水電廠機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修

萬(wàn)散杭

摘 要：文章在闡述水電廠機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要意義以及機(jī)檢點(diǎn)設(shè)備狀態(tài)檢修存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了水電廠機(jī)電設(shè)備中應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，最后提出實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修的有效途徑，為相關(guān)工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水電廠；機(jī)電設(shè)備；狀態(tài)檢修；監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

在水電廠設(shè)備當(dāng)中，機(jī)電設(shè)備是對(duì)水電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有直接影響的設(shè)備機(jī)組，并且在水電機(jī)組的工程建設(shè)以及水電機(jī)組的運(yùn)行中起著越來(lái)越重要的作用。隨著當(dāng)今社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展理念的提出，為了讓水電廠更好地與社會(huì)發(fā)展相適應(yīng)，就必須加強(qiáng)水電廠機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修工作。

1 我國(guó)水電廠機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修概況

1.1 機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修的必要性

對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修，能實(shí)現(xiàn)對(duì)故障診斷系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，達(dá)到在設(shè)備運(yùn)行期間對(duì)設(shè)備信息的全天候采集，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全天候的監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)、分析和診斷，為及時(shí)檢修提供支持，降低安全隱患帶來(lái)的損失，節(jié)約檢修成本，提高運(yùn)行效率和所得利益，同時(shí)在最大程度上保障周邊人們的生活不受影響。

1.2 當(dāng)前機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修存在的問(wèn)題

檢測(cè)設(shè)備功能分散。在目前水電廠機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修工作中，主要偏向于對(duì)機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)分析，對(duì)全面的故障診斷技術(shù)、對(duì)未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)等內(nèi)容很少涉及；狀態(tài)檢修系統(tǒng)冗余。由于機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修系統(tǒng)功能分散問(wèn)題明顯，導(dǎo)致在當(dāng)今的機(jī)電設(shè)備檢修系統(tǒng)中存在很多孤立系統(tǒng)，難以與整個(gè)水電廠監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)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(jī)組的振動(dòng)信號(hào)或者擺度信號(hào)作為機(jī)電設(shè)備狀態(tài)分析的主要依據(jù)，沒(méi)能將影響水電機(jī)組狀態(tài)的影響因素全面考慮在范圍之內(nèi)，診斷的針對(duì)性低。

2 水電廠機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)

2.1 機(jī)組穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)

在監(jiān)測(cè)水電機(jī)組的機(jī)械振動(dòng)時(shí)常用的技術(shù)即機(jī)組穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要包括對(duì)主結(jié)構(gòu)振動(dòng)、水壓脈動(dòng)、主軸承的擺動(dòng)幅度等的監(jiān)測(cè)。在對(duì)每項(xiàng)技術(shù)參數(shù)采用特定的傳感器進(jìn)行有針對(duì)性的檢測(cè)的基礎(chǔ)上，匯總各個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類(lèi)、分析，為判斷機(jī)組的穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)支持。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)時(shí)，要根據(jù)不同的機(jī)組型號(hào)及容量，有針對(duì)性的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)量。

2.2 水輪機(jī)空蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)

空蝕會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率產(chǎn)生影響，使機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性降低，從而影響整個(gè)水輪機(jī)的正常運(yùn)行。當(dāng)前我國(guó)空蝕技術(shù)的主要體現(xiàn)是一種基于超聲波傳感器的水輪機(jī)空蝕在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使對(duì)水泵和水輪機(jī)的空蝕現(xiàn)象的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與診斷變得簡(jiǎn)捷易行。但是這套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能較為局限，缺乏對(duì)整個(gè)水電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的全面性掌握，不能進(jìn)行機(jī)組空蝕強(qiáng)度的有效診斷，只能將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為輔助分析工具為狀態(tài)檢修提供參考。因此，一套綜合的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要被研發(fā)出來(lái)，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和機(jī)電運(yùn)行狀態(tài)的綜合分析。

2.3 空氣間隙與磁場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)技術(shù)

在量測(cè)水輪發(fā)電機(jī)組的空氣間隙和磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，主要是應(yīng)用平板電容式傳感器完成的，計(jì)算機(jī)技術(shù)承擔(dān)著整個(gè)過(guò)程的數(shù)據(jù)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(gè)平面之間的距離通過(guò)傳感器平板與被測(cè)表面之間的等效電容的變化反映出來(lái)，傳感器的形式是平板，安裝在定轉(zhuǎn)子之間最適宜。要以發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)為依據(jù)配置水輪發(fā)電機(jī)氣隙傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)量，對(duì)于直徑小于7.5m時(shí)的轉(zhuǎn)子要配置4個(gè)傳感器，轉(zhuǎn)子大于7.5m時(shí)配置8個(gè)傳感器，當(dāng)機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高度較高時(shí)，要在定子上部和下部分兩層分別4或8個(gè)傳感器。

2.4 發(fā)電機(jī)局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)

水輪發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣層的內(nèi)部或邊緣發(fā)生的非貫穿性放電現(xiàn)象即局部放電，系統(tǒng)中的一些小空隙或者表面處于絕緣環(huán)境中時(shí)，產(chǎn)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(xué)物質(zhì)和機(jī)械振動(dòng)的工作環(huán)境中，對(duì)其有著較高的絕緣水平的要求。因此，必須加強(qiáng)定子繞組的絕緣放電在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，為及早發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)解決問(wèn)題提供保障，降低機(jī)組運(yùn)行事故發(fā)生的幾率。國(guó)外的對(duì)局部放電的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和技術(shù)較為先進(jìn)，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(jì)70年代才出現(xiàn)的。我國(guó)在研究水輪發(fā)電機(jī)局部放電技術(shù)方面的技術(shù)發(fā)展較為緩慢。

2.5 主變壓器油氣監(jiān)測(cè)技術(shù)

過(guò)熱引起的故障、放電引起的故障以及絕緣受潮失靈導(dǎo)致的故障等是變壓器的主要內(nèi)部故障。有效鑒別發(fā)現(xiàn)并降低電力變壓器故障發(fā)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(shí)驗(yàn)室環(huán)境中較為常用，是一種發(fā)展較為成熟的離線(xiàn)分析方案。光聲光譜技術(shù)是通過(guò)借不同波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)激發(fā)不同的氣體分子的方式，將封閉容器中氣體的壓力大小測(cè)量出來(lái)，最終得到某種確定氣體的含量。

2.6 基于虛擬現(xiàn)實(shí)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

為了解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享性以及整體性較差的問(wèn)題，使機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到的數(shù)據(jù)更加簡(jiǎn)潔、形象，就出現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、虛擬環(huán)境信號(hào)處理等部分的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。在水電機(jī)組中，虛擬化技術(shù)是指借助虛擬環(huán)境和三維技術(shù)模擬目標(biāo)，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)表達(dá)出書(shū)本知識(shí)、數(shù)據(jù)不能展現(xiàn)的場(chǎng)景，操作者可以借助外接I/O設(shè)備與虛擬系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)交互和處理工作，更簡(jiǎn)便地得到機(jī)組信息，使系統(tǒng)更具數(shù)據(jù)共享性、可理解性以及可行性。

3 實(shí)現(xiàn)有效的機(jī)電設(shè)備狀態(tài)檢修的途徑

首先要掌握機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，為后續(xù)檢測(cè)提供參照。應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況和合理需求判定機(jī)組健康狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)，以最近幾年檢修的數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定出機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)估機(jī)組是否需要進(jìn)行維修，是否要采取相關(guān)的措施對(duì)需要檢修的部件和部位進(jìn)行安全監(jiān)管；有效結(jié)合狀態(tài)檢修與定期檢修工作。要把握狀態(tài)檢修與定期檢修的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比，考慮到小機(jī)組的開(kāi)停對(duì)電網(wǎng)造成的影響比大機(jī)組小，所以對(duì)小機(jī)組要實(shí)行狀態(tài)檢修，減少事故損失。對(duì)于大機(jī)組，采取狀態(tài)檢修與定期檢修相結(jié)合的方式，對(duì)于一些水輪發(fā)電機(jī)組達(dá)到狀態(tài)檢修的要求的水電廠，可試行狀態(tài)檢修，對(duì)還不能完全確定某些故障因素的水電廠，還是要結(jié)合狀態(tài)檢修與定期檢修，可將定期檢修次數(shù)適當(dāng)減少，將定期檢修周期延長(zhǎng)；其次，要挖掘并積累機(jī)組數(shù)據(jù)。有效運(yùn)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)積累的大量數(shù)據(jù)，不斷挖掘標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，為找出異常狀態(tài)提供參照。新建電站應(yīng)將新機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)完整的記錄下來(lái)，同時(shí)水電廠要將已運(yùn)行機(jī)組的檢修后的狀態(tài)記錄下來(lái)，找準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的差異，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)某種缺陷或故障提供依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

水電廠機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修一直是困擾水電廠工作人員和技術(shù)人員的重要問(wèn)題，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步雖然為水電廠機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修提供了技術(shù)支持，但就目前來(lái)看，機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修工作還是存在很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)。但是，只要國(guó)家足夠重視水電廠機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)檢修工作，加大投入，相關(guān)人員不斷加強(qiáng)實(shí)踐，就一定能推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)水電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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