摘要：在我国电力企业不断发展的过程中，为了进一步提高相关企业的经济效益，提高市场竞争力，可以采取以下措施：一是降低设备维修成本；二是进一步提高设备运行的可靠性和稳定性。为保证水电机组平稳平稳运行，我国传统的方式是实行计划维修制度，虽然取得了一些成效，但仍存在以下不足：一是缺乏针对性；二是维修过于盲目；第三，该方法不能提前预防设备故障，因此不能满足当前水电机组的需求。这种情况下，有一个新的维护模式即状态维护，该方法有较强针对性，先进的设备检测技术和设备的应用谨慎监测诊断系统设备运行状态分析，从而尽快发现问题，及时采取适当的策略来解决，不仅大大降低了维护成本，而且还提高维修工作的效率，确保设备的安全运行，避免相关安全事故的发生。
关键词：水电机组；状态监测；故障诊断
一、水电机组状态监测与故障诊断技术现状
1、水电机组状态监测技术现状
（1）机组振动稳定性监测技术。水电机组振动稳定性监测技术包含多种不同的参数，如水压脉动、主轴摆度、机组结构振动等。其中，当前水轮发电机组振动稳定性监测的基本原理如图1所示。监测分析系统、振动传感器共同构成振动监测系统。表征机组振动状态的不同非电量特征参数，通过传感器收集并转化成为电量信号，以便监测系统进行有效运用。监测分析系统共包括3种功能，即数据分析功能、数据存储功能、数据采集功能，能比较全面地获取振动信息，如振动趋势、轴心轨迹、振动波形、相位等，便于故障分析。
图1 振动监测原理
（2）发电机气隙和磁场强度监测技术。到目前为止，通过运用配套前置器、平板电容式传感器，利用计算机采集、储存、输出数据，便能测量出水轮发电机的磁场强度和气隙。电容式位移传感器的工作原理是通过对被测表面和传感器平板二者之间等效电容的的变化程度，对2个平面之间的距离进行有效反映。由于传感器属于平板形式，在定子转子之间安装传感器比较合适。其中，美国Vibrosys公司生产的气隙监测传感器比较具有代表性，包括空气气隙传感器VM5.0（图2a）和磁场强度传感器MFM-100（图2b）。
图2 气隙监测传感器
将发电机的结构参数作为主要依据，配置水轮发电机气隙传感器监测数量。当直径＞7.5m时，宜配置8个传感器（图3），当直径＜7.5m时，宜配置4个传感器。如果发电机转子机组的高度较高时，宜在定子上部配置4个传感器，定子下部配置8个传感器。其中，应沿着周向对测点进行均匀配置。例如在均匀配置4个传感器测点时，测点位置应分别选择+X，+Y，-X，-Y方位。
图3 气隙测点配置示意
2、水电机组故障诊断技术现状
最近几年，我国对水电机组故障诊断技术的关注越来越高，对其进行了深入的研究，已获得不少研究成果，但仍不能满足实际生产需求。很多水电机组故障诊断系统并未进行深入研究，仅仅进行了初步尝试。当前已有的故障诊断系统实用功能不强。水电机组故障诊断，国外发达国家开展的时间较早。例如，英国伦敦电力局研发出的HydroX系统，能在St.Lawrence水电站运用，具有70种故障诊断模式，故障诊断功能较好。
二、水电机组状态监测技术相关分析
1、空化监测技术
最近几年，我国运用加速度传感器、超声波对空化监测技术进行了多次试探性研究，并积累了一些数据，当前空化监测技术仍存在很多不足之处，监测数据只能够作为参考，尚不能对机组检修、空化诊断提供可靠的依据。因受水轮机结构的影响，安装固定空化监测设备装置的难度较大。迄今为止，关于空化监测，国内外的研究成果还比较少，尚未研发出较为健全、完善的产品。为有效改进空化监测技术，要合理选择、配置监测传感器，同时选用有效的空化监测方法。
2、水电机组振动稳定性监测技术
关于水轮发电机组振动稳定性监测的研究和运用，通过深入研究不难发现，摆度监测技术已经比较完善，但水电机组振动稳定性监测技术还存在不少问题。我国制定的水电机组振动监测技术，主要运用低频振动速度传感器，它的低频响应特性较好，且便于安装和运用，但当发生比较大的突变情况时，低频速度传感器会发生不正常的输出信号。
3、气隙与磁场强度监测技术
与发达国家相比，我国水轮发电机气隙监测技术还比较落后，运用水平有待提高。今后必须深入研究气隙与磁场强度监测技术，包括对问题磁极位置进行有效判定、偏心诊断气隙监测数据、找出发电机潜在故障问题等。
4、水轮机效率监测技术
实时监测、评估水轮发电机组能量指标，必须要有效测量水电机组的流量，这项工作的难度非常高。最近几年，规则管道成功运用了超声波测流技术，使水轮机效率监测技术的产生成为可能。但考虑到水轮机的特殊流道条件，必须要进一步提高水轮机特殊流道的稳定性和测量精度。
5、局放监测技术
最近几年，我国部分水电厂安装了局放监测设备，在设备使用过程中，要想对局放信号进行准确监测，难度还是非常大。只有有效解决局放监测中的抗干扰问题，才能获得较好的监测效果。当前的监测结果，并不能作为检修工作的重要依据，只能作为一大参考。因此当前亟待解决的问题，是提高水轮发电机组局放监测的抗干扰能力，在众多局部监测信号中能对局放信号进行正确识别和分离。为解决以上问题，美国研发出一种事件识别软件，对噪声进行有效分离，日本研发出一种时差法定时噪声分离技术，我国尚未提出有效解决对策。
6、故障诊断技术
迄今为止，关于水电机组故障自动诊断系统，我国水电机组并未对其进行成功运用，虽然具有很多关于故障诊断方法的研究，但应用系统的开发不多，仅对水电机组故障诊断系统的运用进行了初步尝试。同时国外发达国家对水电机组故障诊断系统的研究也不多，因此我国应对故障机理、诊断模型、信号处理、监测技术等进行更为深入的研究，推进水电机组故障诊断技术。
7、主变油气监测技术
当前我国所使用的大多数变压器油气监测主流产品，均具有一定的WEB（WorldWideWeb，万维网）发布功能和组网功能，可以对含气量的变化趋势进行更好的反映，但离线测量和在线测量之间的偏差比较大，需要提高油气监测设备的精度。
结束语
总之，为了更好地提高水电机组运行的稳定和安全，确保社会效益和经济效益，应不断提高水电状态检测和故障诊断技术，保证水轮机的稳定性每个设备可以运行，及时监测其隐藏的故障问题，并采取适当的措施来解决它。具有深远的现实意义。
参考文献：
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[2]刘小云.水电机组状态监测与故障诊断系统[J].设备管理与维修，2017（10）：65-66.
[3]吴家乐，肖东来.浅谈水电站机组在线监测与故障诊断系统应用[J].水电厂自动化，2017（3）.
论文作者:王远
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/3/26
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