水電機(jī)組智能評(píng)估及診斷技術(shù)研究與應(yīng)用

唐湘茜 盤羅平 安學(xué)利

成果概況

“水電機(jī)組智能評(píng)估及診斷技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目由中國(guó)水利水電科學(xué)研究院牽頭，中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)有限公司、北京中水科水電科技開發(fā)有限公司等參與完成。

該項(xiàng)目針對(duì)當(dāng)前水電機(jī)組安全高效運(yùn)行領(lǐng)域存在的健康狀態(tài)評(píng)估不準(zhǔn)確、故障樣本少、故障知識(shí)不健全、大型機(jī)組安全高效運(yùn)行準(zhǔn)則缺乏等問題，開展了基于健康大數(shù)據(jù)的水電機(jī)組健康評(píng)估、智能診斷專家知識(shí)庫(kù)、大型機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行分區(qū)準(zhǔn)則、大型水電機(jī)組遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)平臺(tái)等研究及開發(fā)。研究成果能有效保障國(guó)家巨型水電機(jī)組的安全高效運(yùn)行，為大型水利水電工程智能化運(yùn)行管理提供成熟經(jīng)驗(yàn)和可靠技術(shù)支撐。2018年，該項(xiàng)目獲得了大禹水利科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

技術(shù)創(chuàng)新

（1）開展了基于試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)和運(yùn)行維護(hù)等海量數(shù)據(jù)下的機(jī)組特征參數(shù)與運(yùn)行工況參數(shù)之間耦合關(guān)系的分析研究;開展了機(jī)組健康標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定、機(jī)組性能退化機(jī)理及退化趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究，構(gòu)建基于健康大數(shù)據(jù)的水電機(jī)組智能評(píng)估和診斷理論及方法，建立了多維度水電機(jī)組健康評(píng)估、異常檢測(cè)和性能退化預(yù)測(cè)模型。

（2）針對(duì)機(jī)理清晰、征兆明確的常見故障，設(shè)計(jì)了水電機(jī)組智能診斷與故障識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)對(duì)這些故障開展基于規(guī)則的故障樹構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了水電機(jī)組常見故障的實(shí)時(shí)診斷和自動(dòng)識(shí)別。

（3）系統(tǒng)開展了水電機(jī)組啟動(dòng)試運(yùn)行試驗(yàn)、全水頭機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和能量特性試驗(yàn)研究，利用機(jī)載測(cè)試技術(shù)完成轉(zhuǎn)輪動(dòng)應(yīng)力、主軸及導(dǎo)葉扭矩等關(guān)鍵旋轉(zhuǎn)部件的力特性試驗(yàn)研究，提出了大型機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行分區(qū)準(zhǔn)則，建立了安全穩(wěn)定運(yùn)行評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）開展了跨流域、多機(jī)組、多系統(tǒng)的大型水電設(shè)備集中監(jiān)測(cè)與診斷策略研究，建立了規(guī)模最大、涉及參數(shù)最全面的大型水電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組故障的及時(shí)診斷與遠(yuǎn)程會(huì)商，建立了機(jī)組設(shè)備全生命周期履歷檔案。

推廣應(yīng)用

該項(xiàng)目提出的水電機(jī)組安全高效運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及智能化健康評(píng)估系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于三峽、溪洛渡、向家壩等巨型電站，建立了“三峽集團(tuán)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷中心”，并成功應(yīng)用到幾內(nèi)亞凱樂塔、埃塞俄比亞GIBEIII等“一帶一路”，相關(guān)國(guó)家大中型電站安全高效運(yùn)行。應(yīng)用機(jī)組達(dá)285臺(tái)，機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)8020萬(wàn)kW，取得了重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

基于項(xiàng)目整體技術(shù)的中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司診斷中心，已經(jīng)集成了三峽、溪洛渡、向家壩等多個(gè)巨型電站81臺(tái)機(jī)組的全部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，是電力行業(yè)集成監(jiān)測(cè)類型最齊全、機(jī)組數(shù)量及裝機(jī)容量最大的水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷中心。在此平臺(tái)上已開展了機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告編制，累計(jì)出具名類評(píng)價(jià)和研究報(bào)告6000余臺(tái)份;診斷出水力、機(jī)械、電氣等多類故障;提升了機(jī)組運(yùn)行效率;為保障公司機(jī)組安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行正逐步發(fā)揮積極的作用并提供技術(shù)支撐。