關于水力發電機組運行穩定性監測與故障探究

丘冬芳

（廣東梅雁吉祥水電股份有限公司三龍水電站，廣東 梅州 514000）

關于水力發電機組運行穩定性監測與故障探究

丘冬芳

（廣東梅雁吉祥水電股份有限公司三龍水電站，廣東 梅州 514000）

隨著我國經濟的快速發展和社會的日益穩定，人們對物質生活也提出了更高的要求，水力發電機組受到了越來越多人的關注。其中，最受人關注的就是水力發電機組運行穩定性監測方面的內容，并且相關人員在調研時發現了其中存在的一系列問題，包括水力發電機組軸系運行與監測的聯系、傳統的數據監測方法存在一定的弊端和水力發電機組經常出現振動的情況等。對這些問題的探究將會進一步提升對水力發電機組運行穩定性的監測水平，合理解決出現的故障，從而提高我國水力電氣的整體水平，繼而推動我國經濟的蓬勃發展。

水力發電機組；運行穩定性監測；振動故障；數據監測

隨著我國經濟水平的不斷提升，人們消費能力也得到提升，同時對水力電氣也提出了更高的要求。水力發電機組運行穩定性監測水平的提高和對運行故障的解決成為了推動水力電氣發展的關鍵，但在水力發電機組運行穩定性監測和故障分析的過程中，所遇到的各種各樣的問題也是不容忽視的。水力發電機組運行穩定性監測水平和出現的故障都將直接影響水力電氣應用于生產生活中的質量成果，所以，水力發電機組運行穩定性監測水平應該受到生產者的重視。本文針對水力發電機組運行穩定性監測和故障分析方面存在的問題進行了一些簡單的探討，以求得到相應的解決方法。

1 水力發電機組運行穩定性監測與故障分析

1.1 水力發電機組軸系運行與監測的聯系

水力發電機組的工作原理是將位于高處的、具有勢能的水流經水輪機轉換成水輪機的機械能，水輪機又推動發電機發電，將機械能轉換成電能。這一套工序中，中間出現錯誤的概率很高，因此，需要相關人員對水力發電機組的運行進行穩定性監測。其中，與監測有重要關系的運行步驟就是水力發電機組軸系運行與穩定性檢測存在一定的聯系。有研究表明，剛性聯軸節平行不同心時，故障特征頻率主要為驅動軸頻率，還有就是隨著轉速比、質量偏心、摩擦系數和系統阻尼等參數的變化，轉子系統振動特性的變化也非常復雜，可能會出現周期運動、擬周期運動和復雜的混沌振動，這些的軸系運行都與發電機組的穩定性檢測有著緊密的聯系。

1.2 傳統與數據監測方法的弊端

水力發電機組作為直接影響電網運行的機械設備，理所應當需要得到專業性的檢修和維護保養，水力發電機組的穩定性預測也應得到相關企業的高度重視。針對水力發電機組的故障預測有2種方式，分別為傳統的故障分析和根據監測數據進行故障分析的數據的穩定性監測。然而這2種監測方法都在一定程度上忽視了對水力發電機組的維修和保養，這2種方法只會在產生故障時與正常工作水平進行效率或者數據上的對比。此時得到的結果只是水力發電機組已經出現、必須修理才能正常使用的故障，這會大大縮短水力發電機組的使用壽命。針對傳統和數據監測方法的弊端，相關企業應該采取具體的措施來避免機械設備遭到損耗的命運。

1.3 水力發電機組的振動故障分析

水力發電機組產生振動主要有機械振動、水力振動和電磁振動，不同的振動故障產生的原因也不盡相同。水力發電組產生機械振動的主要原因是轉子的質量沒有處于一種平衡的狀態，同時，機組軸線的位置也不夠端正，造成軸承自身的嚴重缺陷，進而產生一系列的摩擦，發生機械振動故障。產生水力振動的原因是水力不平衡，空氣中的水汽腐蝕機械設備，卡門渦流導。電磁振動故障是定轉子的間隙不均勻所致，然而，相應的定轉子磁場軸線并沒有重合，導致其勵磁繞組間出現一系列的短路情況。這樣就會直接引起定子與轉子之間的間隙磁通量嚴重不均勻，最終發生電磁振動故障。

2 提高水力發電機組監測方法與故障處理

2.1 加強對發電機組軸系運行的穩定性監測

針對軸系運行的復雜性，水力發電機組管理人員應加強對發電機組軸系運行穩定性的檢測。軸系運行的復雜性決定了管理人員必須要具備極強的專業素質才能夠在問題出現前及時發現，進而避免軸系運行的各種周期運動影響水力發電機組的正常運行。除了對軸系運行進行專業化的監測外，相關企業還聘請研究水力發電機組的專家針對軸系運行產生的不利影響給出尖端的解決方法，使檢測結果接近水力發電機組的真實運行狀況。針對發電機組的穩定性預測，還可以設置相應的軸系運行試驗點，設置分析軸系運行的設備，開展軸系運行對水力發電機組影響的工作實驗，這些措施都會在一定程度上提高水力發電機組運行的穩定性監測水平。

2.2 通過后臺狀態監測分析系統完善監測

針對傳統和數據檢測方法存在的弊端，相關企業應該采取具體的對應措施，先想到的就是完善監測方法來規避機械設備受到損耗情況的發生。完善的監測系統也會幫助提高監測質量。后臺狀態監測分析系統由數據服務器、工程師站、網絡設備和上位機軟件組成，高效的監測系統除了在布置振動、擺度、軸向位移、壓力脈動、氣隙磁通量、發電機局放檢測、機組工況等常規檢測點外，還增加了對定子溫度、定子線棒端部振動、大軸補氣量、水輪機氣蝕、現場環境噪聲等監測，通過完善后臺狀態監測分析系統得到有可參考性的監測數據，之后再通過得到的數據資料在傳統的監測方法中評估，將2種監測方法更可靠地運用在水電發電機組的穩定性監測中，在一定程度上避免機械設備發生故障，同時，故障發生前也會有具體的數據預警。

2.3 水力發電機組的振動故障處理

要想有效處理水力發電機組的振動故障，就要先判斷水力發電機組產生振動故障的原因，這需要具備高水平的技術人員來完成，技術人員可以直接從多個方面和角度對水力發電組故障進行試驗和分析。由于發電機組中含有多個導軸系，在其運行一段時間后會發現導軸承里存在許多問題，這些問題都是一些細微的、不易被察覺的損害。因此，技術人員要嚴密檢查發電機組中的各個零部件，而且要按時檢查，對檢查工作不可懶散懈怠。除了對已發生的故障有正確且完整的解決措施之外，相關企業還應該在預防發電機組發生振動故障方面采取一些措施，而且企業技術員工要仔細檢查發電機組的裝置是否存在安全隱患，同時，對機架做好穩定性檢查，嚴格檢查內部的固定性問題，一旦發現存在安全隱患，應該及時采取補救措施。另外，軸承方面也要進行定期的檢修。在實際工作中，企業技術人員要采取改變運行條件的方法盡可能避免水力發電機組出現不穩定的情況。除了以上措施之外，企業技術人員應該積極思考更高效的解決故障的方法。

3 結束語

近年來，我國的水電發展不斷加快，已經成為國民經濟的重要支柱產業之一，同時，我國水力發電機組運行的質量也一直不斷提高。雖然有這些成就，但是，我國水力電氣行業依然面臨運行穩定性監測過程中的各種技術與設備問題。這就需要企業加強對發電機組軸系運行的穩定性監測，完善水力發電機組運行監測方法，加強對水力發電機組的振動故障處理等。只有這一系列合理的預防和管理措施規范化、制度化，才能促進我國水力電氣在未來發展過程中更上一層樓。我們也有理由相信，我國水力電氣行業會一直促進國家經濟發展，提高人們的生活水平。

［1］謝輝，王玉亮.關于水力發電機組運行穩定性監測與故障探究［J］.城市建設理論研究，2015（21）.

［2］彭立.水力發電機組故障預測及維護探討［J］.科技創新與應用，2015（32）：125.

〔編輯：白潔〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.107

2095-6835（2017）13-0107-02