摘要：随着我国经济的不断发展，水力发电需求量日益加大。目前，在水力发电中，仅仅依靠巡视员检查设备的维修与保养，已经逐渐走向了无人化。但是实际还存在一些问题，在水轮机维修与故障诊断中，其主要原因是过于依赖检修人员技术，熟练维修工逐渐减少，因此，对水轮机故障进行诊断和维修进行分析具有重要意义。本文主要讲述了诊断水轮机故障的意义，对水轮机故障诊断和维修进行了分析，并提出了有效的监测规则，希望能给我国水力发电行业提供一定的参考与借鉴。
关键词：水轮机故障；诊断；维修
前言：目前，水力发电从控制所进行的自动运行、远方控制，已经逐渐做到了无人化，并且以巡视员对设备的维修保养进行每两周一次的定期检查。由于巡检中过于依赖检修人员的技术水平和熟练检修工的逐渐减少，对系统安全运行而言，要想有效地保养设备，防止设备出现故障，此过程中还存在各种不足之处。因此，对水轮机的故障及维修进行有效的分析具有重要意义，并由此产生了自动监视水电站设备日常运行状态的预防维修系统。
1.概述
目前，几乎所有的水电站都是无人操作的（即从控制站进行远程控制和自动操作），其设备的维护主要是基于检查员的定期检查（例如，每两周一次）。但是，由于巡检技术人员的减少和对巡检技术水平的长期依赖，从系统安全运行的角度出发，为了有效地防止故障的发生，有效地维护设备，上述方法还存在一些问题。在此基础上，开发了水电站设备运行状态日常自动监测的预防性维护系统，并介绍了其设计方法和现状。此外，结构构件材料质量劣化的日常监测项目还没有实施，因此本文忽略了这一点。
2.诊断水轮机故障的意义
为了保障水电站设备的正常运行，必须要有效预防水轮机故障，因为水轮机一旦出现故障就会影响到人们的正常生活，使水电站无法进行正常供电。因此诊断水轮机故障意义，主要表现为3个方面：
2.1提高了经济性
只有有效预防水轮机故障，才能对发生的事故，及时处理并采取相应的解决措施，从而增强设备运转效率，缩短水轮机停机时间，不仅可以优化对水轮机故障的维修费用，还可以减少不必要的维修，大大节省了水电站的经济费用。
2.2提升技术性能
目前，熟练检修工已经逐渐减少，诊断故障可以减少对熟练检修工的需求，采取故障诊断的最大作用，不仅可以集中熟练检修工所具备的技术，还可以凭直观判断，使对水轮机故障的诊断朝着定量分析方面发展。
2.3提高质量的可靠性
为了防止产生突发事故，就要有效诊断水轮机故障，以此来提高可靠性，并且可以对突发事故，采取相应的有效措施，从而提高安全性。
3.系统构成
各发电站内的个别监视装置，通过传送装置调制解调器连接起来和控制所里的集中监视装置是目前水电站预防维修系统构成的大体。而主局分为人机对话部和CPU部两部分，同样分局也分为进行运算处理CPU部及键盘和测定状态置的传感器部以及CRT等人机对话等三部分。
4.水轮机故障的诊断和维修分析
对于过去10a水电站，据相关权威机构统计发现，水轮机与大部分设备出现的故障都有关，而油压装置和水轮机本体以及及排水的装置是水轮机发生频率最多的位置，通过对水轮机故障的有效分析，水轮机导叶周围的封水装置以及自身导叶等各种油压装置中供油设备，其发生故障的因素是多方面的，制造不良、保养不良、实施不良等，但是大多数还是自然裂化故障。
要事先预测水轮机故障，并以预防维修作为主要目的，并需要对水轮机的振动和温度等状态进行日常监视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要可采用以下两种主要方法，来进行对水轮机故障的有效预防：
（1）对过去每月或每日最高值进行分析，之后查找出变化趋势，并预测会超过给定限值的时间；
（2）从分析数据变化中，找到存在的异常征兆。
5.监测规则
预防性维护的一个重要目的是通过对温度、振动和其他状态位置的日常监测，提前预测事故。主要有两种方法，一种是从已留出的每日或每月最大值中找出趋势，从数据的变化中发现异常迹象。另一种方法是从上述数据中预测它何时会超过给定的限制。为了有效地实施这些方法，主要可以从以下6个方面入手：
5.1水轮机轴承温度
随着转动部件以及冷却油温、室温、水温、水量和轴承本身是否正常等条件变化，水轮机温度也会随之变化。从水轮机轴承维护观点出发，把冷却室温、水温、水置等条件，将轴承温度修正到同一水平下，并对其进行监视。在稳定运行状态下，要满足这一条件是比较容易的，但是在过渡过程状态下比较难。比如润滑油和轴承会在起到时从冷态变暖，这一期间的热量变化，直到产生散发热量和热量平衡之前，会呈线性滞后状态，并具有一定时间常数。因此，目前实施两种处理方法，不考虑线性滞后处理方式或在限定条件下做线性滞后处理，按时间变化率处理，但是作为监视对象，无论在哪种场合，都要同时监视轴承温度的时间变化率和换算值以及测定值。
轴承故障发生之前，实际情况表明，多数会存在温度变化率异常，在机组起动时，运行条件包括机组转速的上升率和轴承油槽内油温的均匀度会控制轴承温度时间的变化率。从而使轴承温度会在油槽混进水的情况下，反而会短时下。
5.2水轮机振动
振动计或加速度计需要在水轮机轴承座处进行设置，作为监视对象，分析测定振动或加速度频率、总幅值等结果，特别在监视过程中，在总幅值反映不出来的情况下，利用频率分析怯，可检测出微小的异常征候，对进行严密的维修管理很有用，并加以判定分析原因。水轮机轴承等处除在转动等部分异常时振动水平发生变化外，还会在水轮机负荷状态以及起动和停机时发生不同变化，所以，要根据各种不同的状态设定警报限值，通常而言，初值的设定就是开始运转之初的实测值。尤其是在起动时，需要特别监视，因为其振幅大比较容易发生异常。
5.3水轮机室内噪音
噪音的频率成份与振动成份相同，都是机器内的振动而传送出来的，因此，为了可以早期发现异常，就需要监视和分析噪音的频率。基于此种想法，监视对象以噪音的顿率和总幅值的分析结果为主，在水轮机室内安装噪音计。然而，声正幅值发生的大幅度明显变化不一定在机器发生故障时，而声压水平在很多场合下，虽然在频率范围内不高，但是音调却发生了变化。与此同时，由于白噪音和优势频率有随机性，所以，就目前噪音监视而言，要想作些有益的监视比较难。
5.4压油装置
需要日常监视每次卸载时的加载次数和加载时间，以及加载时的油压和油面等，随着主机的运行状态，这些量都会随之变化，所以，在设定机组停止时和运行时的警报也要有变化，这样就可以检测出给气泵、压油泵，压力接点、油位计接点减载阀的异常。
5.5压油装置漏油
对压油装置的总测量进行监视，从减少程度判断出漏油量，并与初期值进行比较。对油槽内的测量进行观察就是对总油量的测定，而管道，要根据温度对油量进行修正，随动系统内的油不属于观察对象。从实际运用情况来看，这里铡出的并不是总油量，此方法还是能充分满足实用的。可以应用上述方法推算出总油量的变化，因为停机时，管道处的油要回油槽，所以，报警值要根据运行中和停止时的不同场合来进行整定。
结束语：
综上所述，只有采用科学合理的技术与方法，才能更好的诊断和维修水轮机故障。通过分析目前水轮机故障中存在的问题，进行更有针对性地诊断，才能保证水轮机的正常运转，预防发生事故的几率。随着软件技术故障预测运算系统和硬件技术传感器的进步和改良，不仅保障了水电站的正常运行，还推动了我国水电站的进一步发展。
参考文献：
[1]张礼达，任腊春.水电机组状态监测与故障诊断技术研究现状与发展[J].水利水电科技进展，2007，（5）.
[2]刘兴文.水轮机调节系统状态监测与故障诊断探讨[J].湖北电力，2001-02-28.
论文作者:赵彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
标签：水轮机论文; 故障论文; 水电站论文; 轴承论文; 设备论文; 装置论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第35期论文;