水轮发电机组状态监测系统应用对策

张瑜 曹塞峰

摘要：随着电力系统“厂网分开，竞价上网”的改革深入，提高设备的可靠性和降低维修成本将是发电企业不断追求的目标，在发电厂实施设备状态检修是必然的发展趋势。因此，详细探究水轮发电机组状态监测系统的组成和应用至关重要。

关键词：水轮发电机组;状态监测系统;应用

水电机组在线监测设备的研制，国内已有近二十年的历史，有的产品的质量和性能已经达到了国际先进水平，可以满足在线检测的需求。水轮发电机组状态监测及故障分析诊断系统的主要作用是对水轮发电机组的振动、摆度、局部放电等状态监测参量进行实时采集和监测。近年来随着计算机监控在水电站的普遍使用和技术的不断提高，大部分电站已经安装了振动在线监测设备并已投入运行。状态检修的基础是状态监测，只有在充分掌握设备状态信息的基础上，才能科学合理的安排检修。虽然我国在状态检修上应用较晚，但是由于各行各业的广泛需求，因而具有广阔的应用前景。

1水轮发电机组状态监测系统构成

1.1传感器

传感器是状态监测的基础，传感器的可靠、准确与否，将直接影响到全套系统的整体性能。根据机组的结构和运行特点，选择满足实际需要的各类传感器，是机组实施状态监测的首要工作。目前，应用较广泛的传感器有电涡流传感器、电容式位移传感器、低频速度传感器、加速度传感器、压力脉动传感器、差压变送器、电容耦合器等，同一类型的传感器测量精度、工作范围也多种多样，一般根据机组运行需要进行选择。当前国内大型水电机组为了确保其运行的稳定性多用进口传感器，例如：德国Schenck、加拿大Vibrosystm传感器等，但随着国内自动化水平的提高，国产传感器的市场占有率也在逐年提高。

1.2数据采集单元

数据采集单元的类型也很多，主要负责各种信号的采集、存储和预处理，并进行实时监测和分析，同时对相关数据进行特征参数提取，得到机组状态数据，完成机组故障的预警、并将数据通过网络传至数据服务器，供进一步的状态监测分析和诊断。当前应用较廣泛的是TN8000数据采集箱，它具有以下特点：

①采用标准的积木式插拔模块化结构，可根据现场传感器的数量、信号类型进行灵活配置。②基于计算机终端技术、MNA技术、FIFO技术及最新模拟数字电子技术开发的硬件系统，保证了数据采集的实时性、准确性和可靠性。③整周期控制电路采用新颖的自适应锁相环技术，避免了在信号分析中的泄露效益和栅栏效应。④针对水轮机发电机特性设计的硬件系统，保证了采集信号的完整性。

1.3上位机单元

上位机单元包括数据服务器、Web服务器、网络设备以及打印机等设备。网络传输多采用开放的分层分布式以太网网络结构，确保电力系统二次安全防护的要求，并满足工业通用的国际标准规约。

2水轮发电机组状态监测系统功效特征

2.1实时监测：它是体系的关键特点，对于设备的运作模式开展综合化的监测，而且判别其是不是处在一种合理的模式。同时通过机组布置图及数值表监视可了解传感器的整体布局、具体通道名称、通道监测数据的值，这样方便工作者了解具体的运作状态。同时，还设置了全天候的跟踪体系，这样便于工作者能够更加直观的分析设备。

2.2数据分析：数据分析的主要目标是对体系获取的信息进行分析汇总，从而得知一些能够体现其运行特征的信息，通过对这些数据进行分析，能够明确设备的运作模式。另外，通过数据分析还能够提供波形曲线分析、阶次比分析、相位图分析、功率谱分析、轨迹分析、多轨迹分析、瀑布图分析、转速级联谱分析、极坐标分析等一系列的分析工具。

2.3状态报告：通过对选择不同时期的机组数据制作各种不同功能目的的机组报告，这样方便测试信息的存放。

2.4报警预警：实时自动判断机组运行状态。如果状态出现变化，则能够尽快的进行预警活动，有利于工作人员在最快的时间之中获取设备的不正常的数据内容。

2.5故障诊断：提供机械设备状况异常部位的详细数据及恶化水平，便于设备的检修活动的正常开展，进而生成非常有效的装置状态监测体系。

2.6指导运行：关注所有的关键信息，对其开展在线的监测活动，确保体系有非常合理的运作信息，为机组积累机械设备长期运行情况及变化趋势建立档案，并形成厂内水电机组运行状态综合数据库，便于指导机组运行在合适的工况区。

2.7远程分析与诊断：系统采用基于B6模式的Internet技术，使其在计算机网络可达到的地方（包括厂内各主管技术部门、远程分析中心或专家），都可有效地对机组状态进行监测分析，制作相应的状态报告，支持运行分析中心的建立和工作。

3水轮发电机组状态监测系统应用对策

3.1指导机组安全稳定运行

通过对各测点数据的准确测量，实时反应机组在不同工况下振动、摆度情况：通过系统的报警功能提醒运行人员及时调整负荷，避开振动摆度超标区运行，可有效预控因振动摆度过大造成对设备的损坏;通过对各种电气参数在线监测，并根据用户设定的故障启动定值对照模拟量、开关量，一旦满足启动条件即启动系统故障录波，并发出报警信号，提醒运行人员及时调整电气参数保持在正常范围内。

3.2指导机组状态检修

长期以来，我国电力系统的发供电设备均采用定期预防性试验和定期计划检修，即“计划检修，到期必修”的做法。这种检修体制在现今高度自动化设备的水电站不断暴露出许多弊端，诸如，计划检修针对性不强，存在很大的盲目性;计划检修造成很多不必要的浪费和过多的损失，甚至对设备产生负效应、出现负作用;计划检修的周期不符合现代化设备寿命及故障发生规律等等。机组状态监测系统作为一种技术先进的装备和检测手段为状态检修提供了可靠的保障。机组状态监测系统通过对水力机组的运行稳定性、定转子空气间隙、水轮机空化噪音、发电机局部放电、发电机故障录波、变压器局部放电和油色谱等的在线监测，通过实时的监测数据对比分析得出变化趋势并提供相应的处理指导措施。

结语

随着我国水电事业的快速发展，水轮发电机组状态监测系统得到快速的推广和应用，并取得了良好的效果，为机组的安全运行、优化调度和检修指导提供有力的技术支持。但是，水轮发电机组状态监测系统的实施是一个系统化的工程，因此，只有通过精心安排、严格管理，才能保证系统的正常投运和长期稳定的发挥作用。

参考文献

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