楊宏宇

湖南省郴州市資興市東江水力發(fā)電廠

基于在線監(jiān)測平臺分析水電廠的故障診斷方法

楊宏宇

湖南省郴州市資興市東江水力發(fā)電廠

做好水電廠發(fā)電機(jī)組及相關(guān)設(shè)備的實時在線監(jiān)測和故障診斷，是保障水電廠穩(wěn)定可靠運行，提升其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的重要舉措。利用專業(yè)的在線監(jiān)測平臺，可以實時采集機(jī)組設(shè)備的狀態(tài)信息，經(jīng)數(shù)據(jù)信息平臺的對比分析，完成對設(shè)備健康狀況的診斷，從而指導(dǎo)維護(hù)人員更好的對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)處理。本文對基于在線監(jiān)測平臺的水電廠故障診斷方法進(jìn)行了簡要分析。

在線監(jiān)測平臺；水電廠；故障診斷

前言

從我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況分析，在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，水電將會是數(shù)量最為龐大，技術(shù)最為成熟、電網(wǎng)吸納率最高的清潔可再生能源，加大對于水能資源的開發(fā)，推動水電行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，對于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)而言非常重要。而對于水電廠而言，必須做好機(jī)組的在線監(jiān)測，防范故障風(fēng)險，提升自身的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

1 水電廠設(shè)備的維護(hù)和檢修

水電廠的主要設(shè)備是水輪發(fā)電機(jī)組以及相應(yīng)的配套設(shè)施，其在實際運行過程中，受各種因素的影響，容易出現(xiàn)故障和問題，而一旦設(shè)備由于故障的影響而停機(jī)，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在這種情況下，就必須做好設(shè)備的檢修維護(hù)工作。常規(guī)的設(shè)備檢修采用的是定期檢修的方式，這種方式存在著比較嚴(yán)重的滯后性，無法及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的故障和問題，在實際應(yīng)用中效果不佳。對此，結(jié)合在線狀態(tài)檢測技術(shù)和診斷技術(shù)，狀態(tài)檢修逐漸得到了應(yīng)用，可以通過對設(shè)備運行信息的采集和分析，判斷其是否存在異常，實現(xiàn)對設(shè)備故障的預(yù)知，根據(jù)設(shè)備的健康狀況，合理安排檢修項目和檢修時間，提升檢修工作的科學(xué)性。在線監(jiān)測平臺的構(gòu)建，為設(shè)備的狀態(tài)檢修提供了良好的條件，使得工作人員能夠?qū)崟r掌握設(shè)備的運行狀態(tài)，對于水電廠的安全穩(wěn)定運行意義重大[1]。

2 基于在線監(jiān)測平臺的故障診斷方法

2.1 在線監(jiān)測平臺

在線監(jiān)測平臺可以實現(xiàn)對于水電廠設(shè)備的實時在線監(jiān)測，對電廠子系統(tǒng)的實施過程數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，在提升資源利用效率、降低生產(chǎn)維護(hù)成本的同時，也可以電廠的競爭力。平臺主要包括了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信管理機(jī)、Web應(yīng)用服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)通信管理機(jī)等構(gòu)成，能夠從主變油色譜在線監(jiān)測、主變套管在線監(jiān)測等系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)信息，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)的比對處理，完成狀態(tài)監(jiān)測趨勢的圖形化分析，自動生成相應(yīng)的報表，然后以文字、表格、曲線、圖形等方式顯示出來。

2.2 狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對監(jiān)測對象運行信息的實時在線采集，根據(jù)管理需求，自動完成電廠子系統(tǒng)信息的采集，同時對電廠生產(chǎn)運行信息進(jìn)行全面監(jiān)視，使得生產(chǎn)管理人員能夠非常直觀的了解設(shè)備的運行情況。不僅如此，系統(tǒng)還可以對采集到的信息進(jìn)行全面分析和深入挖掘，然后將處理結(jié)果通過各種各樣的方式（文字、表格、曲線、圖形等），直觀的呈現(xiàn)給工作人員，還能夠提供不同維度、更加靈活的數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計手段，從而依照對象，完成對設(shè)備數(shù)據(jù)相關(guān)性的分析，最終實現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)的遠(yuǎn)程在線診斷和分析，使得工作人員能夠隨時了解設(shè)備的健康狀況，及時發(fā)現(xiàn)其中存在的隱患和問題，為設(shè)備檢修方案的制定提供可靠的參考依據(jù)。

通過數(shù)據(jù)共享的方式，故障診斷系統(tǒng)可以對狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲，同時完成對設(shè)備在不同工況下狀態(tài)參數(shù)的分析和識別，明確設(shè)備狀態(tài)的變化程度，判斷其異常表現(xiàn)，并且通過歷史數(shù)據(jù)與異常表現(xiàn)的對比，確定設(shè)備是否存在缺陷，以及缺陷所處的位置和產(chǎn)生的原因，對其可能造成的影響和危害進(jìn)行預(yù)測，生成相應(yīng)的缺陷報告，提出合理化建議，為檢修維護(hù)人員的狀態(tài)檢修工作提供指導(dǎo)和參考[2]。

結(jié)合上述分析可知，在線監(jiān)測平臺、故障診斷系統(tǒng)與狀態(tài)檢修工作密不可分，通過開放式在線監(jiān)測數(shù)據(jù)信息平臺，可以完成對機(jī)組設(shè)備的實時在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、決策管理以及狀態(tài)維護(hù)，提升設(shè)備管理的水平和效果。

2.3 故障診斷方法

這里結(jié)合主變油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)，對主變故障的診斷方法進(jìn)行簡單分析。

在水電站中，主變會隨著機(jī)組運行方式的不同，出現(xiàn)發(fā)熱、放電等問題，而主變中采用的變壓器油為礦物油，其本身在高溫環(huán)境下缺乏穩(wěn)定性，容易裂解產(chǎn)生氣體。主變油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)就是針對變壓器油高溫裂解產(chǎn)生的氣體進(jìn)行監(jiān)測，主要監(jiān)測對象包括氫氣、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、總烴含量、微水以及可燃?xì)怏w、變壓器油溫度等。

在主變運行中，高溫裂解產(chǎn)生的氣體會與變壓器油融合在一起，而主變油色譜在線監(jiān)測裝置可以通過取樣分析，得到變壓器油中氣體的種類和濃度，以此來判斷主變的實際運行狀態(tài)，并且可以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)信息平臺，結(jié)合在線監(jiān)測系統(tǒng)，完成對主變的故障的遠(yuǎn)程診斷。

如果采集到的數(shù)據(jù)中甲烷含量超出正常標(biāo)準(zhǔn)，同時乙烯含量上升接近告警點，則故障診斷系統(tǒng)會自動完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析報告，通過預(yù)先設(shè)定好的方式（網(wǎng)頁、手機(jī)、報警設(shè)備等），向檢修人員發(fā)送告警信息。在接收到告警信息后，檢修人員可以通過遠(yuǎn)程分析，確定報告內(nèi)容的準(zhǔn)確性和真實性。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)變壓器油溫過高，其原因可能是主變超負(fù)荷運行，可能是冷卻效果不佳，也可能是油泵故障或者冷卻系統(tǒng)堵塞等，在無法判斷具體原因的情況下，可以結(jié)合色譜分析，進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)的現(xiàn)場檢驗和評估，明確故障產(chǎn)生的原因，并且對故障進(jìn)行及時處理，確保變壓器的穩(wěn)定可靠運行[3]。

3 結(jié)語

總而言之，運用在線監(jiān)測平臺，可以實現(xiàn)對于水電廠設(shè)備運行狀態(tài)的實施在線監(jiān)測，了解設(shè)備的運行情況，幫助檢修人員完成對于機(jī)組設(shè)備故障的判斷、缺陷處理和狀態(tài)檢修，減少故障發(fā)生的幾率，從而提升電廠生產(chǎn)的安全指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。應(yīng)該看到，伴隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，基于在線監(jiān)測平臺的設(shè)備故障診斷系統(tǒng)將會越發(fā)完善，可以更加方便快捷地完成對設(shè)備運行狀況的監(jiān)測和故障判斷，保障設(shè)備運行的穩(wěn)定性和安全性。

[1]黃懷軍.大型水電廠設(shè)備遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的構(gòu)建[J].電子世界,2014,（18）:300.

[2]莫理,鄒倫森,雍學(xué)模.水電廠在線監(jiān)測平臺下故障診斷技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中國科技博覽,2015,（11）:370.

[3]張燈,夏洲,趙連輝,等.白山發(fā)電廠機(jī)組在線監(jiān)測與狀態(tài)檢修系統(tǒng)建設(shè)[J].水電廠自動化,2013,（1）:28-32.