试论抽水蓄能电站机组的状态检修方法

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正文：

近年来，我国的中小型抽水蓄能电站的设备检修通常都是采用预防性的检修方式，即按照规定进行周期性检查，消除机组中存在的故障隐患，预防事故的发生。但是定期检修存在一个弊端，不断机组运行的状态是否良好都要进行周期性的检查，需要做停机处理，这样会造成人力以及物力的浪费，造成很多潜在的问题无法发现。零件多、结构复杂，进行全部检修工作量巨大，有时甚至会将运行良好的机组检修出问题，酿成事故的发生。因此，采用状态检修的方法，在维修之前做好充分的准备，能够知晓发生故障的部件位置所在，带有很强的目的性，与计划性检修的盲目性截然不同，能够提高工作效率，节省检修成本。

1. 抽水蓄能电站

1.1 抽水蓄能电站的工作原理

抽水蓄能电站的工作原理为：抽水蓄能电站中的上水库主要用于储存水量，负荷低峰将水储存在库中，负荷高峰进行发电；输水系统作为抽水蓄能电站的重要设备，需要将下水库中的水输送到上水库中，然后再通过发电的形式将上水库中的水输送到下水库中；而厂房则是存储蓄能机组与发电设备的重要场所。国家在大力建设智能电网的背景下，抽水蓄能电站占据的优势在整个智能电网的建设中发挥着重要的作用，主要的优势有发电功能、调峰填谷功能、调频功能、调相功能、事故备用功能以及黑启动功能。与常规的水电厂相比，抽水蓄能电站的容量大、转速快、运转灵活，根据电网调度运行的相关要求，在电负荷的集中地区，抽水蓄能机组启停次数多，因具有启动快与速度快的特点，能够满足电网突发事件的要求。

1.2 设备检修的方法

设备检修的方法有传统检修、现代检修、状态检修。传统检修中又分为预防性检修、现场抢修，电力企业一般采用预防性检修的方式较多，预防性检修是针对设备进行检查与监测，发现异常及时排除，预防事故的发生；电力生产具有连续性的特点，容易出现电力故障问题，需要进行现场电力检修，这种检修方法有一定的随机性和灵活性；现代检修的方法是以可靠性为中心，根据部件的可靠性运行情况以及故障产生的后果，用最少的检修资源与逻辑判断方法制定预防性检修方案，确定检修的内容、方式与类型；状态检修则是本文要阐述的重点检修方法，状态检修是在设备状态的基础上，根据设备的状态与结果主动实施的一种检修方法，也称为预知检修，美国有超过70%的电站使用状态检修方法，我国在使用状态检修的发电企业正处于研究阶段。

2. 抽水蓄能电站机组的状态检修方法

2.1 机组状态监测

2.1.1 状态监测系统的功能

状态监测作为抽水蓄能电站机组状态检修的核心技术，主要的任务就是服务，状态监测系统中，实施监测是通过各种直观的图形显示机组部件的运行状态，方便检修人员了解机组部件的运行状态；预测报警需要根据发电机组的性能与现场运行的经验建立报警数据，自动判断机组运行的状态，如果状态发生变化，会发出报警信号，让检修人员能够第一时间掌握机组的异常，避免产生更大的事故；指导运行需要利用状态监测系统中存储的数据建立机组运行情况表，指导机组在稳定状态下运行；性能评估具有一定的试验性，状态监测系统能够记录各种试验数据，形成试验报告，实时反映机组的运行状态，对生成的检修报告进行评价，并利用系统提供的工具生成曲线图，监测机组中部件的性能变化；指导检修则是利用在线监测的数据发现机组中存在的缺陷，通过诊断工具对异常的数据进行分析。

2.1.2 信号监测与报警

通过信号监测实时反映出机组的运行状态，发现机组异常后发出报警信号，这是状态监测的基本功能，状态监测中的传感器需要设置报警信号的运行状态，一级报警状态是指监测值脱离了正常值但是就还在稳定运行，出现这样的情况会影响机组的使用寿命，容易造成较大的故障；二级报警是指规定的值已经脱离了正常运行值，也会发生较大的机组故障。状态监测需要注意机组运行的连续性，不停的进行状态评价，为用户提供正确的信息。

2.2 故障诊断专家

故障分析诊断流程如图1所示。首先要确定设备运行状态的参数，然后建立机组运行状态的模型与参数，对变化的规律进行跟踪，最后根据设定的报警数值评估设备的运行状态。

图1：故障诊断分析流程

建立设备运行状态的标准模型时，需要建立阈值模型、时域波形模型、频域特性模型、数学模型等，阈值模型中，要监测特征量的值是否超过了规定的阈值范围之内，电力系统故障诊断中的预防性方法就是利用阈值诊断的方法进行，如果特征量较多，需要采用逻辑运算的方法建立阈值模型；时域波形与频域特性中，时域需要根据某一时间阶段的变化，根据变化趋势建立时域模型，频域特性需要根据信号的频率或频谱判断设备的运行状态；数学模型的建立不像阈值、时域模型那样简单，需要根据设备的物理参数与数学模型的参数，判断机组中的部件是否出现了故障。

评估判断设备的运行状态的方法有时域法、频域法、趋势分析法。根据波形的形状、峰值判断设备的运行状态。分析频值趋势判断故障部位，根据现行标准判断机组的运行状态。设备的评估结果有无故障、潜在故障和已经发生的故障，系统会根据评估的结果生成报表，对出现异常的设备建立趋势模型，进行样本比较，为潜在的故障提供预防方案；对已经发生的故障采用诊断系统进行识别，确定故障的类型与原因，并采取相应的解决方法消除故障。

结束语：

本文提出了状态监测与故障诊断监测的方法，分析了机组状态监测系统在抽水蓄能电站中的应用，为抽水蓄能机组的状态检修提供了重要的技术参考，状态性检修能够实施掌握设备的运行状态，提前预知设备的故障点，是一种先进的设备管理方法，通过实行状态检修，能够保证设备在安全运行的前提下减少检修成本，增加设备的利用率，提高工作效率，让状态检修能够为更多的发电站采用。