水力发电设备运行状态中的故障和诊断技术

国家电投集团江西电力有限公司江口水电厂 江明

1 进行水力发电设备运行状态故障和诊断的意义

检测水力发电设备运行状态核心目的就是希望在第一时间发现其中存在的问题，并针对问题提出相应的解决措施，进一步实现水力发电工程的平稳运行。

进行水力发电设备运行状态故障和诊断的意义主要包含两个方面。

一是可以通过避免发电设备被迫停运减少水利工程不必要的经济损失。在实践中，水力发电设备运行状态故障和诊断往往执行以预防为主的管理模式，技术人员会根据设备原有的检修要求定期对设备的运行情况作出检测，并通过分析检测结果来开展后续的控制工作，尽可能降低设备停止运行的概率[1]。

二是可以提升资源的利用率。科学技术的飞速发展给水力发电设备运行状态故障和诊断技术的升级优化带来强劲的动力，相关的检测设备和诊断技术也都得到了更好的发展。在这一背景下构建常态化的水力发电设备运行状态故障和诊断机制，可以将设备的价值发挥到最大，防止资源闲置造成浪费，切实提升水利工程的综合价值。

2 水力发电设备运行状态中的故障和诊断基本流程

水力发电设备运行状态故障和诊断的实施必须遵循一定的执行流程，并确保相关处理工序的完整性、规范性，充分发挥水力发电设备运行状态故障和诊断的真正价值。

2.1 查询历史数据

相关技术人员应该通过查询设备运行的历史数据了解设备整体的运行状态，对与设备运行状态有关联的数据和参数进行全面收集，并借助科学的方法和手段对数据进行分析，实现对设备运行状态的有效评估，为后续检修计划的制定提供帮助。

2.2 监测运行状态

技术人员监测设备的运行情况是分析水力发电设备运行状态，诊断故障必不可少的环节。在实践中常规的设备监测方法可以分为在线检测和离线监测两大类。水力发电设备运行状态故障和诊断通常会选在线监测的方法。技术人员可以依托DAS系统对监测的结果作出分析，在构建基础分析模型后获得DAS系统信号的数字量和模拟量。

2.3 明确监测频率

技术人员在对设备运行状态进行监测时，应该将设备自身的运行状态因素纳入到综合考量范围内，在制定相关检修方案的同时对自身的管理经验作出总结，提升分析过程的有效性和合理性，为后续设备故障的规范处理提供保障。技术人员在实践中应该以水力发电设备的故障P～F 间隔为依据，明确设备的监测频率。同时，还应该对监测设备的有关操作要点和分析要点作出分析，为设备运行结果数据的合理性提供保障。技术人员还应该以一段监测频度的处理结果为依据，搭配自身具备的实践经验对设备检修的执行方案作出合适的调整[2]。

2.4 捕捉故障前信息

技术人员想要提升设备故障诊断的合理性和准确性，在明确获取数据必要性的基础上，应及时捕捉设备故障前的信息，将其作为分析故障类型的依据，并对下一阶段的故障发展趋势作出准确预测，尽可能地避免故障二次发生。

2.5 作好检修决策

在顺利完成上述设备运行状态的评估和分析工作之后，技术人员应该对故障诊断内容进行全面的整理和总结，并以此为依据作好水力发电设备运行状态故障检修决策的制定。

在实践中，技术人员应该选取满足水力发电设备运行状态运行标准的检修决策优化模型，较为常见的模型主要包括这几个方向。一是随机滤波模型，该模型主要以线性模型为支撑，对设备内的系统情况作出准确的描述，并通过测定系统噪声高斯数值来完成较好的估值均值的评估活动。二是PHM 模型，该模型可以对发电设备的部件运行情况和系统功能保留情况进行全面的预测，并进一步获取相关部件剩余使用寿命和正常工作时间预测结果。在这一环节中，技术人员应该将数据预处理、数据传输和提取、数据状态监测结果等已经获取到的数据作为预测依据，将传感器数据汇总的价值发挥出来，切实做到统计结果分析的优化，以此获得更加明确的水力发电设备运行状态。三是马尔科夫决策模型，该数学模型的建立以序贯决策为基础，依托智能体的状态分析结果开展环境模拟，准确、及时地完成变量分析，提升下一阶段故障分析的科学性。

2.6 指导培训

在对水力发电设备运行状态故障和诊断的经验作出总结之后，应该组织相关技术人员开展集中培训，对其实施不同种类设备运行状态的检修工作提供指导，在对监测频率做出强化的基础上完成应急处理措施的全面落实，真正实现水力发电设备运行状态故障和诊断体系的优化。

3 水力发电设备运行状态中故障和诊断技术的应用

3.1 采取故障树诊断法

故障树诊断法是一种较为传统的水力发电设备运行状态故障诊断方法，需要技术人员总结设备故障形成的总体原因，并对这些原因进行针对性地细化分类。在绘制故障树时，应该将树枝自身的整体形状作为基础，将出现概率最大的设备状态放在树的最顶端位置，查找导致该故障出现的原因，并使用特殊的逻辑符号完成不同原因之间逻辑关系的标注，依据从上到下的原则针对现有的故障问题进行分级处理。技术人员在合理利用故障树的过程中，可以准确找到其中的薄弱环节，并针对该环节提出优化对策[3]。

3.2 强化电刷碳刷检查

技术人员在进行水力发电设备运行状态故障诊断的过程中，要强化对电刷运行状态的检查，特别是电刷存在不打火的问题时，应该检查电刷是否存在接触性问题。在实践工作中，电刷的温度较高但是可以打火，其自身的接触性很可能处于一个较为良好的状态，此时就不应该对其进行处理，防止打火现象越来越严重。技术人员应该根据相关的检查结果更换、处理不同类型的碳刷，在实践中如果碳刷上方与刷握保持平齐就应该及时进行更换，但同一排碳刷的更换数量不可超过3 块。除此之外，还应该确保每块碳刷与刷环之间的接触面积在75%以上。同时，技术人员在着手更换碳刷之前，应该进行针对性的打磨，保证滑环与碳刷在相交位置开始逐渐呈现出更为粗糙的状态，以此强化二者间的接触效果。

3.3 注重安全问题

安全问题是开展水力发电设备运行状态故障和诊断过程中最为重要的内容。相关技术人员应该在开始对相关设备进行检修时，应该制定一个科学性较强的执行计划，针对不同的设备选用不同的管理强度，以此提高水力发电设备的使用性能和安全性。在准备检修之前，应该全面分析相关人员的专业能力，判定他们的综合素质水平，确保执行水力发电设备运行状态故障和诊断任务的技术人员具备较为可靠的专业素养。做好检修计划和检修方案的有效融合，对设备的运行情况作出准确全面的分析，为下一次水力发电设备运行状态故障和诊断奠定基础。

3.4 科学选取水力发电设备

在选择发电设备时，必须保证是正规厂家的产品，具备相应的合格证书，并且较为耐用，从质量层面为水力发电设备安全、稳定地运行提供保障，并减轻技术人员对设备运行状态故障进行分析的难度，方便技术人员准确判定设备故障出现的位置，并采取针对性的措施。同时，需要定期开展水力发电设备运行状态故障和诊断，及时发现设备存在问题并进行针对性的维修，减少因水力发电设备运行状态故障带来的经济损失。

3.5 强化水电设备检修过程管理

通过分析水力发电设备运行状态故障和诊断的基本流程可以发现，设备的整体检修过程较为复杂，必须进行全过程的管理。

检修设备是水力发电设备运行状态故障和诊断的基础，因此检修设备的管理应该是全过程管理的第一步。相关人员必须做好设备的设计选型、制造安装等任务，在条件允许的范围内选取质量好、可靠性高并且检修更为方便的设备，并在使用前对相关检修设备进行检查，确保设备运行没有问题后才能投入水力发电设备运行状态故障和诊断工作中。在日常的水力发电设备运行状态故障和诊断管理中，相关人员要定期对维修设备进行分析检查，查看设备的完整性和实际运行状态，并定期对老旧设备进行淘汰，从纵向和横向两个方向开展设备的比较，全面了解水力发电设备运行状态故障和诊断技术的发展水平[4]。对水力发电设备运行状态故障和诊断的相关资料要做好保存和管理，以此为设备的理论和实践研究提供支持，并与同行业人员积极交流。

4 强化水力发电设备运行状态中故障和诊断技术应用成效的建议

水力发电设备运行状态故障和诊断需要构建一个科学、系统的处理制度，并实现该制度的全面落实，使得最后的检修成效能够达到预期的标准。

相关技术人员需要制定一个合理的技术标准，并搭配相应的管理制度，对水力发电设备运行状态故障和诊断工作提供专业的指导，确保运维工作能够有序开展。例如，在实践工作中，应该对起重、运输工作给予一定的重视，并根据机组类型的不同选用不同的检修控制，提高水力发电设备运行状态故障和诊断工作的精细化程度，从实效性和科学性角度为检修工作提供保障。还应注意设备监测的全面性，确保能够为后续的设备养护和维修提供指引。

相关部门要重视员工的培训管理，定期组织水力发电设备运行状态故障和诊断技术人员参加阶段性培训活动，强化他们对水力发电设备运行状态故障检修具体流程内容的认知，制定科学合理的检修计划，提升员工执行具体工序时的规范程度，为水力发电设备运行状态故障和诊断工作质量提供保障。同时，还要确保相关技术人员在着手负责水力发电设备运行状态故障和诊断工作时接受专业的岗前培训，查验相关人员的专业性资质证明，保证能够真正了解检修工作的实际工作要点，并且以此提高水力发电设备运行状态故障和诊断工作的适配性。目前的检修工作需要构建一个完善的事故预防管理机制，针对检修工作的“提前量”作出要求，全面落实双线并行的管理模式，尽可能地减少安全隐患。

5 结语

进行水力发电设备运行状态故障和诊断可以避免不必要的经济损失，并进一步实现资源利用率的优化。在实践工作中，相关技术人员应该遵循查询历史数据、监测运行状态、明确监测频率、捕捉故障前信息、作好检修决策、指导培训的流程，做好水力发电设备运行状态故障和诊断。合理地应用故障树诊断法，强化电刷碳刷检查，注重安全问题，科学选取水力发电设备，强化水电设备检修过程的管理，构建一个科学、系统的处理制度，推动水力发电设备运行状态故障和诊断的高质量发展。