茹欣

摘 要：在水電廠實際運營中，水電機(jī)組是其中的核心設(shè)備，其運行狀態(tài)的好壞會對水電廠的安全運行產(chǎn)生決定性影響。隨著發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，機(jī)組檢修、維護(hù)、運行及管理等也要不斷提高要求，對水電機(jī)組運行狀態(tài)做出實時監(jiān)測，做好預(yù)測預(yù)報、分析故障原因，可大大提高故障排除的效率，保證水電機(jī)組運行的安全性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；在線監(jiān)測；故障診斷

中圖分類號：TV11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033051

1 水電機(jī)組故障發(fā)生的特點

水電機(jī)組故障發(fā)生的特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：復(fù)雜性特點。水電機(jī)組的系統(tǒng)組成十分復(fù)雜，涉及到機(jī)械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、水力系統(tǒng)等諸多內(nèi)容，在其運行過程中，機(jī)械、電磁、水力等因素均會對其運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，從而引發(fā)各種故障。具體而言，包括轉(zhuǎn)動部件失衡、部件脫落、法蘭連接松動等，故水電機(jī)組振動故障十分復(fù)雜；漸變性特點。水電機(jī)組在不同的運行階段，其所表現(xiàn)出來的故障問題也存在差異，與其它旋轉(zhuǎn)設(shè)備相比，水電機(jī)組轉(zhuǎn)速相對較慢，在100～200轉(zhuǎn)/min左右，因此水電機(jī)組突發(fā)性故障相對較少，振動故障是其常見故障，通常是由于長期磨損或疲勞導(dǎo)致的，經(jīng)過長期積累形成的，故體現(xiàn)出漸變性的特點。

2 水電機(jī)組運行狀態(tài)檢測及故障診斷的主要內(nèi)容

水電機(jī)組運行的穩(wěn)定性會對電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性產(chǎn)生決定性影響，因此做好水電機(jī)組狀態(tài)運行監(jiān)測及故障診斷具有重要的現(xiàn)實意義。具體而言，水電機(jī)組運行狀態(tài)檢測及故障診斷的主要內(nèi)容包括以下幾個方面。

2.1 水電機(jī)組運行穩(wěn)定監(jiān)測

水電機(jī)組運行穩(wěn)定性監(jiān)測包括以下幾種：進(jìn)行機(jī)械振動監(jiān)測。振動故障是水電機(jī)組最常見、最突出的故障，通常常采用低頻振動速度傳感器及加速度傳感器進(jìn)行監(jiān)測，其中采用電渦流位移傳感器、電容式非接觸位移傳感器監(jiān)測主軸擺度，并采用壓力傳感器進(jìn)行水壓脈動監(jiān)測。具體監(jiān)測過程中要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況、機(jī)組型號及實際容量選擇監(jiān)測測點。通常并非所有機(jī)組均需進(jìn)行全面的狀態(tài)在線監(jiān)測，因為多數(shù)機(jī)組故障發(fā)生均有特定的規(guī)律，且可反映出機(jī)組的安裝及運行歷史記錄中，因此出于節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的角度，可根據(jù)機(jī)組的實際運行情況選擇最主要的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。

2.2 空蝕監(jiān)測

目前為止水輪機(jī)的設(shè)計多是按照理想流體設(shè)計的，即流體設(shè)置為清水，但是近年來環(huán)境污染比較嚴(yán)重，水質(zhì)受到破壞，尤其是在汛期會，含沙量及推移質(zhì)會明顯增多，水電機(jī)組受泥沙等物質(zhì)的磨損非常嚴(yán)重，因此加強(qiáng)水電機(jī)組空蝕的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷具有重要的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)階段我國在空蝕狀態(tài)監(jiān)測方面已經(jīng)取得了顯著成果，通過實時在線監(jiān)測空化空蝕引起的壓力脈動信號、水輪機(jī)效率、空蝕產(chǎn)生的噪聲等因素，對水電機(jī)組空蝕狀態(tài)情況做出檢測。此外，一些國外地區(qū)開發(fā)出以聲傳播為原理的監(jiān)測系統(tǒng)，其主要應(yīng)用加速度傳感器測量聲強(qiáng)，對空蝕的發(fā)生及發(fā)展過程進(jìn)行監(jiān)測，并通過嚴(yán)格的評價標(biāo)準(zhǔn)對水電機(jī)組空蝕的嚴(yán)重程度做出評價。

2.3 調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測

在水電站運行過程中，調(diào)速系統(tǒng)是重要的組成部分，其主要功能是實現(xiàn)機(jī)組運行控制及速度、功率的調(diào)節(jié)等，包括機(jī)組的開停機(jī)、并網(wǎng)等。調(diào)速系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測的主要對象包括調(diào)速器系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)運行設(shè)備，其主要內(nèi)容包括控制參數(shù)、靜態(tài)特征參數(shù)、動態(tài)特征參數(shù)、機(jī)組控制參數(shù)等等。調(diào)速系統(tǒng)運行的可靠性會對水電站、電網(wǎng)的生產(chǎn)質(zhì)量及生產(chǎn)安全產(chǎn)生直接影響。不過現(xiàn)階段專門針對調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷技術(shù)研究還相對較少，多采用傳統(tǒng)的檢修方法。我國研究出一種水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真測試裝置，其具備系統(tǒng)仿真、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷等功能，相信隨著水電機(jī)組故障診斷技術(shù)的不斷發(fā)展，針對調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測的故障診斷技術(shù)也會得到迅速發(fā)展。

3 結(jié)語

綜上所述，線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷通過對機(jī)組各種狀態(tài)信息的實時監(jiān)測，捕捉早期故障征兆，根據(jù)其發(fā)展趨勢和歷史記錄，對機(jī)組進(jìn)行實時故障分析，有利于水電廠制定合理的設(shè)備檢修計劃，對提高水電機(jī)組運行安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性具有重大意義。

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