熊卉

摘 要：通過對水電機組的運作情況監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)一旦產(chǎn)生故障，應加大診斷維修力度，保證水電機組的使用年限，以防止水電廠造成嚴重的損失。伴隨科學技術(shù)的進步，水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，朝著智能化和自動化的方向發(fā)展，使故障維修更高效。文章將分析水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)的現(xiàn)狀，希望能幫助故障檢修人員，推進水電廠更好更快的發(fā)展。

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

隨著我國水電廠逐步擴大建設(shè)的規(guī)模，促使水電機組在單機容量方面，呈現(xiàn)持續(xù)加大的趨勢，這樣必然給水電機組運作帶來更多的風險。要維護水電廠安全運行，一定要抓好水電機組故障診斷和維修工作，通過先進的技術(shù)監(jiān)測出水電機組狀態(tài)?，F(xiàn)階段的自動化故障監(jiān)測技術(shù)，可以及時地發(fā)現(xiàn)水電機組發(fā)生的故障，并且自動地進行報警提示，提高了檢修技術(shù)人員的工作效率，這充分說明了水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應用前景良好。

1.水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

當前國內(nèi)水電廠運作方式發(fā)生了重大的改變，從傳統(tǒng)故障檢修方式“計劃維修”發(fā)展到科學檢修方式“狀態(tài)檢修”。通過“狀態(tài)檢修”方式，獲得良好的檢修效果，這也是我國水電業(yè)發(fā)展的目標。盡管我國的水電機組在狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)方面起步慢，但是最近幾年來，針對先進的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)，我國加強了學習、借鑒、吸取，由此獲得了迅速的發(fā)展，并取得較多的相關(guān)研究成果。從20世紀80年代開始，從一開始在大專院校進行學術(shù)討論交流，開展小規(guī)模實踐，逐漸地發(fā)展成大部分高校、加上大企業(yè)聯(lián)合，通過深入地研發(fā)，強化現(xiàn)場實踐，使水電機組在狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù)方面獲得了飛快的進步。具體經(jīng)歷了三個大階段：自20世紀70年代開始至80年代初期，側(cè)重于借鑒以及吸收國外一些先進的技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，分析設(shè)備故障的原理、監(jiān)測的方法、診斷的技術(shù)、監(jiān)測的儀器、診斷的儀器；自20世紀80年代開始至80年代后期，重點總結(jié)經(jīng)驗，研究新診斷原理和方法，研發(fā)出屬于國內(nèi)自身的狀態(tài)監(jiān)測裝置和故障診斷裝置；自20世紀80后期開始至今，我國已經(jīng)構(gòu)成了智能化故障診斷理論。

現(xiàn)階段國內(nèi)從事水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)和故障檢修技術(shù)研發(fā)的單位比較多，主要包含了華中科技大學、河海大學、西安理工大學、中國水利電力科學研究院、北京英華達公司等。具有代表性的科學研究成果主要有：華中科技大學研發(fā)的HSJ系統(tǒng)；由北京英華達企業(yè)研發(fā)的EN一8000系統(tǒng)；與中國水利電力科學研究院研發(fā)出HM9000水電機組在狀態(tài)監(jiān)測方面的綜合分析系統(tǒng)等等。

2.水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)運用的現(xiàn)狀

2.1水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的應用

2.1.1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)測技術(shù)，一般包含了機組結(jié)構(gòu)振動、機組主軸擺度、機組水壓脈動等方面參數(shù)?，F(xiàn)階段水電機組振動穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)，應用的主要原理是機組振動監(jiān)測，它的重要組成內(nèi)容有兩項，一是振動傳感器，二是狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)。一般振動傳感器可以收集到不同的非電量特殊參數(shù)，以表征機組的振動狀態(tài)為主，這系列參數(shù)能夠轉(zhuǎn)變成供給機組監(jiān)測系統(tǒng)需要的電量信號。狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)具有三個大功能，分別是數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)存儲功能和數(shù)據(jù)分析功能，通過這三大功能可以取得較為完整的振動的信息，包括幅值信息、相位信息、頻率信息、振動波形信息、軸心軌跡信息和振動趨勢信息等，這些信息對于發(fā)現(xiàn)水電機組振動的原因及分析水電機組存在的故障都十分重要。

2.1.2機組結(jié)構(gòu)振動監(jiān)測

一般選擇傳感器來進行振動監(jiān)測；通常主軸擺度監(jiān)測會選擇電渦流位移的傳感器，或者是電容式非接觸位移的傳感器；一般水壓脈動監(jiān)測會選擇壓力傳感器，并且要求壓力傳感器具備較好的動態(tài)性。監(jiān)測的測點要結(jié)合機組的型式以及容量，并根據(jù)現(xiàn)場實際狀況來采用。正常情況下，并非全部的水電機組都要求對諸多狀態(tài)開展在線監(jiān)測，在水電機組安裝與運作過程中，通過之前的歷史記錄可以發(fā)現(xiàn)，大部分機組的故障發(fā)生率比較高。鑒于此，應當結(jié)合水電機組運行的具體狀況，選出一些重點的狀態(tài)開展監(jiān)測與分析。除此之外，水電廠為了節(jié)省成本的投入，可以針對部分不頻繁發(fā)生故障的項目，選擇離線檢測方法。

2.2水電機組故障診斷技術(shù)的運用

水電機組作為水電廠的重要構(gòu)成部分，在水電廠運行過程中起到了重大的作用，通過科學的監(jiān)測系統(tǒng)，先進的故障診斷技術(shù)，能夠確保水電機組運作更具安全性及穩(wěn)定性，幫助水電廠獲得更大化的經(jīng)濟效益。在實際監(jiān)測的時候，還要求針對水電機組運作的數(shù)據(jù)進行整理，在觀察曲線的變化后，能夠了解到水電機組的部件有沒有處在安全運行的情況。按照制造廠給出的性能參數(shù)信息，加上水電機組現(xiàn)場運作調(diào)試的工作經(jīng)驗，創(chuàng)建了不同工作情況下的預警定值與樣本數(shù)據(jù)，針對水電機組的運行情況進行自動化、實時性的判斷。如果運行的狀態(tài)產(chǎn)生了變化時，會立即發(fā)出警報信號，以便于值班技術(shù)人員迅速的把握機組不正常運行信息，并采取相關(guān)有效的解決方案。通過自動生成水電機組，關(guān)于檢修前和檢修后的報告，并且針對這些數(shù)據(jù)進行比較和分析，最后對檢修的效果實施評估；通過研究瞬態(tài)過程生成的氣隙變化參數(shù)與熱穩(wěn)定過程生成的氣隙變化參數(shù)，來指導水電機組的安裝，對水電機組加強優(yōu)化設(shè)計，同時輔助分析出水電機組不正常振動以及擺度。機組運作狀態(tài)具有的在線監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能運用攜帶的不同診斷工具，針對水電機組不正常的信息實施深入地分析，還能夠輔助分析不正常運行的原因，從而指導水電機組進行檢修工作。根據(jù)狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠科學的安排水電機組大、小修工作或者擴修工作。

3.水電機組檢修技術(shù)的發(fā)展

從20世紀90年代開始，水電機組振動以及分析監(jiān)測系統(tǒng)在水電廠的運行中得到廣泛的運用，監(jiān)測系統(tǒng)分為離線監(jiān)測和在線監(jiān)測，其在水電機組的運行穩(wěn)定性、故障分析及監(jiān)測中，均起到了重要的作用。特別是葛洲壩水電站、二灘水電站、三門峽水電站等工程，通過實施水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，均獲得了一定的成果。

由于國內(nèi)水電廠逐漸開展的狀態(tài)檢修工作，使計劃檢修模式慢慢發(fā)展成預測維修模式。通過多年的研究與實踐，水電廠逐漸實現(xiàn)了無人值班。在水電廠的設(shè)備運作和管理過程中，已經(jīng)逐漸積累了大量的經(jīng)驗，并且在運用計算機技術(shù)、運用監(jiān)測診斷技術(shù)、研發(fā)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)、故障診斷技術(shù)方面獲得了一定的成績，這些都為水電機組的狀態(tài)檢修工作打下了良好的基礎(chǔ)。但是值得注意的是，因為水電廠狀態(tài)檢測起步慢，要想徹底實施狀態(tài)檢修仍然具有一定的距離。

總結(jié)：

水電機組作為水電廠的主要組成部分，在水電廠的運行中起到了重要的作用。所以，作為設(shè)備檢修人員，要定期針對水電機組開展故障檢測工作，通過采取有效地解決方案，確保水電機組的運行更具安全性，為水電廠的發(fā)展爭取更多的效益。

參考文獻：

[1]孫偉，鄭宇.TN8000水電機組狀態(tài)監(jiān)測分析故障診斷系統(tǒng)在大唐彭水電廠的應用[J].華中電力，2012，02：20-25.

[2]夏敏靜.TN8000水電機組狀態(tài)監(jiān)測分析故障診斷系統(tǒng)[J].自動化與儀器儀表，2012，03：135+140.

[3]李輝，胡姚剛，李洋，楊東，梁媛媛，歐陽海黎，蘭涌森. 大功率并網(wǎng)風電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷研究綜述[J]. 電力自動化設(shè)備，2016，01：6-16.

[4]華瑤，王晨琢. 水電機組智能檢測系統(tǒng)研究[J]. 吉林化工學院學報，2016，02：61-65.

[5]茹欣. 水電機組在線監(jiān)測及故障診斷技術(shù)研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016，20：60.