水電廠機電設備狀態檢修

萬散杭

摘 要：文章在闡述水電廠機電設備狀態檢修對其安全穩定運行的重要意義以及機檢點設備狀態檢修存在問題的基礎上，重點介紹了水電廠機電設備中應用的相關技術，最后提出實現機電設備狀態檢修的有效途徑，為相關工作提供借鑒。

關鍵詞：水電廠；機電設備；狀態檢修；監測技術

引言

在水電廠設備當中，機電設備是對水電廠的安全、穩定、經濟運行有直接影響的設備機組，并且在水電機組的工程建設以及水電機組的運行中起著越來越重要的作用。隨著當今社會的可持續發展理念的提出，為了讓水電廠更好地與社會發展相適應，就必須加強水電廠機電設備的狀態檢修工作。

1 我國水電廠機電設備狀態檢修概況

1.1 機電設備狀態檢修的必要性

對機電設備進行狀態檢修，能實現對故障診斷系統的實時在線監測，達到在設備運行期間對設備信息的全天候采集，對設備運行狀態進行全天候的監測，從而實現對設備隱患的及時發現、分析和診斷，為及時檢修提供支持，降低安全隱患帶來的損失，節約檢修成本，提高運行效率和所得利益，同時在最大程度上保障周邊人們的生活不受影響。

1.2 當前機電設備狀態檢修存在的問題

檢測設備功能分散。在目前水電廠機電設備的狀態檢修工作中，主要偏向于對機電設備的狀態分析，對全面的故障診斷技術、對未來狀態的預測等內容很少涉及；狀態檢修系統冗余。由于機電設備狀態檢修系統功能分散問題明顯，導致在當今的機電設備檢修系統中存在很多孤立系統，難以與整個水電廠監控系統有機整合，缺乏信息共享性，資源利用效率低；診斷故障方法單一。將機組的振動信號或者擺度信號作為機電設備狀態分析的主要依據，沒能將影響水電機組狀態的影響因素全面考慮在范圍之內，診斷的針對性低。

2 水電廠機電設備狀態檢修技術

2.1 機組穩定性監測技術

在監測水電機組的機械振動時常用的技術即機組穩定性監測技術，主要包括對主結構振動、水壓脈動、主軸承的擺動幅度等的監測。在對每項技術參數采用特定的傳感器進行有針對性的檢測的基礎上，匯總各個傳感器監測到的數據，進行分類、分析，為判斷機組的穩定性提供數據支持。在實際的監測時，要根據不同的機組型號及容量，有針對性的根據經驗數據設置監測點的位置和數量。

2.2 水輪機空蝕監測技術

空蝕會對整個發電系統的發電效率產生影響，使機組運行的穩定性降低，從而影響整個水輪機的正常運行。當前我國空蝕技術的主要體現是一種基于超聲波傳感器的水輪機空蝕在線監測系統，使對水泵和水輪機的空蝕現象的在線監測與診斷變得簡捷易行。但是這套監測系統功能較為局限，缺乏對整個水電機組運行狀態的全面性掌握，不能進行機組空蝕強度的有效診斷，只能將監測數據作為輔助分析工具為狀態檢修提供參考。因此，一套綜合的監測系統需要被研發出來，以便實現數據共享和機電運行狀態的綜合分析。

2.3 空氣間隙與磁場強度監測技術

在量測水輪發電機組的空氣間隙和磁場強度時，主要是應用平板電容式傳感器完成的，計算機技術承擔著整個過程的數據采集、傳輸、顯示工作。氣隙采用的電容式位移傳感器能將兩個平面之間的距離通過傳感器平板與被測表面之間的等效電容的變化反映出來，傳感器的形式是平板，安裝在定轉子之間最適宜。要以發電機的結構參數為依據配置水輪發電機氣隙傳感器監測數量，對于直徑小于7.5m時的轉子要配置4個傳感器，轉子大于7.5m時配置8個傳感器，當機組的發電機轉子高度較高時，要在定子上部和下部分兩層分別4或8個傳感器。

2.4 發電機局部放電監測技術

水輪發電機定子繞組絕緣層的內部或邊緣發生的非貫穿性放電現象即局部放電，系統中的一些小空隙或者表面處于絕緣環境中時，產生局部放電的幾率較大。由于定子繞組處在高溫、高壓以及各種化學物質和機械振動的工作環境中，對其有著較高的絕緣水平的要求。因此，必須加強定子繞組的絕緣放電在線監測，為及早發現故障并及時解決問題提供保障，降低機組運行事故發生的幾率。國外的對局部放電的信號監測系統和技術較為先進，一般采用介于375～1000pF之間的電容傳感器，80pF的電容器是20世紀70年代才出現的。我國在研究水輪發電機局部放電技術方面的技術發展較為緩慢。

2.5 主變壓器油氣監測技術

過熱引起的故障、放電引起的故障以及絕緣受潮失靈導致的故障等是變壓器的主要內部故障。有效鑒別發現并降低電力變壓器故障發生的幾率的方法是采用色譜分析法分析變壓器中的氣體，氣相色譜分析、光聲光譜分析等均是色譜分析法。氣相色譜分析法在實驗室環境中較為常用，是一種發展較為成熟的離線分析方案。光聲光譜技術是通過借不同波長的紅外線激發不同的氣體分子的方式，將封閉容器中氣體的壓力大小測量出來，最終得到某種確定氣體的含量。

2.6 基于虛擬現實的狀態監測技術

為了解決傳統監測方法監測數據共享性以及整體性較差的問題，使機組狀態監測技術得到的數據更加簡潔、形象，就出現了基于虛擬現實的包括數據采集、數據傳輸、虛擬環境信號處理等部分的狀態監測技術。在水電機組中，虛擬化技術是指借助虛擬環境和三維技術模擬目標，運用虛擬現實技術表達出書本知識、數據不能展現的場景，操作者可以借助外接I/O設備與虛擬系統完成數據交互和處理工作，更簡便地得到機組信息，使系統更具數據共享性、可理解性以及可行性。

3 實現有效的機電設備狀態檢修的途徑

首先要掌握機組的運行狀態，為后續檢測提供參照。應該結合實際情況和合理需求判定機組健康狀態的標準，以最近幾年檢修的數據為依據，制定出機組運行狀態評估的統一標準，評估機組是否需要進行維修，是否要采取相關的措施對需要檢修的部件和部位進行安全監管；有效結合狀態檢修與定期檢修工作。要把握狀態檢修與定期檢修的經濟技術比，考慮到小機組的開停對電網造成的影響比大機組小，所以對小機組要實行狀態檢修，減少事故損失。對于大機組，采取狀態檢修與定期檢修相結合的方式，對于一些水輪發電機組達到狀態檢修的要求的水電廠，可試行狀態檢修，對還不能完全確定某些故障因素的水電廠，還是要結合狀態檢修與定期檢修，可將定期檢修次數適當減少，將定期檢修周期延長；其次，要挖掘并積累機組數據。有效運用狀態監測系統積累的大量數據，不斷挖掘標準狀態的數據，為找出異常狀態提供參照。新建電站應將新機組的標準狀態完整的記錄下來，同時水電廠要將已運行機組的檢修后的狀態記錄下來，找準與標準狀態的差異，為及時發現某種缺陷或故障提供依據。

4 結束語

水電廠機電設備的狀態檢修一直是困擾水電廠工作人員和技術人員的重要問題，科學技術的進步雖然為水電廠機電設備的狀態檢修提供了技術支持，但就目前來看，機電設備的狀態檢修工作還是存在很多問題和挑戰。但是，只要國家足夠重視水電廠機電設備的狀態檢修工作，加大投入，相關人員不斷加強實踐，就一定能推動技術進步，促進水電廠的穩定發展。

參考文獻

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