「水力发电机」的检修及维护的路径分析

创业 2024-11-13 00:01 福建

水力发电是一种环境友好的发电方式，作为水力发电的核心设备，水力发电机的检修及维护工作影响发电质量和效率，是水力发电工作者研究的重点内容。

1、水力发电机检修及维护的现状

水力发电机是水力发电站的核心设备，借助水位落差原理，将水能转换为机械能，并最终转化为电能并通过输电线路完成电能输送。

水力发电机一旦出现故障或非正常运转，将直接降低发电效率，造成设备损毁、安全事故等重大问题。随着水力发电量的日益增加，水力发电机的负荷显著增强。

定期检修是按照既定的检修计划，固定周期对发电机的相关部件、运行状况进行检修的方式。这种方式具有滞后性，许多隐患问题不能被及时发现，很可能由于故障问题不在检修周内而被忽略。

采取临时维护和事后修理的办法也将进一步增加设备故障带来的影响。同时，定期检修的计划性要求其无论状态是否存在问题，必须采取检修维护措施，将会增加经济成本，并造成机器的额外损伤。

2、水力发电机检修及维护的优化路径

2.1 以状态检修为主要手段，提升检修效率

水力发电机的运行是一个持续的过程，任一部件的异常都会对设备整体造成直接影响。因此针对水力发电机的检修工作应保持连贯性，科学制定检修策略。

由计划检修走向状态检修并不是对计划检修的完全否定，而是指应当在状态检修的基础上，针对计划检修进行适当的调整和优化，减少非必要设备大修，达到检修维护效率最大化，调节发电市场的供需关系。

2.2 优化人员结构，建设检修维护主力队伍

检修人员执行检修计划并完成相应作业，因此检修队伍的人员素质及队伍结构十分重要。检修人员针对事故发生后的问题进行处理，解决问题具有针对性，与此同时造成人员机动性、灵活性不足的问题也比较明显。

那么在状态检修的前提下，要求检修队伍的结构中具有计算机信息技术策应人员、检修主力队员以及辅助队员等，根据不同人员职责的客观需要展开周期性培训和养成，并利用包括VR技术在内的现代化信息技术进行实操训练和提升，从而全面提升人员素质。

另外要求，水力发电站实行岗位问责制，落实监管，促进检修、维护工作的开展。

2.3 发挥现代化智能系统的优势，实现实时监测

在科学规划和人员素质配备的基础上，一套以现代化智能信息技术为核心的在线监测系统建设十分关键，监测系统建设的优良直接影响监测效果。水力发电机结构复杂、工作周期长，且随着制造工艺、材料的逐步提升和变化，其工作状态、特性具备差异，因此，在建设在线监测系统时，应以注重收集水力发电机的出厂信息，历史运行信息、故障排除方案等信息进行收集，利用云计算和大数据技术，提升智能监测的全面性。

同时，利用4G单兵技术，提升发电机现场检修和指挥中心的交互能力。传统情况下故障检修及维护的指挥是基于固定的语音和视频通信设备所进行的。

但受场地和情况限制，其与现场的联通性比较差，且难以保障指挥同步，对异常状态排除不利。而4G单兵技术则有效的利用了当前的4G通信，将语音、视频和现场的视讯有机的结合起来，通过智能手机登单机设备与扁平结构的调度平台融合到一起，实现现场的声、像的实时共享，并能够建立双向的语音通信。

从而达到领导小组第一时间了解现场情况，工作人员能够明确接受指令，并实时监测指令完成情况。

2.4 水力发电机状态检修的实现方法

为了进一步明晰水力发电机的状态检修方法，本文以某水力发电站水轮发电机的智能监测系统为例进行系统阐述。　　

（1）水力发电机智能在线监测检修系统的基本思路

水力发电机的在线监测实际上是一个实时感应、提前预警的过程，通过在水力发电机各部件设置的传感器，通过无线传输通信技术与计算机网络形成虚拟互联，建立一个人机交互的智能在线监测系统。

因此，发电机状态感知是重点建设内容之一，要求系统能够采集发电机的状态参数，并且能够依据状态参数感知结果进行故障的分析和判断，通过历史信息对比，确定合理的检修方案。

当发电机处于异常状态时，监控主站应能够通过声图文等多种方式发出告警，从而判断问题或故障发生的程度。极大地减少了人为巡检的成本，实现远程监测。

（2）水力发电机智能在线监测检修系统的关键技术分析

该系统的主要目的是为了实现感知和诊断。主要包括两个方面：

一是用于智能感知的技术―多传感器融合。要求在发电机的关键位置安装智能传感器，传感器的数量及位置根据感知需求为主，并以不破坏发电机的正常运转为基础。例如为了实现对水力发电机（装机容量500MW）顶盖振动状态的感知，需要在发电机组的两个顶盖、蜗壳进口、尾水锥管处布置压力脉动传感器。所感知信号经由数据读取器及通信模块上传至故障分析模块；

二是用于故障分析的诊断技术―全息谱分解技术。对水力发电机顶盖振动情况通过传感器进行信号收集后，向上发出信号传递，并利用全息谱分解技术进行故障特征提取，建立数据模型，监控主站根据故障特征提取结果确定诊断结果，发出告警并提出解决方案。

监测主站设置数据库，提供准确判断。监测主站的数据库系统由历史数据库、专家数据库、案例数据库、基本信息数据库以及实时状态信息数据库组成。当发生振动异常时，告警信息的紧急程度以警示灯和信息提示框的方式进行显示。

根据发电机的运行状态可以分为正常状态，指示灯为绿色常亮；可疑状态，即存在发生异常的可能性，有待持续观察，指示灯为黄色闪烁；

不良状态，即水力发电机已经发生异常现象，影响正常工作，指示灯为橙色闪烁；

危机状态，水力发电机出现突发故障情况，瞬时发生，指示灯常红，并发出声音情报，要求检修人员立刻到现场进行排查处理。

通过四级报警分别实现正常监测、问题趋势、异常警报、故障跃迁的监测，根据系统中专家数据库、历史数据库、案例数据库综合制定故障排除方案，从而更有效的实现控制和故障排除。

故障的具体判断过程如下，针对水力发电机高负荷状态下顶盖振动情况进行信号收集，分别收集四个信号监测处的数据，并获得压力脉动波形。

通过改变符合对四处信号进行处理，观察处理后的波形及方差变化规律，确定负荷峰值下时频分布规律保持稳定，此时利用运用加窗平均周期图进行频谱分析后。

确定顶盖振动超标非单一高频信号引起异常。排除高频信号原因后，观察压力脉动参数比值△H/H，发现其脉动值明显超出设计的压力脉动合同保证值要求，在500～600MW处突变。

确定由于压力脉动幅值过大而造成的水轮机顶盖振动超标。

此时根据数据库确定检修方案，实施检修维护工作。

结语

水力发电机的检修和维护，影响水力发电的效率及效益。为了进一步优化水力发电机的检修维护水平，应积极促进状态检修与计划检修相结合，避免大修造成机器磨损。

培养一支综合素质高、设备配置精良的检修队伍，同时根据水电站的自身基础和监测需求，建立智能在线监测系统。

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