谭海
（四川松林河流域开发有限公司，四川 石棉 625400）
摘要：随着我国社会主义市场经济的飞速发展，我国各行各业的发展水平都有了极大的提升，水力发电行业亦是如此。自法国于1878年建成全世界第一座水电站，水电站一直为我们的生产和生活提供着清洁能源。我国20世纪60年代以来建设的水电站设备已经技术落后，效率低下。经过多年的技术发展，今天我们有了更先进的水电站机组设备技术，可以提高水电站的运行效率、稳定性、自动化程度，在将来会使水电站产生的清洁能源发挥更大的社会效益和经济效益。
关键词：水轮发电机组；常见故障；处理措施
引言
水轮发电机运行原理是当水流通过水轮机时，水流可以带动水轮机进行运转，这一过程中水能转换成了机械能，而水轮机的转轴可以带动发电机的转子运动，从而进一步将机械能装换成电能，并最终以电能的形式输出。根据功率和转速等级的不同，可以对水轮发电机进行微型、小型、中型和大型的划分，当前世界对水轮发电机大小的划分标准尚未统一，在我国的划分体系中，额定功率在10000kW以上的为大型水轮发电机，不同类型的水轮发电机的转速也不同，大型水轮发电机低速状态时额定转速小于100r/min，中速状态时额定转速在100～375r/min，高速状态时额定转速大于375r/min。
1水轮发电机组运行中常见的故障
首先是参数异常。水轮发电机组的工作参数出现异常，这一故障是由于水轮发电机组参数超出了正常范围，导致水轮发电机组“带病”运行。对于这一故障，虽然不能对水轮发电机组造成直接损坏，但是随着“带病”运行长时间的不断累积，会影响水轮发电机组计算结果的精确性，进而在一定程度上对水轮发电机组运行的稳定性产生严重影响。其次是甩油装置故障。在运行过程中，水轮发电机组会出现不同程度的甩油现象，引发这种现象的主要原因包括：一是加油量过多。在给水轮发电机组加油时，由于运行人员失误，造成加油量超过机组油箱阈值，导致水轮发电机组运行过程中出现不同程度的甩油现象。二是运转幅度（振度和摆度）过大。对于水轮发电机组来说，受自身内部的定子、转子、励磁装置等结构的影响，导致水轮发电机组难以正常运转，增大了水轮发电机组的运转幅度，当油箱内的油难以承受机组运转幅度时，就会引发甩油现象。三是油箱质量问题。由于水轮发电机组油箱存在质量问题，出现密封不严密的现象，伴随着水轮发电机组的运行进一步引发甩油现象。
2声音监测在水轮发电机组状态监测中的应用
水流通过水轮机，将水的势能转换为动能，带动发电机旋转，最终转化为电能，整个发电过程具有污染少、效率高等优点。但是，水轮发电机组设备的维护也需要相当高昂的费用，每年需要将机组停运并对各个部件进行定期检修和维护。如果设备维护不当，就有可能发生非计划停机，造成弃水损失，浪费大量水能资源，带来不可小视的经济损失。因此，对水轮发电机组运行状态进行监测是很有必要的，可以在重大设备事故发生之前发现水轮发电机组的故障，及时停机进行维修，避免不必要的经济损失。水轮发电机组的重大故障多由小缺陷累积产生，存在一个逐渐发展的过程，在这个过程中会出现很多缺陷征兆。发电设备的状态监测就是通过分析整合国内外同类型水轮发电机组运行过程中易发生的故障，掌握故障发生时的缺陷征兆，利用大数据技术进行分析处理，及早发现水轮发电机组的故障并及时采取措施。目前，水力发电厂通常采用在线监测系统对机组运行时的震动、摆度以及温度等参数进行监测，用于跟踪记录机组的运行状态。现有的监测系统普遍具有系统建设投入高、所需监测点多、数据资料繁多、分析处理难度大等问题，存在一定的局限性，无法快速直观判断出是否存在设备异常。
3声音监测系统模型
声音由物体的振动而产生，通过空气传播到耳鼓，耳鼓也产生同频率振动，进而产生听觉。对声音事件进行有效的探测和识别，可以有助于分析人类的行为。超声波探伤、声音全息和声音成像等都是声音在不同方面的利用，与振动、摆度及温度等参数相比，水轮发电机组声音监测系统能从感官上为运维人员提供真实可靠的判断依据。声音监测的方法是由传声器把声平信号转换为电平信号然后加以放大、存储、数据处理和分析，以辨析诊断机器的故障。随着大数据技术的逐步发展，基于声音信息的算法更加完善，且应用范围也越来越广。在大数据技术的基础上，声音监测在设备运行监测系统相关的领域迅速发展并崛起，声音监测系统可针对出现的异常声音如破裂声、撞击声、泄漏声等进行分析诊断，及时反馈预警信息，使运维人员能够提前做好预防措施。水电站厂房环境相对复杂，设备运行声音相比于周围环境声音种类更多、特点更加多变。处理设备运行声音需要结合机组不同的运行状态进行收集、存储和辨识，避免错误的信息识别而误报。
4面向服务的水轮发电机组故障诊断及状态评估系统设计
面向服务的水轮发电机组故障诊断及状态评估系统架构共包含4层结构，它们分别是监控监测层、知识服务层、数据服务层、应用服务层。首先是监控监测层。水电站通过布置传感器对水轮机、发电机变压器、断路器、调速器、励磁系统等设备进行数据采集，并将各设备的实时监测数据、试验数据、检修数据存储至对应的监测或监控系统。其次是知识服务层。水轮发电机组故障诊断涉及到多领域、异域不同用户的知识资源，针对单独依靠诊断系统开发者或电厂运行维护人员的力量难以满足诊断需求的问题。生产厂家、科研院所和个人专家等知识服务提供者通过以太网或电力系统专用网等网络将经验知识、故障案例等知识资源发布给统一知识平台，为统一知识平台提供多样化的知识资源，不断扩充和丰富专家知识。然后是数据服务层。该层包括统一数据平台和统一知识平台。统一数据平台采用IEC61850标准协议对监控监测层的各子信息系统数据进行统一建模，并存储和抽取水轮发电机组故障诊断及状态评估系统所需的基础知识。统一数据平台数据一般包含计算机监控系统、机组状态监测系统、主变在线监测系统、GIS在线监测系统、机组故障录波装置、线路录波装置、相量监测系统、调速系统、励磁系统等子信息系统数据。统一知识平台包含知识库、规则库、模型库、案例库等数据库，系统管理人员通过对知识资源进行审核和分类，然后根据知识资源的类别存储至其对应的数据库。用户按照自己的需求提出服务请求，系统将封装了的知识资源提供服务，以满足设备诊断的知识需求。最后是应用服务层。该层是故障诊断及状态评估系统客户端的显示层，具有多样化用户群，这些用户是服务的使用者和服务的提供者，可以是水电站运行维护人员，也可以是水轮发电机组设备制造商、设计研发院所或者是领域专家。他们可以按需求使用系统功能，也可以向系统提供专业知识和先进的模型算法，不断丰富统一知识平台知识，甚至可以有针对性地向其他用户提供咨询服务。提高系统业务服务水平。系统管理人员负责系统资源的更有、维护和管理，支撑系统长期稳健的提高服务。以上用户共同组成了系统的服务提供者、服务需求者和服务注册代理。
结语
总之，合理的安排运行方式，减少机组的故障率是最重要的前提，但是一旦出现了故障，从某种意义上说，详细检修是确保水电厂水轮发电机组正常运行的基础，通过机组检修避免水轮发电机组再次出现故障，制约水利发展。在水力发电中，作为水力发电运维人员，需要按照检修标准对水轮机组进行日常检修，一方面要缩短检修周期，降低检修规模，另一方面要确保发电机组安全、稳定、高效运行，这是水力发电机组运维人员最高、唯一和不懈追求。
参考文献
[1]程诗昊，乐翔飞.大型水轮发电机组制造过程监造质量风险管理[J].人民黄河，2020，42(S1):200-202.
[2]姜春，姜建勋.水轮发电机组常见故障及维护措施研究[J].价值工程，2020，39(02):254-256.