王仕军
国能大渡河新能源投资有限公司富水水力发电厂 湖北 黄石 435002
摘要：水力发电是一项相对环保的发电方式，在发电厂建设过程中，水轮发电机组的性能以及运行状况，会直接影响到发电效率。以保证发电机组的稳定运行为前提，发电厂需要完善状态检修程序，充分利用现有检测技术、维修手段，尽可能控制机组的故障风险，或者及时对故障进行排除。本文从水力发电厂的设备状态检修机制出发，对发电机组的状态检修方式进行分析，希望对系统的稳定运行提供一定的参考。
关键词：水力发电；水轮发电机组；状态检修
引言
水轮发电机检修是以保持、恢复发电机组规定的性能为目的，采取的一系列检查、维修活动。在设备运维管理办法中，发电机组的检修时间以及具体的检修项目等一般都有明确的规定。其中，检修停用时间以及检修间隔是制定检修计划的重要依据，发电厂通常结合检修导则、水轮机的转轮直径、水轮机组的运行状况等确定相关数值。在明确制定发电机组检修计划的基础上，运维人员采取的状态检修方式，是影响检修效率的关键因素。
1 水轮发电机组的检修内容
以保持、恢复性能为核心目标，水轮发电机组的检修任务一般被划分为C修、B修、A大修以及状态检修。C修一般指发电机组的定期清扫、检查或试验，消除机组存在的局部缺陷；B修主要针对易损的关键部件，需要有计划地开展全面检修，检修期间会涉及到部分解体、全部解体操作；A大修需要单独吊出发电机的转子，进行系统检修；状态检修则属于预测性检修的范畴，即检修人员根据监测系统、故障诊断系统反馈的信息，预测发电机组可能出现的故障，有计划地安排检修任务。
2 水轮发电机组状态检修条件分析
从机组运行状况的影响因素看，发电机的制造水平、安装质量、运行故障以及运维技术的使用等都可能对机组运行构成威胁。制造方面，钢材性能不达标，会直接增加气蚀风险；安装环节，工艺过程不符合标准，或者安装技术的应用存在纰漏，可能导致机组的运行安全性降低；运行过程中，电压过低问题会加速绝缘层的老化，运行故障的出现，会严重影响机组的寿命；日常运维阶段，使用变质的润滑油，不仅不能达到润滑目的，还可能加剧轴瓦的磨损问题。上述各类风险的存在，给机组状态检修提出了严峻挑战，为达到状态检修的预期目标，有效防范机组运行故障，状态检修必须满足以下基本条件：（1）了解水轮发电机组的运行特征、操作规范以及运维要求；（2）明确发电机组状态监测的各项关键指标，将各类运行故障与数值异常相对应；（3）实时采集发电机组运行状态的各项参数，利用计算机对数据呈现出的变化趋势进行分析；（4）积极引入先进诊断技术，根据数据分析反馈的信息预测机组故障，为设备的稳定运行提供保障。
3 水轮发电机组的状态检修方式
3.1 完善状态监测系统
与定期检修方式相比，状态检修以水轮发电机故障前的征兆为判断设备故障风险的重要依据，将故障检修的时间节点前置，显著提升了设备检修任务的目的性，控制了机组的检修成本。同时，状态检修工作的有效落实，能够避免一些设备故障的发生，消除发电机故障带来的一系列不良后果与安全隐患，增强系统运行的安全性、稳定性[1]。而故障征兆信息的采集，需要以完善的状态监测系统为前提。因此，对机组状态检修体系而言，状态监测系统的构建是整个体系得以存在并稳定、持续发挥其效益的重要基础。
从状态检修的要求、目的出发，状态监测系统需要围绕水轮发电机状态信息的实时监测展开设计，全面落实运行振动、设备绝缘性能、温度、调速装置、电压与电流、控制机构工况等各项数据的采集。对主要设备的运行工况进行实时监测，是掌握机组状态的重要前提，对后续数据分析、故障预测等工作皆有一定的参考价值。按照实时监测的基本设想，设计人员需要考虑发电机状态监测设备的性能需求、数量需求，以全面采集工况信息、简化监测程序等为目标，合理控制监测设备的性能与数量。同时，在现代技术的支持下，数据的深度挖掘有了重要工具，设备状态的历史数据可能为今后的检修工作提供重要参考，设计人员除了关注监测设备本身的性能外，还需要考虑历史运行参数、信号信息的存储需求。
3.2建立诊断系统
状态监测系统传回监测结果后，诊断系统需要根据运行参数判断机组的运行状态，再将实际运行状态与设备的标准工况进行对照，评估设备是否存在故障征兆[2]。在既往状态检修模式中，诊断任务一般由检修部门负责，即通过人工分析、评估的方式，判断设备的故障风险，据此制定故障检修程序。而水力发电厂的信息化建设，为设备状态的分析、诊断提供了更加高效的工具。以信息技术为核心，利用大数据分析、人工智能算法等前沿科技，搭建服务于机组状态信息分析、故障诊断的信息系统、智能系统，同步完成运行参数的数据库建设，是诊断系统创新发展的努力方向。得益于前沿技术提供的支持，诊断系统能够更加准确、快捷地完成设备状态信息的分析，同时根据分析结果判断水轮发电机是否存在异常。
以信息化建设为契机，诊断系统的搭建与运行，都需要强大的计算机系统作为支撑。首先，数据来源方面，多种监测设备传回的实时数据具有数据量大、无效数据多等特征，大规模数据的处理，势必会对诊断系统的计算能力提出较高要求[3]。其次，故障诊断模型的构建，以及实时状态数据的转化，给计算机系统的算法带来了严峻挑战。最后，要保证诊断系统给出的建议与检修实际相吻合，切实发挥状态检修的实际价值，计算机系统还应当具备逻辑判断能力，并利用深度学习等方法提升系统预测故障的准确性。
3.3 构建完善的状态检修体系
一套完善的检修体系，除了状态监测与状态诊断，还应当围绕信号的发出与即时响应制定一系列保障措施[4]。在状态监测的前端，检修人员需要定期对各类监测设备的状态进行检查，保证设备能够正常获取发电机组的运行参数。而在状态监测与诊断系统之间，监测数据的稳定传输，是对发电机状态进行逻辑判断的重要前提。因此，不论是有线连接，还是无线传输，技术人员应当保证监测系统、诊断系统之间的链接始终处于可靠状态。在诊断系统完成数据处理并输出结果以后，对诊断系统发出的故障信号，电厂总工办、检修公司等部门、机构应当立即响应，制定检修计划，根据检查及结果决定是及时检修还是延期检修，同时将检查结果、拟采取的检修方法等信息及时地反馈给电厂。在完成检修工作后，检修人员应当及时整理与此次状态检修有关的所有信息，形成完整的检修报告，为今后的状态检修工作提供参考信息。
4 结语
状态检修是机组检修的重要发展方向，相较于传统检修方式，状态检修能够为设备的安全、稳定运行提供更加可靠的保障。在应用状态检修方式时，电厂应当重视监测系统以及诊断系统的研发设计，充分借助信息技术、前沿科技的优势，提高状态检修的效益。
参考文献
[1] 杜燕平. 发电机组状态检修的发展现状及应用前景展望[J]. 大科技, 2020, 000(007):80.
[2] 罗超. 对水电机组状态检修技术推行困境的思考探究[J]. 轻松学电脑, 2019, 000(016):P.1-1.
[3] 张朝忠. 状态检修在风力发电机组检修中的应用及影响因素[J]. 南方农机, 2019, 050(008):182.
[4] 刘勇. 探究水力发电系统设备状态检测的重要性及应用[J]. 电力系统装备, 2019, 000(007):54-55.