水电机组状态监测与故障诊断技术应用探讨

惠宝军

【摘 要】在水电机组运行期间，需要工作人员对机组的整个运行状态情况进行监测和分析，当发现机械故障之后，需要及时地进行故障排除和处理，只有这样，才能有效保证和延长水电机组使用年限，最大限度地避免水电机组出现故障，降低企业的经济损失。随着经济的高速发展和科学技术的不断进步，水电机组的状态监測技术也得到了快速的发展，通过运用这些先进的科学技术，有效地保障了水电机组的稳定运行和经济效益的提高。文章通过对水电机组状态进行监测及其出现水电故障问题的相关的解决方法进行介绍，希望能为后期水电机组的安全、稳定、高效运行提供帮助。

【关键词】水电机组状态监测;故障诊断;探讨

【中图分类号】TV738 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0081-02

水电机组是水电站重要的组成部分，水电机组的稳定运行是保障水电站健康发展的基础。随着我国科技水平的不断提升，水电站的建设规模越来越大，同时水电站中单个机组的装机容量也不断增大，这在一定程度上增加了机组运行过程中的安全隐患。为了保障水电站的正常平稳运行，必须落实水电机组的维护和检查的工作，采取先进的技术监测水电机组的运行状况。当前，自动化的监测技术能对水电机组运行过程中出现的问题及时发出警报，提示工作人员进行核实，帮助监控人员和维护人员对设备进行维修或检查。随着科学技术的不断成熟，水电机组的故障处理和诊断技术水平越来越高，这为后期的水电机组的监测工作带来巨大的便利，这说明当下在水电机组中使用监测设备是十分必要且重要的。

1 水电机组故障概述

在水电站中，水电机组是常见的设备，在水电机组运行过程中，如果水电站的机组出现了振动问题，那么意味着机组很可能出现了故障。经过研究分析发现，水电机组出现故障大多数是由震动异常所引起的。为了从源头对水电机组故障问题进行有效控制，就要了解源头出现问题的原因，为水电技术人员排除故障提供思路和方法。

1.1 水电机组故障具有复杂性

水电站使用的水电机组是一个非常复杂的机械系统，它涉及的领域十分广泛，例如机械系统和电磁系统，因此水电机组运行过程中很容易出现故障，其主要问题是转动部件不平衡或者是部件出现脱落，当转动的部件出现问题时就会增大零件间的摩擦力，引起部件脱落和损坏的问题。进行水电机组检修时，若发现导轴承间的缝隙较大，这就意味着水电机组有可能马上要出现故障。在水电机组运行过程中常见的故障还有卡门的漩涡片进水口进水引起的大尾水管出现漩涡流等故障，出现此类故障就会引起高频的压力脉动，进而引发水电机组出现更严重的安全问题。根据对电磁问题进行研究发现，发电机组定转轴出现间隙不均和磁极线圈短路情况时，都会引起机组震动的问题。

1.2 水电机组故障具有渐变性

水电机组运行过程中出现的故障具有动态性的特点，并且同一台设备在不同的使用阶段产生的故障也不尽相同。水电机组和其他旋转设备相比转速较慢，所以机组出现突发性故障的情况比较少见。水电机组在长时间的使用过程中，水流的压力脉动、空腔汽蚀、卡门涡列，设备的转子不平衡、轴线不对中等，这些因素都会引起设备的振动，从而进一步导致设备出现故障，但这是一个由量变到质变的逐渐演变的过程。为了最大限度地避免故障出现，需要利用状态监测系统对水电机组进行监督，从而掌握机组的运行情况，提前做好防范措施，确保水电机组正常运行。

1.3 水电机组故障具有不规则性

在选择水电站的建筑地址时，要先考虑地理位置，水电站的建设区域对水质和地质的要求是十分严格的。此外，经济性和技术性也是决定水电站的建筑位置的重要因素之一。在不同的地区建设水电站对于水电机组的选择也是有一定的影响的。因此，水电机组出现故障具有不规则的特性，这也对我们的机电维修人员提出了更高的要求[1]。

2 状态监测技术应用分析

2.1 机组振动稳定性监测技术

针对水电机组在运行时出现的振动问题，可以选择稳定性能较强的监测系统，用于实施监控水电机组的结构振动、水压脉动等具有现实意义的参数。根据当下的监督系统配置情况，通常选择专业机构生产的监测传感器系统，这种监测系统主要包括水电机组数据的采集、收集传输和分析处理三大功能，通过系统能迅速获得被监测设备的实时信息，其中包括隔值、振动波形及振动频率等，通过分析这些参数的变化，可以帮助工作人员判断引起振动的原因，从而针对故障进行及时有效的处理。振动监测传感器的功能主要是监测水电机组在运行过程中的参数变化情况，技术人员结合非电量的特征参数对比分析这些参数变化，进而用于判断机组是否存在故障隐患，方便工作人员准确地判断故障点，从而保证水电机组的稳定运行。

2.2 机组结构振动监测

速度传感器或加速传感器是水电机组中常见的振动设备，摆动监测系统是通过监测电涡流位移的情况，结合相关传感系统或非接触性的位移传感系统实现监测功能。水压脉动监测系统采用的是具有良好动态性且具有压力传感功能的设备。监测点是根据现场的水工建筑物、水电机组的布局及设备的型号等实际情况进行分析后选取的。在进行水电机组现场在线检测时，非常容易出现问题，这时可以优先选择记录和监测水电机组的运行情况，这种方式能有效节约企业的运维成本。针对水电机组中不经常出现故障和问题的设备，则可以采取离线检测的方法[2]。

2.3 水电机组故障诊断技术的应用

水电站运行过程中，水电机组的作用至关重要，因此必须利用检测体系分析水电机组的运行状态，从而保证水电机组的稳定性。使用科学合理的监测体系可以提高水电站的经济效益。在监测水电机组运行的过程中，根据系统监测到的参数变化等相关数据进行归纳和整理，可以判断水电机组是否处于正常的运行状态。同时，可以根据现场性能数据对水电机组进行调试，为机组后期的安全运行做好数据记录和设定报警定值，让监测系统能实现自动判断机组的运行状态。当数据发生变化之后，根据预定的数值，检测体系可以实现自动预警，方便工作人员及时掌握机组运行状态，并在机组出现问题时采取相应的措施。通过分析历史数据，再对比相应的曲线趋势，可以为修正水电机组的运行状态提供参考，也可以指导机组后期的安装和优化设计工作，帮助工作人员分析机组异常振动频率[3]。

2.4 主变压器油气监测技术

在电力交压作用之下，机器内部会出现相应的故障，其中包括绝缘体受潮、发电性的故障及机电过热性的故障等。结合色谱技术分析变压器中的气体变化情况，是分析和排除变压器内部潜在故障的一种重要方式。其中，色谱主表色检测方式通过将变压器相关设备中的油经过溶解为一定的气体的相关系参数进行分析，就可以得到其增长率，然后用于检测设备出现的故障情况。在利用故障诊断技术进行设备的故障信息检测和分析时就可以做到尽早的预防和采取有效的保护措施，由此提高设备运行的可靠性和稳定性，有效避免由于电力交压作用对设备产生的不利影响，给水电企业带来不必要的损失和危害。

3 结语

水电机组的状态监测会受到多种因素的影响，所以应该采取先进的故障监测技术和设备，确保水电机组在出现故障早期就能及时地报警，提示维修人员在最快的时间解决好问题。众所周知，水电机组是水电站的重要组成部分，相关技术人员在水电站的运行过程中，通过对水电机组进行故障排查，有利于提升系统运行的稳定性和安全性，可以将由于水电站设备出现问题造成的经济损失降到最低。施工人员在对水电站进行故障维修和检查时，也可以不断积累经验，从而提高维修效率。

参 考 文 献

[1]张勋康，陈文献，杨洋，等.基于VMD分解和支持向量机的水电机组振动故障诊断[J].电网与清洁能源，2017（10）.

[2]唐湘茜，潘罗平，安学利.水电机组智能评估及诊断技术研究与应用[J].水利水电快报，2019（3）.

[3]陈珊珊，杨耿杰.水电机组振动故障诊断方法综述[J].电气技术，2019（6）.