蔡晓琴
（四川松林河流域开发有限公司，四川 石棉 625400）
摘要：经济的发展，社会的进步推动了电力行业的飞速发展，也带动了各项科学技术的创新与发展，随着用电需求的增加，电网规模与智能输变电设备数量随之增长，电网结构也越来越复杂，发电设备中获取与传输的数据也越来越多，为保证用电安全，电力企业逐渐加大了输电设备的状态监测。在快速增长的数据中，不仅有发电设备异常信号，还包括设备运行过程中的发电设备运行信息，同时，还包含电力设备运行数据，如天气、湿度、监测数据以及设备相关文档等，这些数据逐渐结合成发电设备监测大数据。在这些数据逐渐增多的情况下，发电设备监测大数据存储优化与并行处理方面都面临着巨大的挑战。如何对发电设备监测大数据快速处理、存储与查询等，是目前发电监测大数据处理领域重要的研究内容。对发电设备监测大数据存储与管理，用户能够直接在数据中心获得发电设备的当前运行信息与历史数据，还能够对集中在一起的群体数据分析，以对发电设备中的数据进行感知。本文主要对水力发电设备运行状态中的故障和诊断技术做论述。希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。
关键词：水力发电设备；运行状态；故障；诊断技术
引言
当前，由于水利发电设备因其自身的特殊性，在使用中受到水流的长期冲刷易导致设备出现故障，如不能及时对相关故障进行排除，会影响设备的正常运行。状态故障分析及诊断工作是水利发电设备管理中的重要工作，其有效性直接影响水利发电项目运行效果。如何做好水利发电设备运行状态故障诊断检修工作，是相关设备管理人员应认真思考的问题。
1水利发电设备运行状态检修的意义
水利发电设备运行状态检修的意义主要涉及到以下方面具体内容：长期以来，我国水利发电设备检修沿用以防为主的计划检修模式，在电力系统缺电情况下，尽量避免发电设备被迫停机，减少拉闸限次数，起到了一定的积极作用。但传统的检修方式时间间隔等基本建立在传统经验基础上。较少考虑设备的实际运行状况，存在检修周期长，费用高等问题。不能适应水电设备技术快速发展的要求。不适应大电网，大机组，搞自动化的电力系统，不适应市电力体制改革的要求。随着设备健康水平的提高，如沿用计划检修模式，可能在机组状况良好情况下盲目拆换，浪费大量人力财力，某些情况下可能损害机组的健康水平。如进口设备大多质量良好，其安装工艺有很高的要求，一些设备生产厂家的产品说明书明确注明，一些零件不能随意拆卸。有些部件拆卸次数有限。有些密封件只准许拆装2次，传统的计划检修模式显然不能满足现代设备的维护管理要求。随着电网装机容量增大，备用容量增加。电网出现用电紧张状况大为减少，使得水利发电设备检修在选择时机上可以更为灵活，为状态检修提供了更为宽松的外部环境。随着计算机技术，信号检测技术的发展应用，许多水电厂投运的计算机监控系统，为设备状态监测提供了坚实的技术基础。水电设备在设计，运行管理等方面长期经验积累，不断完善的管理制度，为设备检修提供了明确的分析，决策依据。
2水利发电设备故障诊断特点
水利发电设备故障诊断主要包括水轮机诊断和发电机诊断，二者互为关联。水轮机诊断包括：轴系、叶轮、叶片、导轴承、润滑系统、支撑系统、控制系统等部位故障的诊断。主要故障特征包括：油箱油位的升高和降低、油温的升高、轴瓦平均温度升高、轴瓦温度上升率、摆度升高、轴承振动升高、振动和摆度随转速、负荷变化的趋势、有无负荷的振动情况。发电机诊断包括：定子线圈、定子磁心、转子、轴系等部位故障的诊断。定子线圈的诊断采用局部放电法（脉冲高频容量）用于检测线圈、线棒、线棒支撑的绝缘情况及线圈断路。
定子铁芯和转子的诊断运用一组气隙测量传感器监测定子孔径和转子圆周、偏心所造成的动态气隙情况。检测的参数一般有：机架振动、摆度、温度、电量、气隙、绝缘监测、气蚀、压力脉动等。对于诊断导轴承、推力轴承以及其它一些复杂的故障，诊断系统要综合考虑分析各检测参数。水电机组的设计、制造、安装和大修中，都对机组各状态参数提出规定和要求，但由于水电机组在运行过程中存在不规则的水力干扰，不仅不同机型不同容量不同结构的机组，实际运行参数量值及其变化规律不一样，而且同一电站同一机型的几台机组，运行参数实际也难一致。如一般机组瓦温带满负荷时比空载时高3℃～5℃，而有的机组带负荷后温度并没有上升，甚至略有下降。又如有些机组上机架振动达lmm而能长期运行，有的水导运行摆度达到0.8mm，瓦温却正常，运行也稳定。因此，要在故障诊断推理系统内制定一个统一的标准，难度很大，而且到目前为止，尚未有一个国际性的状态监测标准。
3水力发电设备故障诊断技术
3.1故障树诊断法
故障树分析法是一种传统的诊断方法，其基本原理就是讲设备故障形成的原因进行分类，按树枝状进行逐级的细化。把最容易发生故障的设备状态放在树的顶端，并且找到引起这类故障的直接原因，将其逻辑关系用特定的逻辑符号进行表示，从上到下将故障进行分级分解，直到故障树的底端事故，形成故障树。这样，方便找出整个生产系统的薄弱环节，方便采取相应的改进措施，故障树分析是故障诊断的基础，也是最基本、最有效的水力发电设备故障诊断手段。尤其是在水电机组的振动故障诊断中，故障树诊断法起到了很好的效果。
3.2加强电刷碳刷检查
首先，应在不同状态下对电刷运行情况进行检查，对于不打火、温度适宜的电刷，应对其接触性进行检查。对于打火、温度过热的碳刷来说，有可能接触性良好；如若先对接触良好的碳刷进行处理，可能导致碳刷打火现象加剧。因此，应先对不打火状态下的电刷性能进行检查。其次，更换不同类型的碳刷。根据相关规定可知，当碳刷上方与刷握平齐时，便要对碳刷进行更换。同一排碳刷同时更换的数量不可超过3块，且每块碳刷与滑环之间的接触面均要超过2/3或者70%。在碳刷更换之前，应对其进行细致的打磨，使滑环与碳刷相交的面变得粗糙，有助于二者更好的接触，励磁电刷所采用的碳刷牌号应相同。最后，针对接触不良、重新打磨、接触面异常的碳刷，在按照规定利用砂纸进行打磨后，对过热失效、刚度较弱的压簧进行替换，确保压簧的压力范围在0.11～0.12MPa。
3.3水轮机气蚀在线监测
气蚀现象是水轮机设备故障中发生频率最高的，气蚀现象会造成水轮机的水压变大，影响其工作效率，造成较大的能源损耗和设备磨损，特别是水轮机运行过程中还会夹杂泥沙，气蚀加泥沙磨损，会加速设备的损坏，降低其耐久性，这不仅增加了水电厂的维修成本，同时也会带来一部分的经济损失。所以有必要采取科学有效的监测技术对水轮机气蚀现象加以监控，以便及时发现故障征兆，提早预防，最大程度减少损失。
结语
总而言之，水利发电设备运行情况对水利发电事业的发展有很大的影响，应充分了解水利发电设备运行状态检测的重要性，为准确了解运行状态故障类型，有针对性的采取有效检修方法，为水利发电事业快速发展提供有力支持。制定严格的考核制度，督促员工尽职尽责完成本职工作。
参考文献
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