淺析水電機組狀態監測與故障診斷技術

福建水口發電集團有限公司 江 斌

在電廠中，水電機組是其中十分重要的一個設備，其運行狀態與水電廠運行的安全性有著直接的聯系。在我國水電工程不斷發展與進步的情況下，水電機組就必須向著以下幾個方面發展：效率更高；容量更大；轉速更快；水頭更高等，除此之外，為了能夠更好的滿足當前時代對機組的更高需求，還應該盡量選擇具有高強度的材料以及靈活性更高的構件。為了能夠讓水電組實現更加穩定、安全且可靠的運行，就需要在線監測水電組的運行狀態并進行相應的診斷分析，為了能夠提高這些工作的準確性和效率，可以在這個過程中使用水電組狀態檢測系統以及故障診斷系統，接下來是將系統收集到的有關數據信息上傳到計算機網絡中，進行相應的監測分析，從而更好的排查機組運行過程中存在的問題，并及時的采取合理的措施加以解決，避免機組運行過程中出現故障問題。為此，本文對水電機組狀態監測與故障診斷技術進行了相關研究與分析，為后續相關工作的進行提供了一定的參考和依據。

1.引言

在我國電力企業不斷發展的過程中，為了能夠進一步提高相關企業的經濟效益，增加市場競爭力，可以采取以下措施：其一是降低維修設備的成本；其二是進一步提升設備運行的可靠性與穩定性。為了保障水電機組能夠順利穩定運行，我國傳統的方式是實行計劃檢修制度，雖然取得了一定的效果，但是其還存在著以下幾種缺點：一是缺乏針對性；二是維修過于盲目；三是無法對設備故障提前防范等，因而該法已經不能滿足當前時代對水電機組的需求。這種情況下，出現了一種全新的維修模式即狀態維修，這種方法具有相對比較強的針對性，而且能夠在先進設備檢測技術以及設備診斷系統的應用下對設備的運行狀況進行仔細的監測分析，從而能夠盡早發現其中存在的問題并及時采取合適的應對策略加以解決，不僅大幅度降低了維修的費用，而且還提高了維修工作的工作效率，保證了設備運行的安全性，避免了有關安全事故的發生。

2.水電機組狀態監測技術相關分析

對于水電機組來說，其狀態監測技術主要包括以下幾個方面。

2.1 機組振動穩定性監測技術

對于此類監測技術來說，其監測的主要內容涉及以下三方面：第一方面是對機組的水壓脈動的監測；第二方面是對主軸擺度的監測；第三部分則是對結構振動參數的監測，其又包括監測分析系統部分和振動傳感器部分。對于監測分析系統來說，其主要作用有：采集相關數據、對采集到的數據進行儲存以及分析采集到的數據信息，從而能夠全面的了解振動相關的數據信息，并以這些數據為主要依據判斷發生振動的主要原因并給出相對應的解決措施。而對于振動傳感器來說，其收集信息的主要來源是可以表征機組振動狀態的非電量特征參數，并將其提供給監測系統，供其使用。

2.2 水輪機效率監測技術

對于水輪機效率的監測主要具有以下兩方面的重要作用：其一是可以進一步提高機組的自動化水平；其二是可以促進經濟化運行的穩定性。水輪機效率監測技術的監測內容主要包括以下幾方面：一是采集測量無功功率的參數；二是采集測量有功功率的參數；三是采集測量接力器行程的參數；四是采集測量工作的參數；六是采集測量水輪機流量的參數。對于監測水輪機流量來說，能夠對其進行監測的方法有不少，但是可以實現在線監測的則只有以下兩種方法：第一種是蝸殼差壓法，這種方法不僅容易操作而且造價相對比較低，具有很高的實用性；第二種則是超聲波法，這種在線監測方法因為受特殊流道條件的影響，因而需要進一步提高其測量的準確度和可靠性。

2.3 水輪機發電機氣隙和磁場強度監測技術

對于水輪機發電機氣隙和磁場強度監測技術來說，其監測的過程主要如下，首先是要對發電機氣隙和磁場強度進行監測，這個過程中主要使用的儀器有以下兩種：一個是配套前置器；另一個則是平板電容式傳感器。接下來是通過計算機網絡采集監測到的有關數據。最后是將數據儲存起來并輸出給相關工作人員，以便于工作人員能夠及時的發現出現問題的部位，并進一步采取合適的措施加以解決，從而保證系統能夠順利運行。

2.4 水輪機空化在線監測

水輪機如果遭到破壞，極有可能會造成空化現象，這種現象會直接影響到水輪機原有的能量特性，主要可以從以下幾點來考慮：降低出力以及效率；增加水輪機的水壓脈動以及機組的振動。除此之外，泥沙的磨損也會在很大程度上降低機組運行的穩定性，并增加檢修工作的工作量以及維修設備的相關成本投入。因此，為了保證水電組運行的經濟收益，在最大限度上降低水輪機空化所帶來的破壞性，就需要進一步強化對于水輪機空化現象的研究，從而充分了解其產生的原理、條件以及后果等方面。

2.5 絕緣局放監測技術

根據相關統計數據可以知道，在水機組中，其發生的故障中有一般左右是電氣方面的故障。局部放電是電力故障類型中十分常見的一種故障類型，主要指的是在水輪機的定子繞組絕緣層位置出現了非貫穿性放電現象。而絕緣局放監測技術則可以實現對于水輪機發電機定子繞組的有效在線監測，從而能夠及時發現其中所存在的故障，避免一些重大事故的發生，保障了水電組運行的安全性與相關工作人員的人身安全。

2.6 主變壓器油氣監測技術

對于電力變壓器來說，其內部故障主要包括以下幾種類型：其一是絕緣受潮問題；其二是放電性故障；其三是過熱性故障等。為了能夠更好的監測其內部可能會出現的問題，多會采用色譜分析技術，通過分析變壓器油中的氣體來實現。主變壓器油氣監測技術可以通過對油氣的在線監測發現其中隱藏的問題，并及時發出相應的警報，避免出現故障，保證了設備運行的安全性與穩定性。

3.水電機組故障診斷相關技術分析

針對水電機組所存在的故障問題，本文主要給出了下列相關故障診斷技術，希望能夠為水電機組的故障診斷提供一定的參考和依據。

3.1 新型信號分析技術

在對振動信號進行現場監測的過程中，如果監測時間比較久，那么其振動信號就會不規則或是發生一定的變化，也就是說，現階段我國的診斷系統還不能夠對這些振動信號進行有效而合理的分析。但是對于隨機信號而言，小波分析技術則具有對其進行分析的能力，因而對于相關企業來說，其未來分析振動信號的發展方向就是這種新型信號分析技術。

3.2 全息譜分解技術

在分析采集到數據的時候，傳統的分析方法就是頻譜分析法，這種分析法可以實現對于水電機組故障的診斷，但是其缺點是不能夠分析相位信息，這在一定程度上降低了診斷故障的可靠性。而全息譜分解技術則能夠對相位信息進行準確的分析，在很大程度上提高診斷故障結果的精確度。

3.3 多傳感器信息融合技術

多傳感器信息融合技術中會利用以下幾方面信息：其一是專家的經驗；其二是關系信息；其三是頻域數據信息；其四則是傳感器時域信息等，并在結合推理、相關理論以及網絡的基礎上，給出不明確的信息，進行融合診斷。

3.4 網絡技術

為了能夠進一步提高水電機組狀態監測與故障診斷的技術水平，可以在水電機組中結合當下比較先進的技術，主要有：其一監測和故障診斷技術；其二虛擬儀器技術；其三計算機網絡技術。

4.結束語

綜上所述，為了能夠更好的提高水電機組運行的穩定性與安全性，保證其社會經濟效益，就應該不斷提高水電機組狀態檢測與故障診斷技術，保證水電機組各個器件都能夠穩定運行，及時的監測出其隱藏的故障問題，并采取合適的措施進行解決。具有深遠的現實意義。