丘冬芳

（廣東梅雁吉祥水電股份有限公司三龍水電站，廣東 梅州 514000）

關(guān)于水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測與故障探究

丘冬芳

（廣東梅雁吉祥水電股份有限公司三龍水電站，廣東 梅州 514000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和社會(huì)的日益穩(wěn)定，人們對物質(zhì)生活也提出了更高的要求，水力發(fā)電機(jī)組受到了越來越多人的關(guān)注。其中，最受人關(guān)注的就是水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測方面的內(nèi)容，并且相關(guān)人員在調(diào)研時(shí)發(fā)現(xiàn)了其中存在的一系列問題，包括水力發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行與監(jiān)測的聯(lián)系、傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測方法存在一定的弊端和水力發(fā)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)振動(dòng)的情況等。對這些問題的探究將會(huì)進(jìn)一步提升對水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性的監(jiān)測水平，合理解決出現(xiàn)的故障，從而提高我國水力電氣的整體水平，繼而推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展。

水力發(fā)電機(jī)組；運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測；振動(dòng)故障；數(shù)據(jù)監(jiān)測

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們消費(fèi)能力也得到提升，同時(shí)對水力電氣也提出了更高的要求。水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測水平的提高和對運(yùn)行故障的解決成為了推動(dòng)水力電氣發(fā)展的關(guān)鍵，但在水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測和故障分析的過程中，所遇到的各種各樣的問題也是不容忽視的。水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測水平和出現(xiàn)的故障都將直接影響水力電氣應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的質(zhì)量成果，所以，水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測水平應(yīng)該受到生產(chǎn)者的重視。本文針對水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測和故障分析方面存在的問題進(jìn)行了一些簡單的探討，以求得到相應(yīng)的解決方法。

1 水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測與故障分析

1.1 水力發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行與監(jiān)測的聯(lián)系

水力發(fā)電機(jī)組的工作原理是將位于高處的、具有勢能的水流經(jīng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)換成水輪機(jī)的機(jī)械能，水輪機(jī)又推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。這一套工序中，中間出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率很高，因此，需要相關(guān)人員對水力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測。其中，與監(jiān)測有重要關(guān)系的運(yùn)行步驟就是水力發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行與穩(wěn)定性檢測存在一定的聯(lián)系。有研究表明，剛性聯(lián)軸節(jié)平行不同心時(shí)，故障特征頻率主要為驅(qū)動(dòng)軸頻率，還有就是隨著轉(zhuǎn)速比、質(zhì)量偏心、摩擦系數(shù)和系統(tǒng)阻尼等參數(shù)的變化，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性的變化也非常復(fù)雜，可能會(huì)出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)、擬周期運(yùn)動(dòng)和復(fù)雜的混沌振動(dòng)，這些的軸系運(yùn)行都與發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性檢測有著緊密的聯(lián)系。

1.2 傳統(tǒng)與數(shù)據(jù)監(jiān)測方法的弊端

水力發(fā)電機(jī)組作為直接影響電網(wǎng)運(yùn)行的機(jī)械設(shè)備，理所應(yīng)當(dāng)需要得到專業(yè)性的檢修和維護(hù)保養(yǎng)，水力發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性預(yù)測也應(yīng)得到相關(guān)企業(yè)的高度重視。針對水力發(fā)電機(jī)組的故障預(yù)測有2種方式，分別為傳統(tǒng)的故障分析和根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析的數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性監(jiān)測。然而這2種監(jiān)測方法都在一定程度上忽視了對水力發(fā)電機(jī)組的維修和保養(yǎng)，這2種方法只會(huì)在產(chǎn)生故障時(shí)與正常工作水平進(jìn)行效率或者數(shù)據(jù)上的對比。此時(shí)得到的結(jié)果只是水力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)出現(xiàn)、必須修理才能正常使用的故障，這會(huì)大大縮短水力發(fā)電機(jī)組的使用壽命。針對傳統(tǒng)和數(shù)據(jù)監(jiān)測方法的弊端，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該采取具體的措施來避免機(jī)械設(shè)備遭到損耗的命運(yùn)。

1.3 水力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障分析

水力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)主要有機(jī)械振動(dòng)、水力振動(dòng)和電磁振動(dòng)，不同的振動(dòng)故障產(chǎn)生的原因也不盡相同。水力發(fā)電組產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的主要原因是轉(zhuǎn)子的質(zhì)量沒有處于一種平衡的狀態(tài)，同時(shí)，機(jī)組軸線的位置也不夠端正，造成軸承自身的嚴(yán)重缺陷，進(jìn)而產(chǎn)生一系列的摩擦，發(fā)生機(jī)械振動(dòng)故障。產(chǎn)生水力振動(dòng)的原因是水力不平衡，空氣中的水汽腐蝕機(jī)械設(shè)備，卡門渦流導(dǎo)。電磁振動(dòng)故障是定轉(zhuǎn)子的間隙不均勻所致，然而，相應(yīng)的定轉(zhuǎn)子磁場軸線并沒有重合，導(dǎo)致其勵(lì)磁繞組間出現(xiàn)一系列的短路情況。這樣就會(huì)直接引起定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙磁通量嚴(yán)重不均勻，最終發(fā)生電磁振動(dòng)故障。

2 提高水力發(fā)電機(jī)組監(jiān)測方法與故障處理

2.1 加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行的穩(wěn)定性監(jiān)測

針對軸系運(yùn)行的復(fù)雜性，水力發(fā)電機(jī)組管理人員應(yīng)加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行穩(wěn)定性的檢測。軸系運(yùn)行的復(fù)雜性決定了管理人員必須要具備極強(qiáng)的專業(yè)素質(zhì)才能夠在問題出現(xiàn)前及時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而避免軸系運(yùn)行的各種周期運(yùn)動(dòng)影響水力發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行。除了對軸系運(yùn)行進(jìn)行專業(yè)化的監(jiān)測外，相關(guān)企業(yè)還聘請研究水力發(fā)電機(jī)組的專家針對軸系運(yùn)行產(chǎn)生的不利影響給出尖端的解決方法，使檢測結(jié)果接近水力發(fā)電機(jī)組的真實(shí)運(yùn)行狀況。針對發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性預(yù)測，還可以設(shè)置相應(yīng)的軸系運(yùn)行試驗(yàn)點(diǎn)，設(shè)置分析軸系運(yùn)行的設(shè)備，開展軸系運(yùn)行對水力發(fā)電機(jī)組影響的工作實(shí)驗(yàn)，這些措施都會(huì)在一定程度上提高水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性監(jiān)測水平。

2.2 通過后臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)完善監(jiān)測

針對傳統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢測方法存在的弊端，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該采取具體的對應(yīng)措施，先想到的就是完善監(jiān)測方法來規(guī)避機(jī)械設(shè)備受到損耗情況的發(fā)生。完善的監(jiān)測系統(tǒng)也會(huì)幫助提高監(jiān)測質(zhì)量。后臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)由數(shù)據(jù)服務(wù)器、工程師站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和上位機(jī)軟件組成，高效的監(jiān)測系統(tǒng)除了在布置振動(dòng)、擺度、軸向位移、壓力脈動(dòng)、氣隙磁通量、發(fā)電機(jī)局放檢測、機(jī)組工況等常規(guī)檢測點(diǎn)外，還增加了對定子溫度、定子線棒端部振動(dòng)、大軸補(bǔ)氣量、水輪機(jī)氣蝕、現(xiàn)場環(huán)境噪聲等監(jiān)測，通過完善后臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)得到有可參考性的監(jiān)測數(shù)據(jù)，之后再通過得到的數(shù)據(jù)資料在傳統(tǒng)的監(jiān)測方法中評(píng)估，將2種監(jiān)測方法更可靠地運(yùn)用在水電發(fā)電機(jī)組的穩(wěn)定性監(jiān)測中，在一定程度上避免機(jī)械設(shè)備發(fā)生故障，同時(shí)，故障發(fā)生前也會(huì)有具體的數(shù)據(jù)預(yù)警。

2.3 水力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障處理

要想有效處理水力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障，就要先判斷水力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)故障的原因，這需要具備高水平的技術(shù)人員來完成，技術(shù)人員可以直接從多個(gè)方面和角度對水力發(fā)電組故障進(jìn)行試驗(yàn)和分析。由于發(fā)電機(jī)組中含有多個(gè)導(dǎo)軸系，在其運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軸承里存在許多問題，這些問題都是一些細(xì)微的、不易被察覺的損害。因此，技術(shù)人員要嚴(yán)密檢查發(fā)電機(jī)組中的各個(gè)零部件，而且要按時(shí)檢查，對檢查工作不可懶散懈怠。除了對已發(fā)生的故障有正確且完整的解決措施之外，相關(guān)企業(yè)還應(yīng)該在預(yù)防發(fā)電機(jī)組發(fā)生振動(dòng)故障方面采取一些措施，而且企業(yè)技術(shù)員工要仔細(xì)檢查發(fā)電機(jī)組的裝置是否存在安全隱患，同時(shí)，對機(jī)架做好穩(wěn)定性檢查，嚴(yán)格檢查內(nèi)部的固定性問題，一旦發(fā)現(xiàn)存在安全隱患，應(yīng)該及時(shí)采取補(bǔ)救措施。另外，軸承方面也要進(jìn)行定期的檢修。在實(shí)際工作中，企業(yè)技術(shù)人員要采取改變運(yùn)行條件的方法盡可能避免水力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。除了以上措施之外，企業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該積極思考更高效的解決故障的方法。

3 結(jié)束語

近年來，我國的水電發(fā)展不斷加快，已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，同時(shí)，我國水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的質(zhì)量也一直不斷提高。雖然有這些成就，但是，我國水力電氣行業(yè)依然面臨運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測過程中的各種技術(shù)與設(shè)備問題。這就需要企業(yè)加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)組軸系運(yùn)行的穩(wěn)定性監(jiān)測，完善水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測方法，加強(qiáng)對水力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障處理等。只有這一系列合理的預(yù)防和管理措施規(guī)范化、制度化，才能促進(jìn)我國水力電氣在未來發(fā)展過程中更上一層樓。我們也有理由相信，我國水力電氣行業(yè)會(huì)一直促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人們的生活水平。

［1］謝輝，王玉亮.關(guān)于水力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性監(jiān)測與故障探究［J］.城市建設(shè)理論研究，2015（21）.

［2］彭立.水力發(fā)電機(jī)組故障預(yù)測及維護(hù)探討［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（32）：125.

〔編輯：白潔〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.13.107

2095-6835（2017）13-0107-02