水電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)

1、水電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng) 摘要：利用信息技術(shù)實現(xiàn)水電機組的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷是提高水電廠 經(jīng)濟 效益和安全運行的重要技術(shù)保證。本文重點介紹了水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)及其經(jīng)濟效益和成功案例。關(guān)鍵詞：水電機組狀態(tài)監(jiān)測故障診斷效益1狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的目標利用信息技術(shù)和狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，逐步實現(xiàn)中、小水電站從計劃檢修到狀態(tài)檢修，提高其經(jīng)濟效益和安全性。2系統(tǒng)必要性近幾年，隨著大、中、小型水電廠的建設(shè)，水電系統(tǒng)的狀態(tài)檢修工作已越來越受到重視。原國家電力公司在1999年 科技 發(fā)展 規(guī)劃中，明確提到有關(guān)水輪機組的故障監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展計劃。1998年10月，在甘肅省劉家峽水電廠，由 中

2、國 電力 企業(yè) 協(xié)會組織召開了水電機組檢修改革工作會議，會議通過了我國應逐步廢除計劃檢修，盡快實行狀態(tài)檢修的倡議，并提出應大力發(fā)展機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)。其倡議有如下幾方面的工程背景：(1)強烈的振動是水輪機組運行中一種常見的故障，其特征不易捕捉，難以鏟除事故隱患，不僅 影響 水輪機組的正常運行，而且還會降低機組和零部件的使用壽命。(2)水輪機空蝕是水輪機損傷的主要原因，其損傷程度已成為確定是否進行大修的關(guān)鍵參數(shù)，因空蝕將直接降低水輪機機組經(jīng)濟效益和安全性。(3)隨著水力發(fā)電機組在整個電網(wǎng)中的比重越來越大，年平均發(fā)電時間延長，檢修時間縮短，一旦因事故停機，造成的經(jīng)濟損失極為嚴重。此外，電網(wǎng)調(diào)度中越來

3、越強調(diào)水電機組的調(diào)峰作用，要求充分利用水電廠最大出力。(4)近年來高水頭、高轉(zhuǎn)速、高效率、大容量的水電機組的設(shè)計實踐中趨向使用高強度的材料，構(gòu)件更加靈活，剛度的減小和機組尺寸的增加，必然會帶來更多的穩(wěn)定性 問題 。(5)無人值班，少人值守，減人增效，降低維修成本，廠網(wǎng)分開等一系列符合市場經(jīng)濟 規(guī)律 的 現(xiàn)代 管理和維修模式的形成和建立，迫切需要強有力的技術(shù)支持手段。水電廠機組運行設(shè)備綜合監(jiān)測、 分析 、診斷一直是水電廠期待解決的問題。 計算 機測控技術(shù)的發(fā)展，尤其是 網(wǎng)絡 化遠程通信技術(shù)(internet/intranet)的發(fā)展，為狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)的實現(xiàn)提供了廣闊的技術(shù)空間。通過在水電廠水

4、輪發(fā)電機組上建立一套機組狀態(tài)監(jiān)測與跟蹤分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對主機(包括水輪機和發(fā)電機)的在線監(jiān)測、分析與診斷功能，并將數(shù)據(jù)上網(wǎng)，使得在計算機網(wǎng)絡可達到的范圍內(nèi)(包括廠內(nèi)各主管技術(shù)部門、中試所等)，都可有效地對機組狀態(tài)進行監(jiān)測分析，讀取相應的自動診斷狀態(tài)報告，以盡早發(fā)現(xiàn)潛伏性故障，提出預警，避免發(fā)生嚴重事故，保證機組的安全、經(jīng)濟運行，提高經(jīng)濟效益和 社會 效益。同時促進實施水電廠無人值班(少人值守)的管理模式。3系統(tǒng)簡介水電機組狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)利用在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和處理結(jié)果，綜合mis、scada、計算機監(jiān)控系統(tǒng)等信息和專家知識，進行故障分析及診斷(包括數(shù)據(jù)共享和遠方診斷)，實時掌握水輪發(fā)電機組健康

5、狀況，為狀態(tài)檢修提供輔助決策，并實現(xiàn)與其它系統(tǒng)的信息共享。可對水輪發(fā)電機組的振動擺度、壓力脈動、能量與空化、機組軸承動負荷、發(fā)電機空氣間隙、發(fā)電機磁場強度、發(fā)電機局部放電、變壓器油色譜進行監(jiān)測與分析，涵蓋水輪機、發(fā)電機、變壓器的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。整個系統(tǒng)基于全開放分布式在線監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，將對運行設(shè)備的監(jiān)測、分析、診斷、維護和管理有機集成，實現(xiàn)遠程診斷與維護管理。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)總體構(gòu)成圖轉(zhuǎn)貼于 4 經(jīng)濟 效益及成功案例(1)通過狀態(tài)監(jiān)測實現(xiàn)事故預警：實施狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)，能及時發(fā)現(xiàn)水電機組運行的不良狀況，進行事故預警。例如云南元江縣中河底一級水電站，裝機容量4

6、1000kw，由于過機含沙量過大，水輪機過流部件磨損十分嚴重，且發(fā)不到額定出力，大修周期不到一年。通過檢修監(jiān)測改造后的1號機，出力由原來不到1000kw增加到1150kw以上，大修周期延長到3年，經(jīng)濟效益十分顯著。 中國 第一座水電站曾由于水源污染沒有監(jiān)測預警、發(fā)電設(shè)備受損被迫停產(chǎn)，在經(jīng)過55天的停產(chǎn)檢修后投入運行。期間不計設(shè)備受損及維修的損失，無法發(fā)電帶來的損失就達40多萬元。(2)逐步從計劃檢修向狀態(tài)檢修轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化：原國家電力公司在1999年 科技 發(fā)展 規(guī)劃中，明確提到有關(guān)水輪機組的故障監(jiān)測和狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展計劃。實行狀態(tài)監(jiān)測及檢修實際上就是減少計劃檢修造成人為機組故障。

7、如湖南某縣水電站，因其單臺1.5萬kw水輪機空蝕嚴重，在沒有任何預警信息的情況下，中止運行13天，造成直接經(jīng)濟損失117萬，間接經(jīng)濟損失400余萬，還造成了嚴重的 社會 影響 。(3)產(chǎn)生了較大的社會經(jīng)濟效益：狀態(tài)監(jiān)測及檢修不僅使機組能安全穩(wěn)發(fā)，產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益，而且由于增加了系統(tǒng)事故預警，它所產(chǎn)生的社會效益遠遠大于其直接經(jīng)濟效益。例如增加系統(tǒng)事故預警，防止了系統(tǒng)事故的擴大，避免了事故停機，對急需用電的各行各業(yè)用戶而言，其所產(chǎn)生的社會效益是十分巨大的。(4)實施案例：池潭電廠位于福建省泰寧縣，裝機總?cè)萘繛?0萬kw，有機組兩臺，福建省電力試驗 研究 院、池潭水電廠南泰公司和清華大學聯(lián)合研究開發(fā)的我國首套水電機組狀態(tài)監(jiān)測 分析 診斷系統(tǒng)，于2002年5月通過了專家的技術(shù)鑒定。該項目實現(xiàn)對主機(包括水輪機和發(fā)電機)的在線監(jiān)測、分析與診斷功能，