关于水力发电机组运行稳定性监测与故障探究

丘冬芳

（广东梅雁吉祥水电股份有限公司三龙水电站，广东 梅州 514000）

关于水力发电机组运行稳定性监测与故障探究

丘冬芳

（广东梅雁吉祥水电股份有限公司三龙水电站，广东 梅州 514000）

随着我国经济的快速发展和社会的日益稳定，人们对物质生活也提出了更高的要求，水力发电机组受到了越来越多人的关注。其中，最受人关注的就是水力发电机组运行稳定性监测方面的内容，并且相关人员在调研时发现了其中存在的一系列问题，包括水力发电机组轴系运行与监测的联系、传统的数据监测方法存在一定的弊端和水力发电机组经常出现振动的情况等。对这些问题的探究将会进一步提升对水力发电机组运行稳定性的监测水平，合理解决出现的故障，从而提高我国水力电气的整体水平，继而推动我国经济的蓬勃发展。

水力发电机组；运行稳定性监测；振动故障；数据监测

随着我国经济水平的不断提升，人们消费能力也得到提升，同时对水力电气也提出了更高的要求。水力发电机组运行稳定性监测水平的提高和对运行故障的解决成为了推动水力电气发展的关键，但在水力发电机组运行稳定性监测和故障分析的过程中，所遇到的各种各样的问题也是不容忽视的。水力发电机组运行稳定性监测水平和出现的故障都将直接影响水力电气应用于生产生活中的质量成果，所以，水力发电机组运行稳定性监测水平应该受到生产者的重视。本文针对水力发电机组运行稳定性监测和故障分析方面存在的问题进行了一些简单的探讨，以求得到相应的解决方法。

1 水力发电机组运行稳定性监测与故障分析

1.1 水力发电机组轴系运行与监测的联系

水力发电机组的工作原理是将位于高处的、具有势能的水流经水轮机转换成水轮机的机械能，水轮机又推动发电机发电，将机械能转换成电能。这一套工序中，中间出现错误的概率很高，因此，需要相关人员对水力发电机组的运行进行稳定性监测。其中，与监测有重要关系的运行步骤就是水力发电机组轴系运行与稳定性检测存在一定的联系。有研究表明，刚性联轴节平行不同心时，故障特征频率主要为驱动轴频率，还有就是随着转速比、质量偏心、摩擦系数和系统阻尼等参数的变化，转子系统振动特性的变化也非常复杂，可能会出现周期运动、拟周期运动和复杂的混沌振动，这些的轴系运行都与发电机组的稳定性检测有着紧密的联系。

1.2 传统与数据监测方法的弊端

水力发电机组作为直接影响电网运行的机械设备，理所应当需要得到专业性的检修和维护保养，水力发电机组的稳定性预测也应得到相关企业的高度重视。针对水力发电机组的故障预测有2种方式，分别为传统的故障分析和根据监测数据进行故障分析的数据的稳定性监测。然而这2种监测方法都在一定程度上忽视了对水力发电机组的维修和保养，这2种方法只会在产生故障时与正常工作水平进行效率或者数据上的对比。此时得到的结果只是水力发电机组已经出现、必须修理才能正常使用的故障，这会大大缩短水力发电机组的使用寿命。针对传统和数据监测方法的弊端，相关企业应该采取具体的措施来避免机械设备遭到损耗的命运。

1.3 水力发电机组的振动故障分析

水力发电机组产生振动主要有机械振动、水力振动和电磁振动，不同的振动故障产生的原因也不尽相同。水力发电组产生机械振动的主要原因是转子的质量没有处于一种平衡的状态，同时，机组轴线的位置也不够端正，造成轴承自身的严重缺陷，进而产生一系列的摩擦，发生机械振动故障。产生水力振动的原因是水力不平衡，空气中的水汽腐蚀机械设备，卡门涡流导。电磁振动故障是定转子的间隙不均匀所致，然而，相应的定转子磁场轴线并没有重合，导致其励磁绕组间出现一系列的短路情况。这样就会直接引起定子与转子之间的间隙磁通量严重不均匀，最终发生电磁振动故障。

2 提高水力发电机组监测方法与故障处理

2.1 加强对发电机组轴系运行的稳定性监测

针对轴系运行的复杂性，水力发电机组管理人员应加强对发电机组轴系运行稳定性的检测。轴系运行的复杂性决定了管理人员必须要具备极强的专业素质才能够在问题出现前及时发现，进而避免轴系运行的各种周期运动影响水力发电机组的正常运行。除了对轴系运行进行专业化的监测外，相关企业还聘请研究水力发电机组的专家针对轴系运行产生的不利影响给出尖端的解决方法，使检测结果接近水力发电机组的真实运行状况。针对发电机组的稳定性预测，还可以设置相应的轴系运行试验点，设置分析轴系运行的设备，开展轴系运行对水力发电机组影响的工作实验，这些措施都会在一定程度上提高水力发电机组运行的稳定性监测水平。

2.2 通过后台状态监测分析系统完善监测

针对传统和数据检测方法存在的弊端，相关企业应该采取具体的对应措施，先想到的就是完善监测方法来规避机械设备受到损耗情况的发生。完善的监测系统也会帮助提高监测质量。后台状态监测分析系统由数据服务器、工程师站、网络设备和上位机软件组成，高效的监测系统除了在布置振动、摆度、轴向位移、压力脉动、气隙磁通量、发电机局放检测、机组工况等常规检测点外，还增加了对定子温度、定子线棒端部振动、大轴补气量、水轮机气蚀、现场环境噪声等监测，通过完善后台状态监测分析系统得到有可参考性的监测数据，之后再通过得到的数据资料在传统的监测方法中评估，将2种监测方法更可靠地运用在水电发电机组的稳定性监测中，在一定程度上避免机械设备发生故障，同时，故障发生前也会有具体的数据预警。

2.3 水力发电机组的振动故障处理

要想有效处理水力发电机组的振动故障，就要先判断水力发电机组产生振动故障的原因，这需要具备高水平的技术人员来完成，技术人员可以直接从多个方面和角度对水力发电组故障进行试验和分析。由于发电机组中含有多个导轴系，在其运行一段时间后会发现导轴承里存在许多问题，这些问题都是一些细微的、不易被察觉的损害。因此，技术人员要严密检查发电机组中的各个零部件，而且要按时检查，对检查工作不可懒散懈怠。除了对已发生的故障有正确且完整的解决措施之外，相关企业还应该在预防发电机组发生振动故障方面采取一些措施，而且企业技术员工要仔细检查发电机组的装置是否存在安全隐患，同时，对机架做好稳定性检查，严格检查内部的固定性问题，一旦发现存在安全隐患，应该及时采取补救措施。另外，轴承方面也要进行定期的检修。在实际工作中，企业技术人员要采取改变运行条件的方法尽可能避免水力发电机组出现不稳定的情况。除了以上措施之外，企业技术人员应该积极思考更高效的解决故障的方法。

3 结束语

近年来，我国的水电发展不断加快，已经成为国民经济的重要支柱产业之一，同时，我国水力发电机组运行的质量也一直不断提高。虽然有这些成就，但是，我国水力电气行业依然面临运行稳定性监测过程中的各种技术与设备问题。这就需要企业加强对发电机组轴系运行的稳定性监测，完善水力发电机组运行监测方法，加强对水力发电机组的振动故障处理等。只有这一系列合理的预防和管理措施规范化、制度化，才能促进我国水力电气在未来发展过程中更上一层楼。我们也有理由相信，我国水力电气行业会一直促进国家经济发展，提高人们的生活水平。

［1］谢辉，王玉亮.关于水力发电机组运行稳定性监测与故障探究［J］.城市建设理论研究，2015（21）.

［2］彭立.水力发电机组故障预测及维护探讨［J］.科技创新与应用，2015（32）：125.

〔编辑：白洁〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.107

2095-6835（2017）13-0107-02