水電廠水電機組運行設備狀態(tài)檢修的實施及技術分析

鄭英

【摘要】水力發(fā)電是國家的基本發(fā)電形式之一。水電站機組的運行在很大程度上決定了水電廠的正常運行。本文主要根據(jù)水輪機設備的操作在中國擁有和管理方法的特點，簡要介紹是開展設備狀態(tài)檢修，并介紹了水電站運行維護水電廠的關鍵技術。

【關鍵詞】水電機組；狀態(tài)檢修；關鍵技術

引言

設備狀態(tài)檢修是目前非常先進的設備維修管理模式，它可以避免由于過度的保養(yǎng)和維修等問題而引起的設備維修，并能迅速、及時發(fā)現(xiàn)設備缺陷和隱患，從而更有針對性的對設備進行維護保養(yǎng)，可以為更好的為電廠的經(jīng)濟效益。因此，檢修模式狀態(tài)檢測單元是根據(jù)現(xiàn)有水電研究設備和診斷系統(tǒng)的實際情況，對水電廠設備診斷和維修效率的提高起到非常重要的作用。設備狀態(tài)維修是一種國際先進的維修管理模式，可以有效地克服過度保養(yǎng)或維修造成的設備維修和設備運行中存在的缺陷問題，維修設備，電廠和電網(wǎng)將帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，在現(xiàn)有的單位，特別是大型水輪發(fā)電機組的設備的基本操作，基于設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的維護模式的實施研究，實現(xiàn)水電廠運行設備的診斷與維護的有效管理是一個非常重要的任務。

1、 水電廠實施狀態(tài)檢修中存在的問題

經(jīng)過近30年的研究和探索，我國水電廠的狀態(tài)檢修已從計劃檢修轉(zhuǎn)向維護系統(tǒng)的預測，取得了一定的成果。然而，我國水電機組狀態(tài)檢修起步較晚，在實施過程中還存在一些亟待解決的問題。（1）雖然許多水電廠都配備了較為完善的信息系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，但也配備了檢測診斷系統(tǒng)，但現(xiàn)在的問題是從技術和系統(tǒng)功能上相對獨立，缺乏必要的聯(lián)系。根據(jù)系統(tǒng)的相應特點，按照信息交換和資源共享的原則，形成良好的系統(tǒng)接口，形成系統(tǒng)集成系統(tǒng)。（2）從現(xiàn)階段起，許多配備在線監(jiān)測系統(tǒng)功能的水電站相對單一，主要功能有：狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)字顯示、報警、趨勢顯示等。雖然有些系統(tǒng)可以進行一些信號分析，但它們?nèi)狈ψR別特征信號的能力。水電機組狀態(tài)檢修監(jiān)控系統(tǒng)不僅能采集和存儲信號，而且具有信號提取、識別和分析能力，能夠反映設備運行狀態(tài)。（3）水電機組狀態(tài)檢修的基礎是狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。有些水電站的系統(tǒng)不符合這一原則，系統(tǒng)沒有監(jiān)測、診斷和預報的功能。在自動診斷和維護模式中，大多數(shù)仍處于會診和診斷階段，需要研究高可靠性、高精度的專家診斷系統(tǒng)。（4）監(jiān)測點布設應根據(jù)機組的類型、水頭、速度和結構確定，并根據(jù)這些內(nèi)容確定信號的頻率和周期。但現(xiàn)階段的問題是，許多監(jiān)測都是照搬其他單位的布局形式，與實際情況不符。

2、 水電機組狀態(tài)檢修實施中的關鍵技術

2.1 系統(tǒng)的集成化

系統(tǒng)集成是指所謂的設備監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的運行，維護管理系統(tǒng)以統(tǒng)一的形式、高性能、高效率和較高的利用率為整個系統(tǒng)的整體優(yōu)勢。該系統(tǒng)主要包括信號源、信號輸入、狀態(tài)監(jiān)測、診斷系統(tǒng)、信號通信、維修管理和調(diào)度等。對狀態(tài)監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的布局的主要結構，主要通過設備狀態(tài)監(jiān)測裝置的相關信號的采集和處理，必要的整理設備狀態(tài)信號的同時檢測分析，并提取對應于預測和診斷的必要性和分析診斷系統(tǒng)的輸入的特點，確定運行狀態(tài)的裝置情況，并制定相應的管理決策的維護計劃。

2.2 監(jiān)測點的選擇以及布設

監(jiān)測點位的布設應滿足機組運行相關的主要特點包括：力學性能、水力特性、電氣特性、設備結構等，這些特征可以直接反映機組狀態(tài)，性能的水輪機和相應的故障等。在測試點的選擇和設計過程中，液壓和電氣干擾因素的低頻運行的機械特性根據(jù)單元和單元系統(tǒng)，相應的監(jiān)測點（包括振動監(jiān)測，監(jiān)測單位監(jiān)測間隙和擺動等）的選擇；根據(jù)機組水力特性確定監(jiān)測點水輪機和壓力脈動及流量元件；根據(jù)水電機組的結構特點與電氣特性選擇替換，把發(fā)電機短路故障的監(jiān)測，可以清晰的空氣間隙，轉(zhuǎn)子絕緣和溫度測點，監(jiān)測點布設優(yōu)化。監(jiān)測點布設的最基本原則是最優(yōu)化原則。在布置監(jiān)測點時，應選擇最具代表性、最能反映設備運行故障的監(jiān)測站。對于非常重要的設備或相應的操作參數(shù)，可根據(jù)裝置的實際運行情況確定監(jiān)測點布設的加密區(qū)域，提高設備監(jiān)控的準確性。

2.3 一次傳感元件的選型以及標定

（1）高精度、低頻傳感器選擇輸出性能高，根據(jù)機組設備的輸出特性（低頻隨機信號）的速度，因為單位一般都比較低，因此傳感器的頻率響應在0-200kHz范圍控制。（2）傳感器的選擇和校準可以通過靜態(tài)指示器進行。這種靜態(tài)指標包括：傳感器的精度、靈敏度、線性度、重復性、滯后性和零點漂移等。在傳感器的使用過程中，需要根據(jù)靜態(tài)特性指標進行在線調(diào)試和校準，以確定傳感器的靜態(tài)標定曲線。（3）根據(jù)使用條件和周圍環(huán)境選擇傳感器。良好的機組運行在線監(jiān)測系統(tǒng)所需的傳感器可以安全穩(wěn)定、耐用可靠，能夠準確反映設備在使用過程中的實際運行情況，因此根據(jù)使用情況和環(huán)境條件確定傳感器的選擇。例如，通過監(jiān)測信號的傳輸距離，大幅度和高精度，要求使用相對較差的位置來選擇傳感器具有良好的動態(tài)特性時，輸出的數(shù)字高。

2.4 機組故障類型的確定

水電機組運行故障復雜多樣，具有一定的水平，因此，在研究、預測和診斷過程中，應分析故障類型、原因及相應的表現(xiàn)形式。一般情況下，機組的故障將分為幾種類型，包括：軸承和軸故障、發(fā)電機運行故障、水輪機過流部件故障、機組固定部件故障等。這些故障類型可分為層，最后形成多層故障樹。用故障樹表示故障之間的因果關系。故障樹的建立有利于建立系統(tǒng)故障診斷模型，有利于專家系統(tǒng)診斷模型的形成。

3、 結束語

水電是該國最重要的發(fā)電模式之一。水電機組的運行在很大程度上決定了發(fā)電機組的可靠性和穩(wěn)定性。因此，水電站應改變傳統(tǒng)的計劃檢修模式，通過水電機組狀態(tài)檢修提高水電廠的相關設備的診斷與維護的效率，從而保證了機組的正常的運行。

參考文獻：

[1]楊永超，鐘建偉.基于虛擬儀器的水電機組振動監(jiān)測系統(tǒng)設計[J]. 湖北民族學院學報（自然科學版）.2012（01）

[2]陳秀霞，楊志忠，李小燕，朱家興.大中型水電機組包裝、運輸與工地倉儲保管[J]. 東方電機.2010（05）

[3]夏洲，陳喜陽，潘偉峰，朱辰，施沖.超大型水電機組狀態(tài)監(jiān)測與分析系統(tǒng)的研究[J]. 水電廠自動化.2008（02）