浅析水电机组状态监测与故障诊断技术

福建水口发电集团有限公司 江 斌

在电厂中，水电机组是其中十分重要的一个设备，其运行状态与水电厂运行的安全性有着直接的联系。在我国水电工程不断发展与进步的情况下，水电机组就必须向着以下几个方面发展：效率更高；容量更大；转速更快；水头更高等，除此之外，为了能够更好的满足当前时代对机组的更高需求，还应该尽量选择具有高强度的材料以及灵活性更高的构件。为了能够让水电组实现更加稳定、安全且可靠的运行，就需要在线监测水电组的运行状态并进行相应的诊断分析，为了能够提高这些工作的准确性和效率，可以在这个过程中使用水电组状态检测系统以及故障诊断系统，接下来是将系统收集到的有关数据信息上传到计算机网络中，进行相应的监测分析，从而更好的排查机组运行过程中存在的问题，并及时的采取合理的措施加以解决，避免机组运行过程中出现故障问题。为此，本文对水电机组状态监测与故障诊断技术进行了相关研究与分析，为后续相关工作的进行提供了一定的参考和依据。

1.引言

在我国电力企业不断发展的过程中，为了能够进一步提高相关企业的经济效益，增加市场竞争力，可以采取以下措施：其一是降低维修设备的成本；其二是进一步提升设备运行的可靠性与稳定性。为了保障水电机组能够顺利稳定运行，我国传统的方式是实行计划检修制度，虽然取得了一定的效果，但是其还存在着以下几种缺点：一是缺乏针对性；二是维修过于盲目；三是无法对设备故障提前防范等，因而该法已经不能满足当前时代对水电机组的需求。这种情况下，出现了一种全新的维修模式即状态维修，这种方法具有相对比较强的针对性，而且能够在先进设备检测技术以及设备诊断系统的应用下对设备的运行状况进行仔细的监测分析，从而能够尽早发现其中存在的问题并及时采取合适的应对策略加以解决，不仅大幅度降低了维修的费用，而且还提高了维修工作的工作效率，保证了设备运行的安全性，避免了有关安全事故的发生。

2.水电机组状态监测技术相关分析

对于水电机组来说，其状态监测技术主要包括以下几个方面。

2.1 机组振动稳定性监测技术

对于此类监测技术来说，其监测的主要内容涉及以下三方面：第一方面是对机组的水压脉动的监测；第二方面是对主轴摆度的监测；第三部分则是对结构振动参数的监测，其又包括监测分析系统部分和振动传感器部分。对于监测分析系统来说，其主要作用有：采集相关数据、对采集到的数据进行储存以及分析采集到的数据信息，从而能够全面的了解振动相关的数据信息，并以这些数据为主要依据判断发生振动的主要原因并给出相对应的解决措施。而对于振动传感器来说，其收集信息的主要来源是可以表征机组振动状态的非电量特征参数，并将其提供给监测系统，供其使用。

2.2 水轮机效率监测技术

对于水轮机效率的监测主要具有以下两方面的重要作用：其一是可以进一步提高机组的自动化水平；其二是可以促进经济化运行的稳定性。水轮机效率监测技术的监测内容主要包括以下几方面：一是采集测量无功功率的参数；二是采集测量有功功率的参数；三是采集测量接力器行程的参数；四是采集测量工作的参数；六是采集测量水轮机流量的参数。对于监测水轮机流量来说，能够对其进行监测的方法有不少，但是可以实现在线监测的则只有以下两种方法：第一种是蜗壳差压法，这种方法不仅容易操作而且造价相对比较低，具有很高的实用性；第二种则是超声波法，这种在线监测方法因为受特殊流道条件的影响，因而需要进一步提高其测量的准确度和可靠性。

2.3 水轮机发电机气隙和磁场强度监测技术

对于水轮机发电机气隙和磁场强度监测技术来说，其监测的过程主要如下，首先是要对发电机气隙和磁场强度进行监测，这个过程中主要使用的仪器有以下两种：一个是配套前置器；另一个则是平板电容式传感器。接下来是通过计算机网络采集监测到的有关数据。最后是将数据储存起来并输出给相关工作人员，以便于工作人员能够及时的发现出现问题的部位，并进一步采取合适的措施加以解决，从而保证系统能够顺利运行。

2.4 水轮机空化在线监测

水轮机如果遭到破坏，极有可能会造成空化现象，这种现象会直接影响到水轮机原有的能量特性，主要可以从以下几点来考虑：降低出力以及效率；增加水轮机的水压脉动以及机组的振动。除此之外，泥沙的磨损也会在很大程度上降低机组运行的稳定性，并增加检修工作的工作量以及维修设备的相关成本投入。因此，为了保证水电组运行的经济收益，在最大限度上降低水轮机空化所带来的破坏性，就需要进一步强化对于水轮机空化现象的研究，从而充分了解其产生的原理、条件以及后果等方面。

2.5 绝缘局放监测技术

根据相关统计数据可以知道，在水机组中，其发生的故障中有一般左右是电气方面的故障。局部放电是电力故障类型中十分常见的一种故障类型，主要指的是在水轮机的定子绕组绝缘层位置出现了非贯穿性放电现象。而绝缘局放监测技术则可以实现对于水轮机发电机定子绕组的有效在线监测，从而能够及时发现其中所存在的故障，避免一些重大事故的发生，保障了水电组运行的安全性与相关工作人员的人身安全。

2.6 主变压器油气监测技术

对于电力变压器来说，其内部故障主要包括以下几种类型：其一是绝缘受潮问题；其二是放电性故障；其三是过热性故障等。为了能够更好的监测其内部可能会出现的问题，多会采用色谱分析技术，通过分析变压器油中的气体来实现。主变压器油气监测技术可以通过对油气的在线监测发现其中隐藏的问题，并及时发出相应的警报，避免出现故障，保证了设备运行的安全性与稳定性。

3.水电机组故障诊断相关技术分析

针对水电机组所存在的故障问题，本文主要给出了下列相关故障诊断技术，希望能够为水电机组的故障诊断提供一定的参考和依据。

3.1 新型信号分析技术

在对振动信号进行现场监测的过程中，如果监测时间比较久，那么其振动信号就会不规则或是发生一定的变化，也就是说，现阶段我国的诊断系统还不能够对这些振动信号进行有效而合理的分析。但是对于随机信号而言，小波分析技术则具有对其进行分析的能力，因而对于相关企业来说，其未来分析振动信号的发展方向就是这种新型信号分析技术。

3.2 全息谱分解技术

在分析采集到数据的时候，传统的分析方法就是频谱分析法，这种分析法可以实现对于水电机组故障的诊断，但是其缺点是不能够分析相位信息，这在一定程度上降低了诊断故障的可靠性。而全息谱分解技术则能够对相位信息进行准确的分析，在很大程度上提高诊断故障结果的精确度。

3.3 多传感器信息融合技术

多传感器信息融合技术中会利用以下几方面信息：其一是专家的经验；其二是关系信息；其三是频域数据信息；其四则是传感器时域信息等，并在结合推理、相关理论以及网络的基础上，给出不明确的信息，进行融合诊断。

3.4 网络技术

为了能够进一步提高水电机组状态监测与故障诊断的技术水平，可以在水电机组中结合当下比较先进的技术，主要有：其一监测和故障诊断技术；其二虚拟仪器技术；其三计算机网络技术。

4.结束语

综上所述，为了能够更好的提高水电机组运行的稳定性与安全性，保证其社会经济效益，就应该不断提高水电机组状态检测与故障诊断技术，保证水电机组各个器件都能够稳定运行，及时的监测出其隐藏的故障问题，并采取合适的措施进行解决。具有深远的现实意义。