國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

1、國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀劉娟,潘羅平,桂中華,周葉(中國(guó)水利水電科學(xué)研究院,北京100038摘要全面介紹我國(guó)水電機(jī)組水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、軸承和輔機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題;同時(shí)對(duì)水電機(jī)組各系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀、電廠狀態(tài)檢修策略的實(shí)施現(xiàn)狀進(jìn)行了全面地總結(jié)和分析?，F(xiàn)階段,水電機(jī)組各系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)雖然在短期之內(nèi)能夠基本滿足電廠安全運(yùn)行的監(jiān)測(cè)需求,但是各系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信號(hào)、數(shù)據(jù)的精度和抗干擾水平還需進(jìn)一步提高和完善,同時(shí)為實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行的全面監(jiān)測(cè)、機(jī)組故障診斷和電廠的狀態(tài)檢修,還迫切需要對(duì)低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)、局放信號(hào)識(shí)別和抗干擾、空化空蝕監(jiān)測(cè)、故障診斷理論研究等技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行攻關(guān)和研

2、究。關(guān)鍵詞水電機(jī)組;狀態(tài)監(jiān)測(cè);狀態(tài)檢修;故障診斷中圖分類(lèi)號(hào)TM312,TP277,TK730.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B文章編號(hào)1000-3983(201002-0045-05 The Cur rent Status of On-line State Monitoring and Fault Diagnosis Technologiesfor H ydrogener ating UnitLIU Juan,PAN Luo-ping,GUI Zhong-hua,ZHOU Y e(China Institute of Water Resources and Hydropower Research,Beijing

3、100038,China Abstract:The present statues and main difficulties existed in application of monitoring technologies,which applied in turbine system,generator system,bearing system and subsidiary system of hydrogenerating unit in our country were introduced roundly in this paper.And overall analysis an

4、d generalizes on maintenance schemes practicing and fault diagnosis theories were made. At present,although monitoring technologies can meet the needs of safe operation,the precise of monitoring data and anti-interference techniques of monitoring method should be improved further. Some key technique

5、s,such as monitoring of low-frequency vibration,monitoring of cavitation, anti-interference and discriminating method of part discharge,and fault diagnosis theories,should be studied profoundly and comprehensively.Key wor ds:hydrogenerating unit;condition monitoring;condition-based maintenance;fault

6、 diagnosis1引言水電機(jī)組是水電廠的關(guān)鍵設(shè)備,運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響水電廠的安全運(yùn)行。同時(shí),隨著水輪發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大,對(duì)機(jī)組的檢修、維護(hù)、運(yùn)行、管理提出了更高的要求,實(shí)施水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況的狀態(tài)監(jiān)測(cè),對(duì)機(jī)組故障進(jìn)行及時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、分析原因,對(duì)于大中型水輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要的意義。另一方面,隨著現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù)和管理模式的不斷發(fā)展和完善,電廠的設(shè)備維修方式正在逐漸從過(guò)去的以時(shí)間為基礎(chǔ)的定期“預(yù)防性維修”向今天的以狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的“預(yù)測(cè)性維修”方式過(guò)渡,正逐漸向著無(wú)人值班,少人值守的管理模式發(fā)展1,2。實(shí)施水電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷,在此基礎(chǔ)上對(duì)水電機(jī)組實(shí)施“狀態(tài)檢修”已成

7、為水電機(jī)組運(yùn)行保障技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。三峽總公司為適應(yīng)現(xiàn)代化電廠運(yùn)行管理、檢修技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),同時(shí)也為滿足流域、梯級(jí)開(kāi)發(fā)的發(fā)展需求,計(jì)劃建立一個(gè)具有國(guó)際領(lǐng)先水平的、全面的、可擴(kuò)展性的大型水電機(jī)組遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和故障診斷中心,為實(shí)現(xiàn)電廠的狀態(tài)檢修策略提供科學(xué)、全面、及時(shí)的技術(shù)支持和依據(jù)。為此,針對(duì)國(guó)內(nèi)大中型水電廠(三峽電廠、葛洲壩電廠、二灘電廠、廣蓄電廠等水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷和狀態(tài)檢修技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,開(kāi)展了廣泛、系統(tǒng)的文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地考察。本文以此次文獻(xiàn)調(diào)研和實(shí)地考察結(jié)果為主要依據(jù),對(duì)我國(guó)水電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景進(jìn)行了全面分析和總結(jié),以便為我國(guó)電廠狀態(tài)檢修工作的全面實(shí)施

8、提供有力的技術(shù)支持和理論依據(jù)。2國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的研究,起源于二十世紀(jì)60年代,由航天、軍事工業(yè)的需要而發(fā)展起來(lái)的,二十世紀(jì)70、80年代逐步完善并開(kāi)始應(yīng)用,到了二十世紀(jì)90年代,狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在石油、化工、交通、電力、冶金、航空、核工業(yè)、能源等領(lǐng)域逐步跨入了實(shí)用化時(shí)代。近十幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外已有大量的生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)針對(duì)水電機(jī)組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)開(kāi)展了相關(guān)研究,并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品成功應(yīng)用于電廠。從已開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)看,普遍具有較好的分析功能,但很多還沒(méi)有診斷功能,且監(jiān)測(cè)對(duì)象大都僅局限于機(jī)組某方面的或某部分,沒(méi)有一個(gè)是針對(duì)機(jī)組的全狀態(tài)監(jiān)

9、測(cè),更沒(méi)有形成多個(gè)區(qū)域多臺(tái)機(jī)組的監(jiān)測(cè)診斷的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)出現(xiàn)。建廠時(shí)間越晚的一些現(xiàn)代化、大型電廠,如三峽電廠、葛洲壩電廠等,其機(jī)組設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更為全面、應(yīng)用效率更高、管理也更為科學(xué);但是大多數(shù)早期建立的電廠,在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的應(yīng)用和管理方面還存在很大完善空間。總體而言,國(guó)內(nèi)水電機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)的研究及應(yīng)用狀況存在以下幾個(gè)特點(diǎn):(1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品的研制取得了一定的進(jìn)展,從過(guò)去的單一的振動(dòng)、擺度監(jiān)測(cè)發(fā)展到現(xiàn)在振動(dòng)、擺度、壓力、溫度、氣隙與磁場(chǎng)強(qiáng)度、局放、油氣等多種項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)。(2水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定性(包括振動(dòng)、擺度和壓力脈動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)基本成熟;已能對(duì)氣隙、局放、油氣等進(jìn)行初步監(jiān)測(cè),但監(jiān)測(cè)技術(shù)還

10、有待進(jìn)一步完善。例如,如何降低局放監(jiān)測(cè)中的噪聲干擾;水輪發(fā)電機(jī)組低頻振動(dòng)、空化空蝕、關(guān)鍵部件應(yīng)力與裂紋、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組溫度在線監(jiān)測(cè)等還是國(guó)內(nèi)外尚未解決的技術(shù)難題。(3專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是水輪發(fā)電機(jī)組故障診斷技術(shù)研究的熱點(diǎn),但多年停留在方法的匯合、算法的改進(jìn)上,始終未能成功地給出工程性的實(shí)用產(chǎn)品。相對(duì)來(lái)說(shuō)專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用較神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要好,有一些初級(jí)不太成熟的故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)投入了試用。(4國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有出現(xiàn)一個(gè)多區(qū)域多機(jī)組的監(jiān)測(cè)、診斷、管理、維修一體化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?，F(xiàn)有水電機(jī)組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的分析功能還不夠強(qiáng)大;個(gè)別采用專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)提供了初級(jí)故障診斷功能,但缺乏來(lái)自故障機(jī)理的深層次的理論和技

11、術(shù)支持,且缺少大量寶貴的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際診斷經(jīng)驗(yàn),與工程實(shí)際應(yīng)用存在較大差距;狀態(tài)檢修功能幾近空白。2.1水輪機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀為保證電廠的高效和安全運(yùn)行,電廠主要應(yīng)從兩個(gè)方面對(duì)水輪機(jī)系統(tǒng)相關(guān)物理量和參數(shù)展開(kāi)狀態(tài)監(jiān)測(cè):(1水輪機(jī)穩(wěn)定性方面:主要包括主軸擺度,機(jī)組結(jié)構(gòu)振動(dòng)、水壓力脈動(dòng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。(2水輪機(jī)狀態(tài)方面:包括水輪機(jī)能量效率、水輪機(jī)空化與泥沙磨損狀態(tài)、水輪機(jī)主要部件的應(yīng)力與裂紋的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。穩(wěn)定性監(jiān)測(cè):目前,水輪機(jī)穩(wěn)定性的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)比較成熟,主要應(yīng)用的傳感器有位移傳感器、低頻振動(dòng)傳感器、壓力傳感器等,所用傳感器都可以在后續(xù)安裝。其中擺度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用相對(duì)成熟;低頻振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)方面

12、,由于傳統(tǒng)慣性式低頻振動(dòng)傳感器其輸出信號(hào)信噪比低的固有缺陷,低頻振動(dòng)測(cè)量在負(fù)荷變化時(shí)還存在測(cè)不準(zhǔn)的問(wèn)題;測(cè)量壓力脈動(dòng)通常采用壓力傳感器,要求所選用的壓力傳感器具有良好的動(dòng)態(tài)特性。但目前壓力傳感器的安裝存在較大的問(wèn)題,通常經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的取壓管路后安裝,使壓力脈動(dòng)有所衰減或管路共振,給測(cè)量帶來(lái)較大的誤差。應(yīng)用比較廣泛、成熟的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要有華科同安TN8000、華水機(jī)HJS系統(tǒng)、Vibro-Meter VM600振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、創(chuàng)為實(shí)S8000監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、以及一些國(guó)外機(jī)組自帶(瑞士Vibro-Meter系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。水輪機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè):能量效率監(jiān)測(cè)已有研究,主要對(duì)機(jī)組過(guò)流量、工作水頭、有功功率、接力器

13、行程、無(wú)功功率、蝸殼進(jìn)出口斷面壓力等參數(shù)進(jìn)行采集測(cè)量,除流量外,其他參數(shù)在大中型水電廠已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)采集,數(shù)據(jù)具有較高的精確度。主要傳感器有功率變送器、差壓傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等。國(guó)內(nèi)水電廠的效率監(jiān)測(cè)已初步實(shí)現(xiàn),但需要在實(shí)用性和精確性上做進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和完善。近年來(lái),超聲波測(cè)流技術(shù)在水輪機(jī)流量的監(jiān)測(cè)方面已有應(yīng)用,但在測(cè)量精度和穩(wěn)定性方面有待提高,應(yīng)加強(qiáng)流量在線監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)的研究。目前水輪機(jī)空化、泥沙磨損、水輪機(jī)主要部件的應(yīng)力與裂紋監(jiān)測(cè)技術(shù)尚屬空白,有待進(jìn)一步研究?？栈瘴g振動(dòng)屬于高頻振動(dòng),振動(dòng)源不好判斷,位置不好確定。同時(shí)沒(méi)有特別明顯的頻段能夠決定是否存在空化及其嚴(yán)重程度;由于水輪機(jī)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題

14、,空化監(jiān)測(cè)設(shè)備裝置的安裝固定也非常困難,目前國(guó)內(nèi)空化監(jiān)測(cè)的研究還不多,也沒(méi)有比較成熟的產(chǎn)品可以直接加以利用。需要從空化監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)傳感器選擇及布置等方面對(duì)空化監(jiān)測(cè)進(jìn)行研究。近年來(lái),葛洲壩電站利用超聲波和加速度傳感器對(duì)空化監(jiān)測(cè)進(jìn)行了試探性地研究,積累了一些數(shù)據(jù),但目前技術(shù)不太成熟,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)參考價(jià)值不大。由于受到監(jiān)測(cè)手段和監(jiān)測(cè)方法的限制,國(guó)內(nèi)外對(duì)水輪機(jī)關(guān)鍵部件疲勞裂紋的監(jiān)測(cè),還停留在根據(jù)機(jī)組異常振動(dòng)停機(jī)觀察的隨機(jī)察看階段,還沒(méi)有相對(duì)比較完善的監(jiān)測(cè)技術(shù)。因此,分析水輪機(jī)關(guān)鍵部位裂紋產(chǎn)生原因和特征信號(hào)表征,并對(duì)易產(chǎn)生裂紋部位的應(yīng)力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),及時(shí)處理轉(zhuǎn)輪缺陷、消除事故隱患,也是下一步需要進(jìn)行研究的

15、技術(shù)難點(diǎn)之一。2.2發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀發(fā)電機(jī)系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括:發(fā)電機(jī)定子振動(dòng)、發(fā)電機(jī)定子線棒振動(dòng)、發(fā)電機(jī)空氣氣隙與磁場(chǎng)強(qiáng)度、絕緣與局部放電參數(shù)、定子線棒溫度、定子鐵芯溫度、轉(zhuǎn)子磁極溫度、轉(zhuǎn)子線棒溫度。發(fā)電機(jī)定子振動(dòng)和定子線棒振動(dòng)監(jiān)測(cè)與水輪機(jī)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)同屬主機(jī)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,相關(guān)物理參數(shù)和信號(hào)的監(jiān)測(cè)手段和方法相同,監(jiān)測(cè)技術(shù)相對(duì)比較成熟。發(fā)電機(jī)空氣氣隙與磁場(chǎng)強(qiáng)度、絕緣與局部放電參數(shù)的監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外已有研究,相關(guān)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品在我國(guó)水電機(jī)組中也有所應(yīng)用。我國(guó)一般都是在機(jī)組安裝調(diào)整過(guò)程中,用塞尺對(duì)氣隙作定點(diǎn)靜態(tài)測(cè)量,而對(duì)運(yùn)行中發(fā)電機(jī)的氣隙監(jiān)測(cè)還很少,三峽(加拿大VibroSystM系統(tǒng)、葛洲壩(H

16、OMIS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成、巖灘等少數(shù)幾個(gè)電站配置了氣隙監(jiān)測(cè)裝置,目前國(guó)內(nèi)在氣隙監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用方面還相對(duì)落后,如何根據(jù)氣隙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行氣隙偏心診斷,判定問(wèn)題磁極位置,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)潛在故障,還需要進(jìn)行更深層次地研究。局部放電的測(cè)量通常選用一個(gè)窄頻帶裝置測(cè)量放電頻率,其范圍在幾千赫茲至幾兆赫茲之間,如絕緣有空隙或裂紋,則放電電壓脈動(dòng)幅值較大、頻率較高。目前采用的傳感器主要有電容傳感器、電流傳感器,及定子槽藕合器等。發(fā)電機(jī)內(nèi)部局部放電信號(hào)通過(guò)兩條途徑傳播到發(fā)電機(jī)外:發(fā)電機(jī)出線;發(fā)電機(jī)繞組中性點(diǎn)接地線。從這兩條途徑檢測(cè)到的局部放電信號(hào)都受到外部電磁干擾的影響,如何消除外部的電磁干擾,這是當(dāng)前發(fā)電機(jī)局部放電在線

17、監(jiān)測(cè)面臨的一大難題3。如安裝在廣蓄電廠的IRIS局放監(jiān)測(cè)設(shè)備,就在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題,核心問(wèn)題是不能確定測(cè)到的信號(hào)是否為局放信號(hào),如果局放監(jiān)測(cè)中抗干擾問(wèn)題不能得到解決,局放監(jiān)測(cè)就不能取得很好的效果,監(jiān)測(cè)到的結(jié)果就只能作為檢修工作中的參考,而不能作為依據(jù)。三峽部分機(jī)組上安裝了瑞士PDT ech公司MI M XXTM局放在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,對(duì)定子線圈的局放進(jìn)行了在線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的泄漏電流的監(jiān)測(cè),并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對(duì)采集的波形型態(tài)進(jìn)行分析,才能確定設(shè)備局放的狀態(tài),系統(tǒng)分析功能較弱,對(duì)分析人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高。如何提高水輪發(fā)電機(jī)組局放監(jiān)測(cè)的抗干擾能力,以及從大量局放監(jiān)測(cè)

18、信號(hào)中正確識(shí)別、分離局放信號(hào)、定位局放信號(hào)是一個(gè)急需解決的技術(shù)難題,需要進(jìn)行深入地研究。從目前應(yīng)用情況看,局放監(jiān)測(cè)信號(hào)的抗干擾和信噪分離等相關(guān)技術(shù)還需進(jìn)一步研究。定子線棒溫度、定子鐵芯溫度的在線監(jiān)測(cè)多已預(yù)埋傳感器,可接監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度監(jiān)測(cè),一種方法是采用埋入測(cè)溫電阻,則需裝設(shè)很多小碳刷將信號(hào)引出,給發(fā)電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)隱患,且工藝上實(shí)現(xiàn)也很困難;另一種方法是利用勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓的關(guān)系求出轉(zhuǎn)子線圈電阻,計(jì)算轉(zhuǎn)子溫度。但這種間接方法所獲得的是線圈的平均溫度,而且由于運(yùn)行表盤(pán)的表計(jì)及其附件的精度等級(jí)較低,表盤(pán)刻度單位較大,結(jié)果誤差也較大。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),但都很難做到多點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測(cè),抗干擾能

19、力較差。目前,監(jiān)測(cè)大型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度的直接測(cè)試手段尚在研究之中,國(guó)外曾報(bào)道過(guò)利用熒光體的光學(xué)特性測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度的研究報(bào)告,該方法的困難之處是難以找到合適的熒光物質(zhì)4。2.3軸承系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀隨著我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展,大型機(jī)組的投產(chǎn),各種容量機(jī)組數(shù)量增多,軸承運(yùn)行狀態(tài)及故障,特別是推力軸承的運(yùn)行故障,對(duì)水電機(jī)組的安全穩(wěn)定性運(yùn)行影響越來(lái)越大。我國(guó)近年建成投運(yùn)的大型水電廠的大型水電機(jī)組都曾發(fā)生過(guò)推力軸承瓦面溫度升高,瓦面磨損的故障現(xiàn)象(含彈性金屬塑料瓦,直接影響到機(jī)組的可靠運(yùn)行5。軸承系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括:推力軸承、上導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承、水導(dǎo)的軸承瓦溫、油槽油溫、冷卻水量、進(jìn)出口水溫、

20、推力負(fù)荷、油位、油混水等。上述大部分監(jiān)測(cè)量可從監(jiān)控系統(tǒng)中獲取,相應(yīng)傳感器已安裝,其中推力軸承運(yùn)行特性的狀態(tài)監(jiān)測(cè)中尚有部分監(jiān)測(cè)量需做進(jìn)一步地研究。根據(jù)推力軸承運(yùn)行特性及故障特征,通常測(cè)量的參數(shù)為:推力軸承潤(rùn)滑參數(shù),即軸瓦的油膜厚度,油膜壓力,油膜溫度(瓦溫和瓦體溫度(油溫;當(dāng)推力軸承為水冷瓦結(jié)構(gòu)時(shí),還需測(cè)量水冷瓦的能量特性;具有高壓油頂起裝置的軸瓦還需增測(cè)軸瓦油室壓力和摩擦系數(shù)。如此多的監(jiān)測(cè)參數(shù),測(cè)點(diǎn)數(shù)量相當(dāng)多,其CA A Plus測(cè)點(diǎn)布置是相當(dāng)繁雜的?，F(xiàn)在應(yīng)用的主要有以下三種方法:油膜厚度(位移傳感器的測(cè)量方法,如光干涉法、電渦流法及電容法等。油膜壓力(壓力傳感器測(cè)量方法,為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精

21、度,消除溫度對(duì)壓力傳感器輸出的影響,要對(duì)每只傳感器都做溫漂曲線,在工作溫度條件下進(jìn)行標(biāo)定根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的溫度逐一修正。另外測(cè)量一塊瓦的壓力分布,傳感器安裝在瓦上,所用的傳感器數(shù)量不少于9只。這種安裝方法對(duì)于巴氏合金瓦推力軸承沒(méi)有問(wèn)題,而對(duì)于彈性金屬塑料瓦推力軸承,要考慮測(cè)壓孔的橫向泄漏問(wèn)題。測(cè)量一套瓦的壓力分布,傳感器安裝在鏡板上,呈徑向分布,傳感器數(shù)量35只,但測(cè)試技術(shù)較復(fù)雜。溫度(溫度傳感器測(cè)量方法,測(cè)量瓦和鏡板溫度的傳感器采用靈敏度高的半導(dǎo)體溫度傳感器,也可以采用熱敏電阻,熱電偶或熱電阻。每個(gè)傳感器都要標(biāo)定,以保證測(cè)量結(jié)果的精度。測(cè)量一塊瓦的瓦面溫度分布,傳感器安裝在瓦上,所用的傳感器數(shù)量不

22、少于16只。每種測(cè)量方法都各有優(yōu)缺點(diǎn),但都存在精度不高、傳感器數(shù)量要求較多、測(cè)試技術(shù)不夠直接簡(jiǎn)便的問(wèn)題;另外溫度傳感器體積較大,與瓦體接觸不良,熱響應(yīng)速度慢,又僅憑經(jīng)驗(yàn)選擇埋設(shè)位置,測(cè)量瓦體溫度誤差較大,很難推斷出軸瓦表面的準(zhǔn)確溫度值,常引起燒瓦事故。2.4輔機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀輔機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、主變壓器、GIS等輔助系統(tǒng)。主要測(cè)點(diǎn)有空冷機(jī)組的風(fēng)溫、水溫、水量;水冷機(jī)組風(fēng)溫、冷卻器水溫、冷卻器水量、純水系統(tǒng)水溫、純水系統(tǒng)進(jìn)出口水量(線棒漏水量、純水泵故障;調(diào)速器報(bào)警、調(diào)速器正常;勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁電流;主變主油箱油溫、主變冷卻水量、水溫、進(jìn)出口水

23、壓、主變冷卻器故障;GIS的A相氣隔SF6密度異常、B相氣隔SF6密度異常、C相氣隔SF6密度異常、斷路器氣隔SF6密度過(guò)低以及主軸密封水流量等。這些參數(shù)可以從監(jiān)控系統(tǒng)中取得。電力變壓器的內(nèi)部故障主要有過(guò)熱性故障、放電性故障及絕緣受潮等多種類(lèi)型,通過(guò)對(duì)變壓器油中氣體的色譜分析,是發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的某些潛伏性故障及其發(fā)展程度的早期診斷最有效的方法。主變色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是通過(guò)在線監(jiān)測(cè)變壓器等油浸式高壓設(shè)備油中溶解的故障特征氣體的含量及其增長(zhǎng)率,并通過(guò)故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)早期預(yù)報(bào)設(shè)備故障隱患信息,避免設(shè)備事故,減少重大損失,提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。國(guó)內(nèi)采用的主變油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)品主要有Serveron

24、公司的TM8系統(tǒng)(三峽電廠、三菱絕緣油含氣量在線監(jiān)測(cè)儀C-TCG-6C(二灘、美國(guó)GE的HYDRAN201R油氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(廣蓄。這些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心是氣相色譜儀,可以檢測(cè)甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、油溫、油中水分等。具備一定的組網(wǎng)和WEB發(fā)布功能,能夠較好地反映含氣量的變化趨勢(shì),但在線測(cè)量與離線測(cè)量比較,存在較大偏差。如何提高油色譜監(jiān)測(cè)設(shè)備的精度,將是未來(lái)推行油氣在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵。2.5水電機(jī)組故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)在故障診斷技術(shù)方面的研究起步較晚,二十世紀(jì)70年代末開(kāi)始研究和嘗試應(yīng)用診斷技術(shù),二十世紀(jì)90年代開(kāi)始進(jìn)行智能化故障診斷的研究工作,研究方法集中在模糊邏輯法、故

25、障樹(shù)分析法、專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等,其中專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是應(yīng)用的熱點(diǎn)。許多監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)也開(kāi)始投入使用,但大都集中在汽輪機(jī)以及其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測(cè)與故障診斷,針對(duì)水電機(jī)組的應(yīng)用很少。這主要由于水電機(jī)組轉(zhuǎn)速低,對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行沒(méi)有給予足夠的重視,使得水電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的研究落后于其他(大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械。近年來(lái),國(guó)內(nèi)在水電機(jī)組故障診斷領(lǐng)域的研究取得了一些進(jìn)展6,7,但主要還處于理論研究階段,還沒(méi)有成功應(yīng)用的工程系統(tǒng),國(guó)內(nèi)現(xiàn)已配備的智能診斷系統(tǒng)應(yīng)用的效果并不理想,其中較好的具有可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和分析功能,絕大多數(shù)沒(méi)有到達(dá)在線自動(dòng)診斷的功能目標(biāo),不能向運(yùn)行人員和生產(chǎn)管理人

26、員提供有效的診斷結(jié)果。遠(yuǎn)不能滿足水電廠狀態(tài)檢修的實(shí)際需要,其主要原因如下:(1缺乏來(lái)自故障機(jī)理的深層次的理論和技術(shù)支持;水力機(jī)械的振動(dòng)故障復(fù)雜,除了考慮機(jī)械方面的原因外,尚需考慮流體、動(dòng)壓力以及發(fā)電機(jī)電磁力的影響,且某些故障機(jī)理及特征表現(xiàn)形式還沒(méi)有很好地被研究透徹,如泥沙磨損與空化等,增加了故障診斷的難度。(2缺乏將大量寶貴的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際診斷經(jīng)驗(yàn)有效地融入診斷的推理系統(tǒng);故障診斷是一實(shí)踐性極強(qiáng)的技術(shù),研究人員必須結(jié)合從事現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際診斷工程技術(shù)人員以及具有豐富領(lǐng)域知識(shí)的專(zhuān)家來(lái)建立盡可能接近實(shí)際的規(guī)則,并將推理機(jī)制與實(shí)際診斷思維方法、診斷信息相結(jié)合,才能建立接近人工診斷的推理系統(tǒng)機(jī)制。但多數(shù)研究人員缺乏

27、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際診斷過(guò)程和特點(diǎn)的了解。(3人工智能與專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)獲取和應(yīng)用上還存在一定的問(wèn)題;人工智能與專(zhuān)家系統(tǒng)在工程應(yīng)用方面還未達(dá)到人們期望的水平,其中問(wèn)題的癥結(jié)仍是知識(shí)獲取和知識(shí)應(yīng)用問(wèn)題,即如何很好地結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)、如何推理以及如何提高自學(xué)習(xí)能力,因此,應(yīng)加強(qiáng)專(zhuān)家系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和規(guī)則研究。3國(guó)內(nèi)水電機(jī)組檢修現(xiàn)狀及發(fā)展當(dāng)代世界各國(guó)水電站實(shí)行的設(shè)備預(yù)防性維修制度,主要有兩大體系:一是以原蘇聯(lián)為代表的、以周期結(jié)構(gòu)和修理系數(shù)等整套定額標(biāo)準(zhǔn)為主要支持的計(jì)劃預(yù)修制度;二是以歐、美國(guó)家為代表的、以日常監(jiān)測(cè)和定期檢查為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)性的維修體制。我國(guó)水電廠設(shè)備維修是設(shè)備綜合管理的基礎(chǔ)。我國(guó)水電廠是在引用原蘇聯(lián)水電廠的

28、維修制度的基礎(chǔ)上,建立并形成了具有中國(guó)特點(diǎn)的定期保養(yǎng)和修理制度,并不斷修改補(bǔ)充,到2002年SD230-87發(fā)電廠檢修規(guī)程仍是我國(guó)各水電廠設(shè)備維修的基本法規(guī)。該檢修規(guī)程仍以"預(yù)防為主、計(jì)劃?rùn)z修"和"到期必修,修必修好"為主要方針,是定期預(yù)防維修的規(guī)程,其體系仍然屬于蘇式的設(shè)備計(jì)劃預(yù)修制度。我國(guó)水電廠現(xiàn)有的擴(kuò)大性大修、大修、小修、臨檢等定期維護(hù)形式,是沿用原蘇聯(lián)計(jì)劃性維修的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)?；趪?guó)內(nèi)外設(shè)備診斷技術(shù)的迅速發(fā)展,到二十世紀(jì)90年代初,以水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)監(jiān)測(cè)和分析為主的系統(tǒng)(含離線或在線監(jiān)測(cè)在水電廠中開(kāi)始實(shí)施應(yīng)用,對(duì)運(yùn)行機(jī)組的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)和故障分析發(fā)揮了較好作用。其中葛洲壩、二灘、三門(mén)峽等電站在實(shí)施機(jī)組部分系統(tǒng)狀態(tài)檢修中的探索和初試,為我國(guó)水電站實(shí)施真正意義上的狀態(tài)檢修開(kāi)辟了良好的開(kāi)端8-10。我國(guó)水電廠實(shí)施狀態(tài)檢修,將計(jì)