水電機組狀態監測與故障診斷技術應用探討

惠寶軍

【摘 要】在水電機組運行期間，需要工作人員對機組的整個運行狀態情況進行監測和分析，當發現機械故障之后，需要及時地進行故障排除和處理，只有這樣，才能有效保證和延長水電機組使用年限，最大限度地避免水電機組出現故障，降低企業的經濟損失。隨著經濟的高速發展和科學技術的不斷進步，水電機組的狀態監測技術也得到了快速的發展，通過運用這些先進的科學技術，有效地保障了水電機組的穩定運行和經濟效益的提高。文章通過對水電機組狀態進行監測及其出現水電故障問題的相關的解決方法進行介紹，希望能為后期水電機組的安全、穩定、高效運行提供幫助。

【關鍵詞】水電機組狀態監測;故障診斷;探討

【中圖分類號】TV738 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0081-02

水電機組是水電站重要的組成部分，水電機組的穩定運行是保障水電站健康發展的基礎。隨著我國科技水平的不斷提升，水電站的建設規模越來越大，同時水電站中單個機組的裝機容量也不斷增大，這在一定程度上增加了機組運行過程中的安全隱患。為了保障水電站的正常平穩運行，必須落實水電機組的維護和檢查的工作，采取先進的技術監測水電機組的運行狀況。當前，自動化的監測技術能對水電機組運行過程中出現的問題及時發出警報，提示工作人員進行核實，幫助監控人員和維護人員對設備進行維修或檢查。隨著科學技術的不斷成熟，水電機組的故障處理和診斷技術水平越來越高，這為后期的水電機組的監測工作帶來巨大的便利，這說明當下在水電機組中使用監測設備是十分必要且重要的。

1 水電機組故障概述

在水電站中，水電機組是常見的設備，在水電機組運行過程中，如果水電站的機組出現了振動問題，那么意味著機組很可能出現了故障。經過研究分析發現，水電機組出現故障大多數是由震動異常所引起的。為了從源頭對水電機組故障問題進行有效控制，就要了解源頭出現問題的原因，為水電技術人員排除故障提供思路和方法。

1.1 水電機組故障具有復雜性

水電站使用的水電機組是一個非常復雜的機械系統，它涉及的領域十分廣泛，例如機械系統和電磁系統，因此水電機組運行過程中很容易出現故障，其主要問題是轉動部件不平衡或者是部件出現脫落，當轉動的部件出現問題時就會增大零件間的摩擦力，引起部件脫落和損壞的問題。進行水電機組檢修時，若發現導軸承間的縫隙較大，這就意味著水電機組有可能馬上要出現故障。在水電機組運行過程中常見的故障還有卡門的漩渦片進水口進水引起的大尾水管出現漩渦流等故障，出現此類故障就會引起高頻的壓力脈動，進而引發水電機組出現更嚴重的安全問題。根據對電磁問題進行研究發現，發電機組定轉軸出現間隙不均和磁極線圈短路情況時，都會引起機組震動的問題。

1.2 水電機組故障具有漸變性

水電機組運行過程中出現的故障具有動態性的特點，并且同一臺設備在不同的使用階段產生的故障也不盡相同。水電機組和其他旋轉設備相比轉速較慢，所以機組出現突發性故障的情況比較少見。水電機組在長時間的使用過程中，水流的壓力脈動、空腔汽蝕、卡門渦列，設備的轉子不平衡、軸線不對中等，這些因素都會引起設備的振動，從而進一步導致設備出現故障，但這是一個由量變到質變的逐漸演變的過程。為了最大限度地避免故障出現，需要利用狀態監測系統對水電機組進行監督，從而掌握機組的運行情況，提前做好防范措施，確保水電機組正常運行。

1.3 水電機組故障具有不規則性

在選擇水電站的建筑地址時，要先考慮地理位置，水電站的建設區域對水質和地質的要求是十分嚴格的。此外，經濟性和技術性也是決定水電站的建筑位置的重要因素之一。在不同的地區建設水電站對于水電機組的選擇也是有一定的影響的。因此，水電機組出現故障具有不規則的特性，這也對我們的機電維修人員提出了更高的要求[1]。

2 狀態監測技術應用分析

2.1 機組振動穩定性監測技術

針對水電機組在運行時出現的振動問題，可以選擇穩定性能較強的監測系統，用于實施監控水電機組的結構振動、水壓脈動等具有現實意義的參數。根據當下的監督系統配置情況，通常選擇專業機構生產的監測傳感器系統，這種監測系統主要包括水電機組數據的采集、收集傳輸和分析處理三大功能，通過系統能迅速獲得被監測設備的實時信息，其中包括隔值、振動波形及振動頻率等，通過分析這些參數的變化，可以幫助工作人員判斷引起振動的原因，從而針對故障進行及時有效的處理。振動監測傳感器的功能主要是監測水電機組在運行過程中的參數變化情況，技術人員結合非電量的特征參數對比分析這些參數變化，進而用于判斷機組是否存在故障隱患，方便工作人員準確地判斷故障點，從而保證水電機組的穩定運行。

2.2 機組結構振動監測

速度傳感器或加速傳感器是水電機組中常見的振動設備，擺動監測系統是通過監測電渦流位移的情況，結合相關傳感系統或非接觸性的位移傳感系統實現監測功能。水壓脈動監測系統采用的是具有良好動態性且具有壓力傳感功能的設備。監測點是根據現場的水工建筑物、水電機組的布局及設備的型號等實際情況進行分析后選取的。在進行水電機組現場在線檢測時，非常容易出現問題，這時可以優先選擇記錄和監測水電機組的運行情況，這種方式能有效節約企業的運維成本。針對水電機組中不經常出現故障和問題的設備，則可以采取離線檢測的方法[2]。

2.3 水電機組故障診斷技術的應用

水電站運行過程中，水電機組的作用至關重要，因此必須利用檢測體系分析水電機組的運行狀態，從而保證水電機組的穩定性。使用科學合理的監測體系可以提高水電站的經濟效益。在監測水電機組運行的過程中，根據系統監測到的參數變化等相關數據進行歸納和整理，可以判斷水電機組是否處于正常的運行狀態。同時，可以根據現場性能數據對水電機組進行調試，為機組后期的安全運行做好數據記錄和設定報警定值，讓監測系統能實現自動判斷機組的運行狀態。當數據發生變化之后，根據預定的數值，檢測體系可以實現自動預警，方便工作人員及時掌握機組運行狀態，并在機組出現問題時采取相應的措施。通過分析歷史數據，再對比相應的曲線趨勢，可以為修正水電機組的運行狀態提供參考，也可以指導機組后期的安裝和優化設計工作，幫助工作人員分析機組異常振動頻率[3]。

2.4 主變壓器油氣監測技術

在電力交壓作用之下，機器內部會出現相應的故障，其中包括絕緣體受潮、發電性的故障及機電過熱性的故障等。結合色譜技術分析變壓器中的氣體變化情況，是分析和排除變壓器內部潛在故障的一種重要方式。其中，色譜主表色檢測方式通過將變壓器相關設備中的油經過溶解為一定的氣體的相關系參數進行分析，就可以得到其增長率，然后用于檢測設備出現的故障情況。在利用故障診斷技術進行設備的故障信息檢測和分析時就可以做到盡早的預防和采取有效的保護措施，由此提高設備運行的可靠性和穩定性，有效避免由于電力交壓作用對設備產生的不利影響，給水電企業帶來不必要的損失和危害。

3 結語

水電機組的狀態監測會受到多種因素的影響，所以應該采取先進的故障監測技術和設備，確保水電機組在出現故障早期就能及時地報警，提示維修人員在最快的時間解決好問題。眾所周知，水電機組是水電站的重要組成部分，相關技術人員在水電站的運行過程中，通過對水電機組進行故障排查，有利于提升系統運行的穩定性和安全性，可以將由于水電站設備出現問題造成的經濟損失降到最低。施工人員在對水電站進行故障維修和檢查時，也可以不斷積累經驗，從而提高維修效率。

參 考 文 獻

[1]張勛康，陳文獻，楊洋，等.基于VMD分解和支持向量機的水電機組振動故障診斷[J].電網與清潔能源，2017（10）.

[2]唐湘茜，潘羅平，安學利.水電機組智能評估及診斷技術研究與應用[J].水利水電快報，2019（3）.

[3]陳珊珊，楊耿杰.水電機組振動故障診斷方法綜述[J].電氣技術，2019（6）.