水電廠技術供水系統狀態監測與故障診斷研究

摘 要:技術供水系統作為水電廠輔助設備系統的一個子系統，它的安全可靠運行對于水電廠也是非常重要的。水電廠傳統的定期維修制度正逐漸被狀態檢修制度所取代，技術供水系統作為水電廠輔助設備系統中的一個子系統，是電廠安全可靠運行的重要保障，因此有必要對水電廠技術供水系統進行狀態監測與故障診斷的研究。

關鍵詞:技術供水系統 狀態監測 故障診斷

中圖分類號:TV734文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0073-01

1 狀態監測與故障診斷技術在水電廠應用的意義[1]

隨著自動化控制技術的日漸成熟和應用，傳統水電廠實現“無人值守”的目標已不再是遙不可及的夢想，而是一種不可阻擋的趨勢。為了實現這一目標，必須將輔機控制系統和計算機監視設備連接起來形成一個綜合智能控制系統。本文就是針對水電廠中的技術供水系統進行動態監測以及故障診斷進行了一些有意義的研究。眾所周知，水電廠尤其是大型水電廠都建在一些自然條件比較惡劣的環境中，即使使用價格高昂、性能突出的設備也難以保證不出現故障，這就要求我們對相關設備進行實時動態監測，及早發現問題，并采取合理的解決方案，以免對水輪發電機采取停機措施進行檢修，造成巨大經濟效益的損失。目前對水電廠的監測及故障診斷主要停留在水電廠的輔機設備上，而對技術供水系統的狀態監測和故障診斷卻鮮有研究，而且對水電廠輔機設備的故障診斷也僅僅停留在自動控制參數方面，這是遠遠不能滿足現場作業設備的需要的。水電廠的技術供水系統一旦發生故障，需要經驗豐富的維修人員勝任這一工作，由于故障可能涉及機械、電氣和設備運轉等許多方面，普通維修人員通常經驗不足或水平較低，使得判斷、決策失誤，不僅效率低，而且還常常出錯，耽誤設備的最佳修復時機。可以說，水輪發電機組技術供水系統狀態監測與故障診斷系統的研究和實施是實現水電廠少人值班或無人值守的重要目標之一。

2 技術供水系統故障診斷研究

技術供水系統不同于其它供水系統，它主要為水輪發電機組關鍵設備提供冷卻用水、潤滑用水，有時必要的壓控設備也需要技術供水系統的支持。主要由水源、水質凈化設備、管道、用水設備以及水參數的相關測控設備組成。總的來說，技術供水系統要滿足各種核心設備以及輔機設備對水壓、水量和水質的要求。

技術供水系統雖然不是水輪發電機的重要核心設備，但它卻是輔助設備中必不可少的一部分，如果技術供水系統不能正常工作，水輪機或汽輪機這些關鍵設備根本無法正常工作，甚至可能引起整個水電廠的癱瘓，可見技術供水系統對于水電廠的重要性。

技術供水系統的故障特點:

(1)故障類型繁多。由于技術供水系統包括許多設備，如抽水泵、排水泵、管道及連接處的閥門，任何一個地方出現故障，技術供水系統都不能正常工作，客觀上要求實時監測的設備就比較繁多，同一設備由于供水方式的不同還有可能出現完全不同性質的故障，因此故障類型非常復雜。(2)各種故障交叉作用，互相影響。技術供水系統是與其它系統密切相關的，工作過程中其它設備的故障也可能影響到技術供水系統工作的穩定性，反之亦然。(3)與主機產生的故障相比，具有相對較長的反應時間。技術供水系統出現故障，不能馬上中斷水電廠的正常工作，而有一個比較充足的緩沖時間供維修人員查找并排除故障。

引起電廠技術供水系統故障的原因大致可歸納為:水泵方面的故障包括:水泵及其電機，電流或轉速過低，出口壓力異常，振動增大或流量不足，其原因可能為不平衡、不對中、接觸故障、空氣吸入、異物吸入、機械變形、磨損、氣蝕和壓力脈動等;氣壓或氣量不符合工作要求的故障;供水管道阻力增加的故障;管路泄漏的故障;觸點失靈的故障等。[2]

水電廠的技術供水系統輔助系統主要由實時狀態監測和故障診斷兩大板塊組成，各有分工又相互協作。實時狀態監測主要負責采集數據并進行簡單處理，通過通信系統作用，傳遞至故障診斷模塊進行判斷并作出相關動作。

故障診斷過程分析如下:

報警信號發出后，故障診斷模塊根據狀態檢測傳送數據首先定位異常點，即可能故障位置，然后由異常點信息和標準信息進行比較，得出一次結論并保留;然后，故障診斷模塊可以調取該點的歷史數據和正常工作情況下的數據，對比后給出二次結論。前后兩次結論進行故障一一分析排除后，得出最終結論。

3 技術供水系統狀態監測系統

技術供水系統狀態監測與故障診斷基本涵蓋四種功能:動態監測、實時分析、故障預測和故障判決。狀態監測對技術供水設備進行數據采集和前期信號處理，然后通過通信系統傳送給故障診斷系統進行異常信號分析，根據歷史數據及標準信號進行故障預測，并根據故障的位置和原因做出相應的修正判決，以便使技術供水系統能夠穩定工作。

水質監測是技術供水系統非常重要的一個環節，由于水質較差可能會造成管道連接處堵塞，或者精確計量儀器的失靈，水電廠是一個龐大的系統，但是各個環節相互聯系，任何一個環節出現問題，都有可能造成整個系統的癱瘓，以下就水質監測和控制做一探討。

對技術供水系統中的水的采樣過程進行質量控制可確保所得到樣品的代表性、完整性，能全面反映水電廠處理廠進出水質量及污水處理達標的程度。實際操作過程應嚴格按照《水質監測分析方法標準實務手冊》規定進行控制。水電廠的水樣采集大致可分為固定時間間隔取樣、累計流量取樣、瞬時取樣3種方法。可根據實際情況和特定要求而采取不同的取樣方法。樣品的保存也要符合污水水樣的保存要求，如需加氧化抑制劑或應保持一定溫度等。

結合標準水樣曲線，對照實時采集水電廠中的水樣，如果發現水質有污染跡象，立即采取相應措施，將其排出水電廠系統之外，并及時更新水電廠的設備用水，主要是技術供水系統的用水。

4 結語

本論文就水電廠技術供水系統的狀態監測與故障診斷方法進行了探討，提出了一些實踐中總結出來的經驗和建議。技術供水系統在國內都還只是處于一個剛剛起步的探索性階段，加之狀態檢修技術是一個多學科交叉的復雜系統工程，因此這個探索性階段必然還將持續一個漫長的過程，各種理論和方法還要進一步在實踐中不斷總結和完善，同時還要吸收各種新的方法和思想，開拓出新的思路。本文所探討的技術供水系統的狀態監測與故障診斷還有很多需要擴展和完善的地方，還望有志同行提出寶貴意見。

參考文獻

[1]鄭小霞，錢鋒．動態系統故障診斷技術的研究與發展[J]．化工自動化及儀表，2005，32(4):1～7．

[2]姚文俊．基于遺傳算法的故障診斷研究[J]．現代電子技術，2003，23:85～87．

[3]楊江云，李蓓智，等．人工免疫機理在故障診斷中的應用[J]．東華大學學報(自然科學版)，2003，30(1):41～44．