助發(fā)現(xiàn)異常原因，指導機組檢修工作，根據(jù)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)可以合理安排機組小修、大修或者擴修。

4 結(jié)束語

水電機組狀態(tài)監(jiān)測對其運行的穩(wěn)定性有著一定影響，應用先進的故障診斷技術(shù)，可以對早期故障進行報警，可以幫助技術(shù)維修人員快速的解決問題。水電機組是水電廠的重要組成部分，所以，水電廠的技術(shù)人員需要定期對水電機組進行故障檢查，這樣可以保證系統(tǒng)運行的安全性，可以避免水電廠因為設備問題出現(xiàn)經(jīng)濟損失。在對水電機組進行故障檢修時，也要注意積累經(jīng)驗，這樣有助于提高檢修的效率。水電廠的發(fā)展越來越快，水電機組設備故障診斷的技術(shù)水平也越來越高，這可以有效的保證水電機組故障檢修的質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介：肖濤（1986-），男，四川眉山人，助理工程師，從事水力發(fā)電站運行設備管理工作。