刘蓉 张俊鹏
黄河明珠水利水电建设有限公司 河南 三门峡 472000
摘要：随着水电机组单机容量不断增加，在系统中占比不断增长，水电厂的安全稳定经济运行已成为我国能源结构调整目标实现的重要保障。当前水电机组仍然采用计划检修模式，存在一定的盲目性，检修不足无法保障机组的运行性能，过度检修又会造成资源的浪费。为满足水电企业提高机组等效可用率、降低生产成本等客观需求，建立一个能准确分析机组故障原因和评估机组运行状态的系统对电力系统稳定可靠运行具有十分重要的意义。
关键词：水电机组；故障诊断；状态检修
引言
水电作为一种清洁能源，在我国社会经济高速发展的背景下需求量也不断增大。水电站的主设备是水轮发电机组，其是否正常运行直接关系水电站的生产效率。水电站运行和管理的内容之一就是强化对设备的维护，以免设备出现故障问题，直接降低水电站的生产效率。
1系统功能架构
水轮发电机组故障诊断系统功能架构从下往上分别由数据采集层、数据存储层、服务层、业务应用层、展现层组成。数据采集层用于实时采集水电厂各类生产数据，主要包括计算机监控系统、机组振摆监测系统、电能量管理系统和变压器色谱分析系统数据。各类数据经过统一编码后存入数据访问KDP平台，以结构化数据、非结构化数据、消息数据、平台基础数据等模式进行存储。数据交换提供统一的数据访问服务，该服务提供了基于REST和WebService两种模式数据接口，所有服务层和展现层都通过该接口来实现数据访问，解耦业务及信息展示和数据库存储的关系。服务层的报表引擎、日志服务、统计运算、实时计算、专业诊断、流程引擎、消息服务和权限服务均通过数据交换访问KDP平台数据。结合水电厂生产实际情况，为故障诊断系统规划了包含综合信息、状态监测、能效分析、故障诊断、运行优化、检修决策、系统管理七大业务应用模块，后期还可以随着需求的不断增长对业务应用进行扩展。在展现层用户可以通过普通的PC浏览器接入平台系统。
2水轮发电机组常见故障
2.1机组并网运行中故障
水轮发电机组在并网运行的过程中容易出现故障问题。比如发电机出口电压与系统电压误差较大，超过5%时会出现相应的故障。因此需要控制好两者之间的误差，并确保系统电压相位和发电机相位频率的一致性，以免影响水轮发电机组并网正常运行。
2.2运行温度过高
水轮发电机组推力导瓦温过高故障原因
目前，在专业技术水平不断提高的情况下，因冷却水中断造成水轮发电机组推力导瓦温过高故障的可能性越来越小。这不仅是因为在故障发生后会产生相应的冷却水中断信号和警报。只有在冷却水中断故障且机组负荷较大的情况下，才会在较短的时间内造成推力瓦瓦温升高的故障。因此，在分析故障时，需要以实践经验作为支持，观察并分析故障现象，包括上位机事故故障光字牌、测温盘温度计升高达到故障数值以上、机旁盘故障灯亮、上位机温度棒形图显示瓦温升高达到故障温度以上、巡检仪指示故障点以及故障温度等。然后对油槽轴承油面进行检查，确定油面是否存在下降情况，并确认漏油点。如果确定推力瓦温升高原因为油槽漏油所致，则需要根据瓦温数值以及上升速度，判断采取正常停机还是紧急停机。
2.3机组甩油故障
根据大量生产实践证实水电站水轮发点机组一旦发生甩油故障，将出现以下问题，①甩油会引起发电机定子温度升高；②发电机定子线圈保养难度增大；③发电机定子绝缘水平降低；四是发电机定子线圈接地、短路等。其中水电站水轮发电机机组甩油故障常见原因包括水轮机油箱加油过多；水轮机摆度过大，超过允许值；水轮机油箱顶盖螺钉松动，密封部分损坏。
3水电站水轮发电机组的常规维护
3.1开展高质量的装置故障解决
（1）转换法。
通过该措施实现对故障的排查，具体是通过型号一致的元件，取代当前安装的保护装置，监督、观测元件的实时运行状态，明确元件实际情况，了解故障具体状况。该措施无需拆除装置，便捷性较高，可以保证替换元件作用的正常发挥。（2）逐项检测的方法。该方法会花费较多的检测时间，但却能更好地保证检测结果的准确性。在实际检测过程中，需要一一拆除与故障电路存在并联关系的回路，并展开逐项检测，等到检测结束并针故障开展了有效的解决以后，再重新对其进行安装。
3.2分析异常
应充分发挥运行人员是异常现象的直接感受者及在线性强的优势，对快速得出结论很有帮助。一般生产现场发生事故而停运后，具体的原因排查过多依赖于检修专业，而对运行要求则侧重于安全停机或防止事故扩大等方面。事实上，检修专业因工种较多，相对缺乏系统性和整体性，若运行与检修互相配合，发挥其在线优势，有的放矢，可提高处理事故的效率。同时,也提高了电气分析能力，对保障日常安全运行也很有帮助。
3.3机械因素引起振动的处理
确保机组精密度与同心度是降低机械因素引起机组振动的主要措施，具体而言主要是通过改变瓦轴间隙、优化机组轴线以及机组平衡的相对改动等。例如，在实践中，作者对某水轮机发电机组进行维护时发现其振动幅度较大，振动幅度高达0.15mm。通过对机组定子、转子磁极、连接螺丝等的分析结合振动测试，判定机组为机械因素引起的振动，进一步分析后得知，机组导轴承间隙为0.45mm，超过标准0.25mm，故在对轴承间隙进行调整后，再次启动机组，振幅降低至0.04mm，消除了水轮机发电机组振动问题。
3.4定期开展检查工作
实践工作过程中可以通过状态检修、开展在线监测的方式，了解装置的具体运行状况，一旦发现相关的故障问题，监测系统会及时作出反应，与继电保护原理一致。此外，还应确保日常的巡回检查和运行维护工作发挥出较高的实效性，组建独立的工作小组，针对装置开展高效的监管操作，对故障开展有效解决处理，并重视清洁装置，防止各类病患、污垢等对装置的正常运行造成不良影响，对于继电保护实效性更充分的发挥有积极影响。就微机装置而言，应重视开展高质量的系统维护操作，并科学设置系统密码和参数等，以优化装置运行的可靠性和稳定性。同时，也应重视针对装置跳闸故障开展细化探究、分析，对故障处理相关各环节开展细化记录，主要内容包括具体解决手段和故障诱发原因、因素等，注重总结实践经验，有助于各环节运维管理操作的实效性更充分发挥。
3.5合理运用振动测试方法
水轮发电机组在运行的过程中，发生机组振动现象是不可避免的，因此，需要深入地了解水轮机发电机组振动产生的深层次原因，并采取合理的测试方法。就目前来说，最常见的水轮机发电机振动测试方法主要包含仪表法与振动监测系统。其中，仪表法是一种使用范围最广且检测简单的一种机组振动检测方法，使用的仪器主要有振测仪、百分表、千分表等。测振仪能够测量出机组振动时间的历程，并通过分析采集数据测定出机组振动的频率、波形、周期等参数。振动监测系统主要包括传感器、信号变换、处理、放大以及测量装置等。
结束语
水轮发电机组轴瓦温度异常是运行中常见故障，可能由多方面原因引起。在水轮发电机组结构设计和运行过程中，应注意以下几方面:(1)在结构设计阶段，设计人员要充分考虑现场的检修条件，确保细部结构设计满足现场检修需求，避免出现部件安装后无法检查、安装质量得不到保证的情况;要优化镜板外圆结构，增大旋转时回油罩内负压，增加循环油量。(2)电站运行过程中出现轴承温度异常时，要从以上三大系统中进行仔细的研判，找准问题的根源，对症下药，避免盲目处理。
参考文献
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