水电机组在线监测及故障诊断技术研究

茹欣

摘 要：在水电厂实际运营中，水电机组是其中的核心设备，其运行状态的好坏会对水电厂的安全运行产生决定性影响。随着发电机组单机容量的不断扩大，机组检修、维护、运行及管理等也要不断提高要求，对水电机组运行状态做出实时监测，做好预测预报、分析故障原因，可大大提高故障排除的效率，保证水电机组运行的安全性、稳定性。

关键词：水电机组；在线监测；故障诊断

中图分类号：TV11 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033051

1 水电机组故障发生的特点

水电机组故障发生的特点主要表现在以下几个方面：复杂性特点。水电机组的系统组成十分复杂，涉及到机械系统、电磁系统、水力系统等诸多内容，在其运行过程中，机械、电磁、水力等因素均会对其运行状态产生影响，从而引发各种故障。具体而言，包括转动部件失衡、部件脱落、法兰连接松动等，故水电机组振动故障十分复杂；渐变性特点。水电机组在不同的运行阶段，其所表现出来的故障问题也存在差异，与其它旋转设备相比，水电机组转速相对较慢，在100～200转/min左右，因此水电机组突发性故障相对较少，振动故障是其常见故障，通常是由于长期磨损或疲劳导致的，经过长期积累形成的，故体现出渐变性的特点。

2 水电机组运行状态检测及故障诊断的主要内容

水电机组运行的稳定性会对电网运行的稳定性产生决定性影响，因此做好水电机组状态运行监测及故障诊断具有重要的现实意义。具体而言，水电机组运行状态检测及故障诊断的主要内容包括以下几个方面。

2.1 水电机组运行稳定监测

水电机组运行稳定性监测包括以下几种：进行机械振动监测。振动故障是水电机组最常见、最突出的故障，通常常采用低频振动速度传感器及加速度传感器进行监测，其中采用电涡流位移传感器、电容式非接触位移传感器监测主轴摆度，并采用压力传感器进行水压脉动监测。具体监测过程中要根据现场的实际情况、机组型号及实际容量选择监测测点。通常并非所有机组均需进行全面的状态在线监测，因为多数机组故障发生均有特定的规律，且可反映出机组的安装及运行历史记录中，因此出于节约成本、提高经济效益的角度，可根据机组的实际运行情况选择最主要的状态进行监测。

2.2 空蚀监测

目前为止水轮机的设计多是按照理想流体设计的，即流体设置为清水，但是近年来环境污染比较严重，水质受到破坏，尤其是在汛期会，含沙量及推移质会明显增多，水电机组受泥沙等物质的磨损非常严重，因此加强水电机组空蚀的状态监测及故障诊断具有重要的现实意义。现阶段我国在空蚀状态监测方面已经取得了显著成果，通过实时在线监测空化空蚀引起的压力脉动信号、水轮机效率、空蚀产生的噪声等因素，对水电机组空蚀状态情况做出检测。此外，一些国外地区开发出以声传播为原理的监测系统，其主要应用加速度传感器测量声强，对空蚀的发生及发展过程进行监测，并通过严格的评价标准对水电机组空蚀的严重程度做出评价。

2.3 调速系统监测

在水电站运行过程中，调速系统是重要的组成部分，其主要功能是实现机组运行控制及速度、功率的调节等，包括机组的开停机、并网等。调速系统运行状态监测的主要对象包括调速器系统、油压系统运行设备，其主要内容包括控制参数、静态特征参数、动态特征参数、机组控制参数等等。调速系统运行的可靠性会对水电站、电网的生产质量及生产安全产生直接影响。不过现阶段专门针对调速系统的状态监测及故障诊断技术研究还相对较少，多采用传统的检修方法。我国研究出一种水轮机调速系统仿真测试装置，其具备系统仿真、状态监测、故障诊断等功能，相信随着水电机组故障诊断技术的不断发展，针对调速系统监测的故障诊断技术也会得到迅速发展。

3 结语

综上所述，线状态监测与故障诊断通过对机组各种状态信息的实时监测，捕捉早期故障征兆，根据其发展趋势和历史记录，对机组进行实时故障分析，有利于水电厂制定合理的设备检修计划，对提高水电机组运行安全可靠性和经济性具有重大意义。

参考文献

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