水电机组状态检修的实施及关键技术

摘要：水电机组状态检修不仅是一个多技术学科的交叉运用,还涉及到一系列管理学科的问题。目前我国水电机组还没实现完全意义上的状态检修,处于起步阶段。因此,对状态检修的研究具有十分重大的现实意义。可以预见,水电机组状态检修这种现代化的检修体制必将在我国得到推广和应用,取得巨大的经济和社会效益。

关键词：水电机组 状态检修 实施

中图分类号： TV 文献标识码： A

前言

就我国水电机组状态检修的现状而言,国内大多数水电站都还处于探索和试行阶段,现有的技术手段还不足以对水电机组的状态做出全面评估,但可以为开展状态检修工作提供决策支持。要实现真正的状态检修,还需要在理论和实践上共同深入研究与探讨。

一、实施状态检修的主要环节

1建立实时状态数据库、信息分析资料库、诊断领域知识库、检修维护管理库。

2确定实施方式

（1）基于水电运行设备状态监测及信号分析的检修模式。

该模式依靠工程师和专家来分析诊断和决策运行设备的检修项目、检修间隔、检修工期及检修工艺。在进行人工分析诊断和决策时，首先要根据电厂实际，解决好信号来源，确定状态监测参数、项目及标准；然后根据监测内容和运行设备信号特点合理地选择监测点进行测点布置，研制开发或配置实用可靠的监测系统，确定机组信号分析功能，即通用设备功能软件和水电机组独有的信号分析功能软件。通过积累运行经验和数据进行综合分析，提出检修决策，实施状态检修，建立状态检修后的设备标准状态。

基于运行设备状态监测及诊断系统的智能分析诊断与决策的检修模式。

该模式以系统智能化为主，工程师和专家分析决策为辅的全自动诊断模式建立计算机检修管理系统（CMMS）和计算机诊断专家系统（CDES)是实施该模式的重要环节，计算机检修管理系统是该模式关键功能部分，计算机诊断专家系统是该模式的核心功能部分。根据计算机检修管理系统的应用要求和功能特点，可以与电厂现有计算机监控系统（SCADA）、管理信息系统（Mis）和其他系统等实施统一、规范、开放性接口，使之功能、目标、信息、系统集成。运行设备通过状态监测与诊断，专家系统的准确、可靠的预测判断，形成正确的结论，经系统决策报告软件将检修决策送到决策部门，实现电厂（公司）局域网诊断检修、维护和管理。通过广域网或建立专线上的)Intranet进行远程自动诊断与决策，实现远程诊断检修、维护和管理。水电厂在具体实施时，应紧密结合电厂实际，选择好技术路线，确立实施方式。

3建立状态检修标准体系

标准是衡量运行设备状态的尺度，也是判断设备是否状态检修的惟一依据。实施状态检修时，需要事先对涉及到各种标准进行整理和完善，对每一个监测对象（设备）有关参数信号的指标都要加以规定，特别是在状态监测与诊断系统中可以量化的诊断规则应尽量完善。

4建立检修决策系统

从状态检修管理来看，检修决策系统的建立是检修管理工作的重中之重，它是依靠技术经济分析进行决策的，涉及到检修风险的分析。在进行维修理论分析的基础上，要研究实施状态检修信息管理，检修决策，经济效益优化分析等关键环节；研究开发基于知识的专家系统检修决策技术，例如检修方法、检修工艺和检测技术等，来决定水电厂水电机组运行设备优化运行决策或检修计划优化决策，建立符合我国电力生产实际的预测诊断维护和检修决策系统。

二、实施状态检修的关键技术

1实施集成化系统

所谓集成化,就是将机组运行设备监测诊断、维护和管理( 含调度) 三者集成为一个统一的系统。实现以大中型水电厂水轮发电机组运行设备为主的监测诊断、维护和管理的集成化主要是在建立实施设备状态监测与诊断系统的基础上与电厂的生产调度、管理信息系统(MIS系统)及监控系统(SCADA)接口,实行电厂(或公司)局域网维护管理决策,同时通过广域网通讯接口到网、省电力控制系统和远程诊断中心,实施远程诊断与维护管理。

2监测点选择和布置

(1)测点布置的优化原则

优化原则是监测点布置的最基本的原则。从设备监测的角度来说,少而精是很重要的,但是也要考虑它的必要性、可能性及实际应用。

(2) 测点布置要符合四个特性

所谓机组运行的四个特性,指的是水力特性、机械特性、设备结构特性及电气特性。

3一次传感元件选型及标定

(1)根据水电站机组运行设备信号输出的特点,即低频随机信号的特点,选择精度高输出性能优的低频传感器。由于机组运行转速较低,传感器的频响范围一般应控制在0～200kHz。

(2)按静态指标选择和标定传感器。传感器的静态性能指标包括传感器的精度、重复性、线性度、迟滞、灵敏度、零漂等。在筛选传感器时,尽量选择符合要求的、性能好的传感器; 在使用时,传感器要进行静态性能指标的调试并进行带线标定,确定传感器静态标定曲线。

(3)按动态指标选择和标定传感器。传感器的动态性能指标主要是频响特性的幅频特性和阶跃响应特性的时间常数、上升时间、过冲量、固有频率及阻尼比等。在选择和使用标定传感器时均应满足要求。标定时注意采用低频振动台,并确定传感器动态标定曲线。

(4)根据使用条件及周围环境选择传感器。机组运行设备在线监测要求传感器在使用时安全稳定,长久耐用、准确可靠地反映设备运行状态。例如对电磁干扰性强的发电机部位应采用抗干扰能力强的电容性传感器; 对于变幅大、信号输送距离远而测量精度要求高、环境差的监测部位( 如上下游水位,蜗壳、引水钢管的压力等) 应采用数字式输出的动态响应好的传感器。

4信号的分析与处理

(1)机组的信号特性及处理

在采样周期选择上,要合理地选择,提高采样数据精度,以数量经济的时域数据获取准确可靠的谱分析数据,尽量减少谱线泄漏,避免栅栏效益,应对机组振动、摆度和压力脉动信号进行整周期采样。为了分析到较低次谐波,需非周期采集及软件上实现整周期细化功能,来提高谱分析范围; 在数据采集速度上,在提高A/D板数据转换和数据传输速度的基础上要采取先进的数据处理技术; 在信号处理上,应注意低频随机信号的处理,应用功率谱和概率密度函数鉴别随机信号及含有周期性成分的信号,同时还要采用和加强低频滤波、相关滤波以及混合滤波技术。

(2)机组的信号分析

由于运行设备的结构特点和性能不一样,反映其设备的信号、特征、征兆也就不相同。对其设备信号分析的基本功能也是有差异的。通常通用机械设备的系统信号分析基本功能包括时域、幅值域、频域、时差域、传递特性等信号分析,它既适用确定性信号( 含周期信号及非周期信号) 的分析,又适用于随机信号的分析。

5特征信号与故障类型

(1)机组特征信号的获取

机组运行设备状态特征信号的获取是故障诊断的基础,特征信号获取的正确与否,直接影响到预测诊断的效果。获取和分析机组运行的特征信号,提取征兆,才能对机组运行设备和性能进行诊断、维护与管理。

(2)机组故障类型的确定

由于机组运行故障的复杂性、多样性及层次性,预测诊断时,必须研究故障类型、表现形式及产生原因。在故障机理分析的基础上应准确决策故障类型和性质。

6确定诊断模式,建立适用可靠、准确可信的专家系统

(1)定位要适应中国水电机组故障诊断模式;

(2)根据水电机组专家系统建设的基本原则,确定好专家系统的结构。

结束语

由于水电站的运行条件、机组类型以及在系统中作用的不同,在开展状态检修工作中,要结合实际情况,从实际情况出发考虑问题。应在充分总结机组运行和维修管理经验的基础上,统筹规划,分步实施。

参考文献

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