水力發(fā)電機的檢修及維護的路徑范文

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摘要：根據(jù)水力發(fā)電機的檢修維護現(xiàn)狀分析，其檢修維護模式存在嚴重弊端。因此，水力發(fā)電機由定期計劃性檢修走向狀態(tài)檢修勢在必行。本文在分析水力發(fā)電機檢修及維護現(xiàn)狀的基礎上，提出了相應的優(yōu)化路徑，并以智能在線監(jiān)測檢修系統(tǒng)為例，重點闡述了檢修維護策略。

關鍵詞：水力發(fā)電機；檢修；維護

水力發(fā)電是一種環(huán)境友好的發(fā)電方式，廣西境內河流眾多、徑流密集，水力發(fā)電優(yōu)勢明顯。而作為水力發(fā)電的核心設備，水力發(fā)電機的檢修及維護工作影響發(fā)電質量和效率，是水力發(fā)電工作者研究的重點內容。

1水力發(fā)電機檢修及維護的現(xiàn)狀

水力發(fā)電機是水力發(fā)電站的核心設備，借助水位落差原理，將水能轉換為機械能，并最終轉化為電能并通過輸電線路完成電能輸送。水力發(fā)電機一旦出現(xiàn)故障或非正常運轉，將直接降低發(fā)電效率，造成設備損毀、安全事故等重大問題。隨著水力發(fā)電量的日益增加，水力發(fā)電機的負荷顯著增強。定期檢修是按照既定的檢修計劃，固定周期對發(fā)電機的相關部件、運行狀況進行檢修的方式。這種方式具有滯后性，許多隱患問題不能被及時發(fā)現(xiàn)，很可能由于故障問題不在檢修周內而被忽略。采取臨時維護和事后修理的辦法也將進一步增加設備故障帶來的影響。同時，定期檢修的計劃性要求其無論狀態(tài)是否存在問題，必須采取檢修維護措施，將會增加經(jīng)濟成本，并造成機器的額外損傷。

2水力發(fā)電機檢修及維護的優(yōu)化路徑

2.1以狀態(tài)檢修為主要手段，提升檢修效率

水力發(fā)電機的運行是一個持續(xù)的過程，任一部件的異常都會對設備整體造成直接影響。因此針對水力發(fā)電機的檢修工作應保持連貫性，科學制定檢修策略。由計劃檢修走向狀態(tài)檢修并不是對計劃檢修的完全否定，而是指應當在狀態(tài)檢修的基礎上，針對計劃檢修進行適當?shù)恼{整和優(yōu)化，減少非必要設備大修，達到檢修維護效率最大化，調節(jié)發(fā)電市場的供需關系。

2.2優(yōu)化人員結構，建設檢修維護主力隊伍

檢修人員執(zhí)行檢修計劃并完成相應作業(yè)，因此檢修隊伍的人員素質及隊伍結構十分重要。檢修人員針對事故發(fā)生后的問題進行處理，解決問題具有針對性，與此同時造成人員機動性、靈活性不足的問題也比較明顯。那么在狀態(tài)檢修的前提下，要求檢修隊伍的結構中具有計算機信息技術策應人員、檢修主力隊員以及輔助隊員等，根據(jù)不同人員職責的客觀需要展開周期性培訓和養(yǎng)成，并利用包括VR技術在內的現(xiàn)代化信息技術進行實操訓練和提升，從而全面提升人員素質。另外要求，水力發(fā)電站實行崗位問責制，落實監(jiān)管，促進檢修、維護工作的開展。

2.3發(fā)揮現(xiàn)代化智能系統(tǒng)的優(yōu)勢，實現(xiàn)實時監(jiān)測

在科學規(guī)劃和人員素質配備的基礎上，一套以現(xiàn)代化智能信息技術為核心的在線監(jiān)測系統(tǒng)建設十分關鍵，監(jiān)測系統(tǒng)建設的優(yōu)良直接影響監(jiān)測效果。水力發(fā)電機結構復雜、工作周期長，且隨著制造工藝、材料的逐步提升和變化，其工作狀態(tài)、特性具備差異，因此，在建設在線監(jiān)測系統(tǒng)時，應以注重收集水力發(fā)電機的出廠信息，歷史運行信息、故障排除方案等信息進行收集，利用云計算和大數(shù)據(jù)技術，提升智能監(jiān)測的全面性。同時，利用4G單兵技術，提升發(fā)電機現(xiàn)場檢修和指揮中心的交互能力。傳統(tǒng)情況下故障檢修及維護的指揮是基于固定的語音和視頻通信設備所進行的。但受場地和情況限制，其與現(xiàn)場的聯(lián)通性比較差，且難以保障指揮同步，對異常狀態(tài)排除不利。而4G單兵技術則有效的利用了當前的4G通信，將語音、視頻和現(xiàn)場的視訊有機的結合起來，通過智能手機登單機設備與扁平結構的調度平臺融合到一起，實現(xiàn)現(xiàn)場的聲、像的實時共享，并能夠建立雙向的語音通信。從而達到領導小組第一時間了解現(xiàn)場情況，工作人員能夠明確接受指令，并實時監(jiān)測指令完成情況。

2.4水力發(fā)電機狀態(tài)檢修的實現(xiàn)方法

為了進一步明晰水力發(fā)電機的狀態(tài)檢修方法，本文以某水力發(fā)電站水輪發(fā)電機的智能監(jiān)測系統(tǒng)為例進行系統(tǒng)闡述。

（1）水力發(fā)電機智能在線監(jiān)測檢修系統(tǒng)的基本思路水力發(fā)電機的在線監(jiān)測實際上是一個實時感應、提前預警的過程，通過在水力發(fā)電機各部件設置的傳感器，通過無線傳輸通信技術與計算機網(wǎng)絡形成虛擬互聯(lián)，建立一個人機交互的智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。因此，發(fā)電機狀態(tài)感知是重點建設內容之一，要求系統(tǒng)能夠采集發(fā)電機的狀態(tài)參數(shù)，并且能夠依據(jù)狀態(tài)參數(shù)感知結果進行故障的分析和判斷，通過歷史信息對比，確定合理的檢修方案。當發(fā)電機處于異常狀態(tài)時，監(jiān)控主站應能夠通過聲圖文等多種方式發(fā)出告警，從而判斷問題或故障發(fā)生的程度。極大的減少了人為巡檢的成本，實現(xiàn)遠程監(jiān)測。

（2）水力發(fā)電機智能在線監(jiān)測檢修系統(tǒng)的關鍵技術分析該系統(tǒng)的主要目的是為了實現(xiàn)感知和診斷。主要包括兩個方面：一是用于智能感知的技術—多傳感器融合。要求在發(fā)電機的關鍵位置安裝智能傳感器，傳感器的數(shù)量及位置根據(jù)感知需求為主，并以不破壞發(fā)電機的正常運轉為基礎。例如為了實現(xiàn)對水力發(fā)電機（裝機容量500MW）頂蓋振動狀態(tài)的感知，需要在發(fā)電機組的兩個頂蓋、蝸殼進口、尾水錐管處布置壓力脈動傳感器。所感知信號經(jīng)由數(shù)據(jù)讀取器及通信模塊上傳至故障分析模塊；二是用于故障分析的診斷技術—全息譜分解技術。對水力發(fā)電機頂蓋振動情況通過傳感器進行信號收集后，向上發(fā)出信號傳遞，并利用全息譜分解技術進行故障特征提取，建立數(shù)據(jù)模型，監(jiān)控主站根據(jù)故障特征提取結果確定診斷結果，發(fā)出告警并提出解決方案。監(jiān)測主站設置數(shù)據(jù)庫，提供準確判斷。監(jiān)測主站的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由歷史數(shù)據(jù)庫、專家數(shù)據(jù)庫、案例數(shù)據(jù)庫、基本信息數(shù)據(jù)庫以及實時狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫組成。當發(fā)生振動異常時，告警信息的緊急程度以警示燈和信息提示框的方式進行顯示。根據(jù)發(fā)電機的運行狀態(tài)可以分為正常狀態(tài)，指示燈為綠色常亮；可疑狀態(tài)，即存在發(fā)生異常的可能性，有待持續(xù)觀察，指示燈為黃色閃爍；不良狀態(tài)，即水力發(fā)電機已經(jīng)發(fā)生異常現(xiàn)象，影響正常工作，指示燈為橙色閃爍；危機狀態(tài)，水力發(fā)電機出現(xiàn)突發(fā)故障情況，瞬時發(fā)生，指示燈常紅，并發(fā)出聲音情報，要求檢修人員立刻到現(xiàn)場進行排查處理。通過四級報警分別實現(xiàn)正常監(jiān)測、問題趨勢、異常警報、故障躍遷的監(jiān)測，根據(jù)系統(tǒng)中專家數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、案例數(shù)據(jù)庫綜合制定故障排除方案，從而更有效的實現(xiàn)控制和故障排除。

故障的具體判斷過程如下，針對水力發(fā)電機高負荷狀態(tài)下頂蓋振動情況進行信號收集，分別收集四個信號監(jiān)測處的數(shù)據(jù)，并獲得壓力脈動波形。通過改變符合對四處信號進行處理，觀察處理后的波形及方差變化規(guī)律，確定負荷峰值下時頻分布規(guī)律保持穩(wěn)定，此時利用運用加窗平均周期圖進行頻譜分析后。確定頂蓋振動超標非單一高頻信號引起異常。排除高頻信號原因后，觀察壓力脈動參數(shù)比值△H/H，發(fā)現(xiàn)其脈動值明顯超出設計的壓力脈動合同保證值要求，在500～600MW處突變。確定由于壓力脈動幅值過大而造成的水輪機頂蓋振動超標。此時根據(jù)數(shù)據(jù)庫確定檢修方案，實施檢修維護工作。

結語

水力發(fā)電機的檢修和維護，影響水力發(fā)電的效率及效益。為了進一步優(yōu)化水力發(fā)電機的檢修維護水平，應積極促進狀態(tài)檢修與計劃檢修相結合，避免大修造成機器磨損。培養(yǎng)一支綜合素質高、設備配置精良的檢修隊伍，同時根據(jù)水電站的自身基礎和監(jiān)測需求，建立智能在線監(jiān)測系統(tǒng)。

參考文獻

[1]孫東嶺.淺析水力發(fā)電廠發(fā)電機的檢修與維護[J].水能經(jīng)濟，2016（7）:40.

作者：俸國健 單位：廣西壯族自治區(qū)青獅潭水力發(fā)電廠