水力發(fā)電機(jī)的檢修及維護(hù)的路徑范文

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摘要：根據(jù)水力發(fā)電機(jī)的檢修維護(hù)現(xiàn)狀分析，其檢修維護(hù)模式存在嚴(yán)重弊端。因此，水力發(fā)電機(jī)由定期計(jì)劃性檢修走向狀態(tài)檢修勢(shì)在必行。本文在分析水力發(fā)電機(jī)檢修及維護(hù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的優(yōu)化路徑，并以智能在線監(jiān)測(cè)檢修系統(tǒng)為例，重點(diǎn)闡述了檢修維護(hù)策略。

關(guān)鍵詞：水力發(fā)電機(jī)；檢修；維護(hù)

水力發(fā)電是一種環(huán)境友好的發(fā)電方式，廣西境內(nèi)河流眾多、徑流密集，水力發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯。而作為水力發(fā)電的核心設(shè)備，水力發(fā)電機(jī)的檢修及維護(hù)工作影響發(fā)電質(zhì)量和效率，是水力發(fā)電工作者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

1水力發(fā)電機(jī)檢修及維護(hù)的現(xiàn)狀

水力發(fā)電機(jī)是水力發(fā)電站的核心設(shè)備，借助水位落差原理，將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并最終轉(zhuǎn)化為電能并通過輸電線路完成電能輸送。水力發(fā)電機(jī)一旦出現(xiàn)故障或非正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將直接降低發(fā)電效率，造成設(shè)備損毀、安全事故等重大問題。隨著水力發(fā)電量的日益增加，水力發(fā)電機(jī)的負(fù)荷顯著增強(qiáng)。定期檢修是按照既定的檢修計(jì)劃，固定周期對(duì)發(fā)電機(jī)的相關(guān)部件、運(yùn)行狀況進(jìn)行檢修的方式。這種方式具有滯后性，許多隱患問題不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很可能由于故障問題不在檢修周內(nèi)而被忽略。采取臨時(shí)維護(hù)和事后修理的辦法也將進(jìn)一步增加設(shè)備故障帶來(lái)的影響。同時(shí)，定期檢修的計(jì)劃性要求其無(wú)論狀態(tài)是否存在問題，必須采取檢修維護(hù)措施，將會(huì)增加經(jīng)濟(jì)成本，并造成機(jī)器的額外損傷。

2水力發(fā)電機(jī)檢修及維護(hù)的優(yōu)化路徑

2.1以狀態(tài)檢修為主要手段，提升檢修效率

水力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行是一個(gè)持續(xù)的過程，任一部件的異常都會(huì)對(duì)設(shè)備整體造成直接影響。因此針對(duì)水力發(fā)電機(jī)的檢修工作應(yīng)保持連貫性，科學(xué)制定檢修策略。由計(jì)劃?rùn)z修走向狀態(tài)檢修并不是對(duì)計(jì)劃?rùn)z修的完全否定，而是指應(yīng)當(dāng)在狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)上，針對(duì)計(jì)劃?rùn)z修進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，減少非必要設(shè)備大修，達(dá)到檢修維護(hù)效率最大化，調(diào)節(jié)發(fā)電市場(chǎng)的供需關(guān)系。

2.2優(yōu)化人員結(jié)構(gòu)，建設(shè)檢修維護(hù)主力隊(duì)伍

檢修人員執(zhí)行檢修計(jì)劃并完成相應(yīng)作業(yè)，因此檢修隊(duì)伍的人員素質(zhì)及隊(duì)伍結(jié)構(gòu)十分重要。檢修人員針對(duì)事故發(fā)生后的問題進(jìn)行處理，解決問題具有針對(duì)性，與此同時(shí)造成人員機(jī)動(dòng)性、靈活性不足的問題也比較明顯。那么在狀態(tài)檢修的前提下，要求檢修隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)中具有計(jì)算機(jī)信息技術(shù)策應(yīng)人員、檢修主力隊(duì)員以及輔助隊(duì)員等，根據(jù)不同人員職責(zé)的客觀需要展開周期性培訓(xùn)和養(yǎng)成，并利用包括VR技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)代化信息技術(shù)進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練和提升，從而全面提升人員素質(zhì)。另外要求，水力發(fā)電站實(shí)行崗位問責(zé)制，落實(shí)監(jiān)管，促進(jìn)檢修、維護(hù)工作的開展。

2.3發(fā)揮現(xiàn)代化智能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

在科學(xué)規(guī)劃和人員素質(zhì)配備的基礎(chǔ)上，一套以現(xiàn)代化智能信息技術(shù)為核心的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)十分關(guān)鍵，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)良直接影響監(jiān)測(cè)效果。水力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作周期長(zhǎng)，且隨著制造工藝、材料的逐步提升和變化，其工作狀態(tài)、特性具備差異，因此，在建設(shè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)以注重收集水力發(fā)電機(jī)的出廠信息，歷史運(yùn)行信息、故障排除方案等信息進(jìn)行收集，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，提升智能監(jiān)測(cè)的全面性。同時(shí)，利用4G單兵技術(shù)，提升發(fā)電機(jī)現(xiàn)場(chǎng)檢修和指揮中心的交互能力。傳統(tǒng)情況下故障檢修及維護(hù)的指揮是基于固定的語(yǔ)音和視頻通信設(shè)備所進(jìn)行的。但受場(chǎng)地和情況限制，其與現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)通性比較差，且難以保障指揮同步，對(duì)異常狀態(tài)排除不利。而4G單兵技術(shù)則有效的利用了當(dāng)前的4G通信，將語(yǔ)音、視頻和現(xiàn)場(chǎng)的視訊有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，通過智能手機(jī)登單機(jī)設(shè)備與扁平結(jié)構(gòu)的調(diào)度平臺(tái)融合到一起，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的聲、像的實(shí)時(shí)共享，并能夠建立雙向的語(yǔ)音通信。從而達(dá)到領(lǐng)導(dǎo)小組第一時(shí)間了解現(xiàn)場(chǎng)情況，工作人員能夠明確接受指令，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指令完成情況。

2.4水力發(fā)電機(jī)狀態(tài)檢修的實(shí)現(xiàn)方法

為了進(jìn)一步明晰水力發(fā)電機(jī)的狀態(tài)檢修方法，本文以某水力發(fā)電站水輪發(fā)電機(jī)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例進(jìn)行系統(tǒng)闡述。

（1）水力發(fā)電機(jī)智能在線監(jiān)測(cè)檢修系統(tǒng)的基本思路水力發(fā)電機(jī)的在線監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一個(gè)實(shí)時(shí)感應(yīng)、提前預(yù)警的過程，通過在水力發(fā)電機(jī)各部件設(shè)置的傳感器，通過無(wú)線傳輸通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成虛擬互聯(lián)，建立一個(gè)人機(jī)交互的智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。因此，發(fā)電機(jī)狀態(tài)感知是重點(diǎn)建設(shè)內(nèi)容之一，要求系統(tǒng)能夠采集發(fā)電機(jī)的狀態(tài)參數(shù)，并且能夠依據(jù)狀態(tài)參數(shù)感知結(jié)果進(jìn)行故障的分析和判斷，通過歷史信息對(duì)比，確定合理的檢修方案。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，監(jiān)控主站應(yīng)能夠通過聲圖文等多種方式發(fā)出告警，從而判斷問題或故障發(fā)生的程度。極大的減少了人為巡檢的成本，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。

（2）水力發(fā)電機(jī)智能在線監(jiān)測(cè)檢修系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析該系統(tǒng)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)感知和診斷。主要包括兩個(gè)方面：一是用于智能感知的技術(shù)—多傳感器融合。要求在發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵位置安裝智能傳感器，傳感器的數(shù)量及位置根據(jù)感知需求為主，并以不破壞發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)為基礎(chǔ)。例如為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水力發(fā)電機(jī)（裝機(jī)容量500MW）頂蓋振動(dòng)狀態(tài)的感知，需要在發(fā)電機(jī)組的兩個(gè)頂蓋、蝸殼進(jìn)口、尾水錐管處布置壓力脈動(dòng)傳感器。所感知信號(hào)經(jīng)由數(shù)據(jù)讀取器及通信模塊上傳至故障分析模塊；二是用于故障分析的診斷技術(shù)—全息譜分解技術(shù)。對(duì)水力發(fā)電機(jī)頂蓋振動(dòng)情況通過傳感器進(jìn)行信號(hào)收集后，向上發(fā)出信號(hào)傳遞，并利用全息譜分解技術(shù)進(jìn)行故障特征提取，建立數(shù)據(jù)模型，監(jiān)控主站根據(jù)故障特征提取結(jié)果確定診斷結(jié)果，發(fā)出告警并提出解決方案。監(jiān)測(cè)主站設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)，提供準(zhǔn)確判斷。監(jiān)測(cè)主站的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)由歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、專家數(shù)據(jù)庫(kù)、案例數(shù)據(jù)庫(kù)、基本信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及實(shí)時(shí)狀態(tài)信息數(shù)據(jù)庫(kù)組成。當(dāng)發(fā)生振動(dòng)異常時(shí)，告警信息的緊急程度以警示燈和信息提示框的方式進(jìn)行顯示。根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)可以分為正常狀態(tài)，指示燈為綠色常亮；可疑狀態(tài)，即存在發(fā)生異常的可能性，有待持續(xù)觀察，指示燈為黃色閃爍；不良狀態(tài)，即水力發(fā)電機(jī)已經(jīng)發(fā)生異常現(xiàn)象，影響正常工作，指示燈為橙色閃爍；危機(jī)狀態(tài)，水力發(fā)電機(jī)出現(xiàn)突發(fā)故障情況，瞬時(shí)發(fā)生，指示燈常紅，并發(fā)出聲音情報(bào)，要求檢修人員立刻到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查處理。通過四級(jí)報(bào)警分別實(shí)現(xiàn)正常監(jiān)測(cè)、問題趨勢(shì)、異常警報(bào)、故障躍遷的監(jiān)測(cè)，根據(jù)系統(tǒng)中專家數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、案例數(shù)據(jù)庫(kù)綜合制定故障排除方案，從而更有效的實(shí)現(xiàn)控制和故障排除。

故障的具體判斷過程如下，針對(duì)水力發(fā)電機(jī)高負(fù)荷狀態(tài)下頂蓋振動(dòng)情況進(jìn)行信號(hào)收集，分別收集四個(gè)信號(hào)監(jiān)測(cè)處的數(shù)據(jù)，并獲得壓力脈動(dòng)波形。通過改變符合對(duì)四處信號(hào)進(jìn)行處理，觀察處理后的波形及方差變化規(guī)律，確定負(fù)荷峰值下時(shí)頻分布規(guī)律保持穩(wěn)定，此時(shí)利用運(yùn)用加窗平均周期圖進(jìn)行頻譜分析后。確定頂蓋振動(dòng)超標(biāo)非單一高頻信號(hào)引起異常。排除高頻信號(hào)原因后，觀察壓力脈動(dòng)參數(shù)比值△H/H，發(fā)現(xiàn)其脈動(dòng)值明顯超出設(shè)計(jì)的壓力脈動(dòng)合同保證值要求，在500～600MW處突變。確定由于壓力脈動(dòng)幅值過大而造成的水輪機(jī)頂蓋振動(dòng)超標(biāo)。此時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)確定檢修方案，實(shí)施檢修維護(hù)工作。

結(jié)語(yǔ)

水力發(fā)電機(jī)的檢修和維護(hù)，影響水力發(fā)電的效率及效益。為了進(jìn)一步優(yōu)化水力發(fā)電機(jī)的檢修維護(hù)水平，應(yīng)積極促進(jìn)狀態(tài)檢修與計(jì)劃?rùn)z修相結(jié)合，避免大修造成機(jī)器磨損。培養(yǎng)一支綜合素質(zhì)高、設(shè)備配置精良的檢修隊(duì)伍，同時(shí)根據(jù)水電站的自身基礎(chǔ)和監(jiān)測(cè)需求，建立智能在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫東嶺.淺析水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)的檢修與維護(hù)[J].水能經(jīng)濟(jì)，2016（7）:40.

作者：俸國(guó)健 單位：廣西壯族自治區(qū)青獅潭水力發(fā)電廠