水電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)研究

茹欣

摘 要：在水電廠實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，水電機(jī)組是其中的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞會(huì)對(duì)水電廠的安全運(yùn)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(yùn)行及管理等也要不斷提高要求，對(duì)水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)做出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，做好預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、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(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：水電機(jī)組；在線監(jiān)測(cè)；故障診斷

中圖分類號(hào)：TV11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033051

1 水電機(jī)組故障發(fā)生的特點(diǎn)

水電機(jī)組故障發(fā)生的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：復(fù)雜性特點(diǎn)。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(yùn)行過程中，機(jī)械、電磁、水力等因素均會(huì)對(duì)其運(yùn)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(dòng)部件失衡、部件脫落、法蘭連接松動(dòng)等，故水電機(jī)組振動(dòng)故障十分復(fù)雜；漸變性特點(diǎn)。水電機(jī)組在不同的運(yùn)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(duì)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(duì)較少，振動(dòng)故障是其常見故障，通常是由于長(zhǎng)期磨損或疲勞導(dǎo)致的，經(jīng)過長(zhǎng)期積累形成的，故體現(xiàn)出漸變性的特點(diǎn)。

2 水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷的主要內(nèi)容

水電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行監(jiān)測(cè)及故障診斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。具體而言，水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

2.1 水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定監(jiān)測(cè)

水電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)包括以下幾種：進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)。振動(dòng)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(dòng)速度傳感器及加速度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)主軸擺度，并采用壓力傳感器進(jìn)行水壓脈動(dòng)監(jiān)測(cè)。具體監(jiān)測(cè)過程中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、機(jī)組型號(hào)及實(shí)際容量選擇監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。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(cè)，因?yàn)槎鄶?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(yùn)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(shí)際運(yùn)行情況選擇最主要的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.2 空蝕監(jiān)測(cè)

目前為止水輪機(jī)的設(shè)計(jì)多是按照理想流體設(shè)計(jì)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(huì)，含沙量及推移質(zhì)會(huì)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(cè)及故障診斷具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)階段我國在空蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面已經(jīng)取得了顯著成果，通過實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)空化空蝕引起的壓力脈動(dòng)信號(hào)、水輪機(jī)效率、空蝕產(chǎn)生的噪聲等因素，對(duì)水電機(jī)組空蝕狀態(tài)情況做出檢測(cè)。此外，一些國外地區(qū)開發(fā)出以聲傳播為原理的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其主要應(yīng)用加速度傳感器測(cè)量聲強(qiáng)，對(duì)空蝕的發(fā)生及發(fā)展過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過嚴(yán)格的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水電機(jī)組空蝕的嚴(yán)重程度做出評(píng)價(jià)。

2.3 調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測(cè)

在水電站運(yùn)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(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象包括調(diào)速器系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)態(tài)特征參數(shù)、機(jī)組控制參數(shù)等等。調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性會(huì)對(duì)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(duì)調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷技術(shù)研究還相對(duì)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(cè)試裝置，其具備系統(tǒng)仿真、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、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(duì)調(diào)速系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的故障診斷技術(shù)也會(huì)得到迅速發(fā)展。

3 結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)

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