水电机组故障诊断分析论文

2022-04-27

【摘要】传统的水电机组以“计划检修”的方式为主，这种传统的检修方式工作效率低，缺乏灵活性，难以保证水电机组的正常运行。状态监测是一种“预测性维修”模式，这种监测技术能有效地增加设备运行的可靠性，提高检修的效率。本文就水电机组状态监测技术的现状和发展趋势展开了论述。下面小编整理了一些《水电机组故障诊断分析论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

水电机组故障诊断分析论文篇1：

水电机组状态监测和故障诊断技术现状

摘要：通过对水电机组的运作情况监测，发现一旦产生故障，应加大诊断维修力度，保证水电机组的使用年限，以防止水电厂造成严重的损失。伴随科学技术的进步，水电机组状态监测技术，朝着智能化和自动化的方向发展，使故障维修更高效。文章将分析水电机组状态监测和故障诊断技术的现状，希望能帮助故障检修人员，推进水电厂更好更快的发展。

关键词：水电机组；状态监测；故障诊断技术

随着我国水电厂逐步扩大建设的规模，促使水电机组在单机容量方面，呈现持续加大的趋势，这样必然给水电机组运作带来更多的风险。要维护水电厂安全运行，一定要抓好水电机组故障诊断和维修工作，通过先进的技术监测出水电机组状态。现阶段的自动化故障监测技术，可以及时地发现水电机组发生的故障，并且自动地进行报警提示，提高了检修技术人员的工作效率，这充分说明了水电机组状态监测技术的应用前景良好。

1.水电机组状态监测和故障诊断技术现状

当前国内水电厂运作方式发生了重大的改变，从传统故障检修方式“计划维修”发展到科学检修方式“状态检修”。通过“状态检修”方式，获得良好的检修效果，这也是我国水电业发展的目标。尽管我国的水电机组在状态监测技术和故障诊断技术方面起步慢，但是最近几年来，针对先进的状态监测技术和故障诊断技术，我国加强了学习、借鉴、吸取，由此获得了迅速的发展，并取得较多的相关研究成果。从20世纪80年代开始，从一开始在大专院校进行学术讨论交流，开展小规模实践，逐渐地发展成大部分高校、加上大企业联合，通过深入地研发，强化现场实践，使水电机组在状态监测技术和故障诊断技术方面获得了飞快的进步。具体经历了三个大阶段：自20世纪70年代开始至80年代初期，侧重于借鉴以及吸收国外一些先进的技术，并在此基礎上，分析设备故障的原理、监测的方法、诊断的技术、监测的仪器、诊断的仪器；自20世纪80年代开始至80年代后期，重点总结经验，研究新诊断原理和方法，研发出属于国内自身的状态监测装置和故障诊断装置；自20世纪80后期开始至今，我国已经构成了智能化故障诊断理论。

现阶段国内从事水电机组状态监测技术和故障检修技术研发的单位比较多，主要包含了华中科技大学、河海大学、西安理工大学、中国水利电力科学研究院、北京英华达公司等。具有代表性的科学研究成果主要有：华中科技大学研发的HSJ系统；由北京英华达企业研发的EN一8000系统；与中国水利电力科学研究院研发出HM9000水电机组在状态监测方面的综合分析系统等等。

2.水电机组状态监测和故障诊断技术运用的现状

2.1水电机组状态监测技术的应用

2.1.1机组振动稳定性监测技术

水电机组振动稳定性监测技术，一般包含了机组结构振动、机组主轴摆度、机组水压脉动等方面参数。现阶段水电机组振动稳定性监测技术，应用的主要原理是机组振动监测，它的重要组成内容有两项，一是振动传感器，二是状态监测分析系统。一般振动传感器可以收集到不同的非电量特殊参数，以表征机组的振动状态为主，这系列参数能够转变成供给机组监测系统需要的电量信号。状态监测分析系统具有三个大功能，分别是数据采集功能、数据存储功能和数据分析功能，通过这三大功能可以取得较为完整的振动的信息，包括幅值信息、相位信息、频率信息、振动波形信息、轴心轨迹信息和振动趋势信息等，这些信息对于发现水电机组振动的原因及分析水电机组存在的故障都十分重要。

2.1.2机组结构振动监测

一般选择传感器来进行振动监测；通常主轴摆度监测会选择电涡流位移的傳感器，或者是电容式非接触位移的传感器；一般水压脉动监测会选择压力传感器，并且要求压力传感器具备较好的动态性。监测的测点要结合机组的型式以及容量，并根据现场实际状况来采用。正常情况下，并非全部的水电机组都要求对诸多状态开展在线监测，在水电机组安装与运作过程中，通过之前的历史记录可以发现，大部分机组的故障发生率比较高。鉴于此，应当结合水电机组运行的具体状况，选出一些重点的状态开展监测与分析。除此之外，水电厂为了节省成本的投入，可以针对部分不频繁发生故障的项目，选择离线检测方法。

2.2水电机组故障诊断技术的运用

水电机组作为水电厂的重要构成部分，在水电厂运行过程中起到了重大的作用，通过科学的监测系统，先进的故障诊断技术，能够确保水电机组运作更具安全性及稳定性，帮助水电厂获得更大化的经济效益。在实际监测的时候，还要求针对水电机组运作的数据进行整理，在观察曲线的变化后，能够了解到水电机组的部件有没有处在安全运行的情况。按照制造厂给出的性能参数信息，加上水电机组现场运作调试的工作经验，创建了不同工作情况下的预警定值与样本数据，针对水电机组的运行情况进行自动化、实时性的判断。如果运行的状态产生了变化时，会立即发出警报信号，以便于值班技术人员迅速的把握机组不正常运行信息，并采取相关有效的解决方案。通过自动生成水电机组，关于检修前和检修后的报告，并且针对这些数据进行比较和分析，最后对检修的效果实施评估；通过研究瞬态过程生成的气隙变化参数与热稳定过程生成的气隙变化参数，来指导水电机组的安装，对水电机组加强优化设计，同时辅助分析出水电机组不正常振动以及摆度。机组运作状态具有的在线监测系统，不仅能运用携带的不同诊断工具，针对水电机组不正常的信息实施深入地分析，还能够辅助分析不正常运行的原因，从而指导水电机组进行检修工作。根据状态在线监测系统能够科学的安排水电机组大、小修工作或者扩修工作。

3.水电机组检修技术的发展

从20世纪90年代开始，水电机组振动以及分析监测系统在水电厂的运行中得到广泛的运用，监测系统分为离线监测和在线监测，其在水电机组的运行稳定性、故障分析及监测中，均起到了重要的作用。特别是葛洲坝水电站、二滩水电站、三门峡水电站等工程，通过实施水电机组状态监测技术，均获得了一定的成果。

由于国内水电厂逐渐开展的状态检修工作，使计划检修模式慢慢发展成预测维修模式。通过多年的研究与实践，水电厂逐渐实现了无人值班。在水电厂的设备运作和管理过程中，已经逐渐积累了大量的经验，并且在运用计算机技术、运用监测诊断技术、研发状态监测技术、故障诊断技术方面获得了一定的成绩，这些都为水电机组的状态检修工作打下了良好的基础。但是值得注意的是，因为水电厂状态检测起步慢，要想彻底实施状态检修仍然具有一定的距离。

总结：

水电机组作为水电厂的主要组成部分，在水电厂的运行中起到了重要的作用。所以，作为设备检修人员，要定期针对水电机组开展故障检测工作，通过采取有效地解决方案，确保水电机组的运行更具安全性，为水电厂的发展争取更多的效益。

参考文献：

[1]孙伟，郑宇.TN8000水电机组状态监测分析故障诊断系统在大唐彭水电厂的应用[J].华中电力，2012，02：20-25.

[2]夏敏静.TN8000水电机组状态监测分析故障诊断系统[J].自动化与仪器仪表，2012，03：135+140.

[3]李辉，胡姚刚，李洋，杨东，梁媛媛，欧阳海黎，兰涌森. 大功率并网风电机组状态监测与故障诊断研究综述[J]. 电力自动化设备，2016，01：6-16.

[4]华瑶，王晨琢. 水电机组智能检测系统研究[J]. 吉林化工学院学报，2016，02：61-65.

[5]茹欣. 水电机组在线监测及故障诊断技术研究[J]. 农业与技术，2016，20：60.

作者：熊卉

水电机组故障诊断分析论文篇2：

水电机组状态监测现状及发展趋势分析

【摘要】传统的水电机组以“计划检修”的方式为主，这种传统的检修方式工作效率低，缺乏灵活性，难以保证水电机组的正常运行。状态监测是一种“预测性维修”模式，这种监测技术能有效地增加设备运行的可靠性，提高检修的效率。本文就水电机组状态监测技术的现状和发展趋势展开了论述。

【关键词】水电机组；状态监测；现状；发展趋势

水电机组是水电厂中的核心设备，水电机组状态监测系统是一种对在线监测水轮发电机组各部位运行状态进行监测的的系统，对于保证水电机组的正常运行有着非常重要的作用。加强对水电机组状态监测技术的研究已成为当今输电机组运行安全保障的必然趋势。

一、水电机组状态监测技术研究现状

（一）国外水电机组状态监测技术研究现状

国外状态监测技术是在20世纪60年代由美国国家机械故障诊断研究会提出的，这项技术在之后的20年里逐渐由理论研究过渡到实践阶段。在1984年，为提高水电机组的可靠性与机组运行效率，一位瑞士咨询公司的工作者对状态监测技术进行了详细分析。而后，随着水电机组模型的搭建成功，机组状态监测技术有了合理的数据基础，并且在科学技术的发展下，状态监测技术拥有了技术支持和保证，使其拥有了长足进步和发展的条件。21世纪以来，在计算机技术的进步与完善中，水电机组状态监测技术中开始运用许多成熟的智能系统，例如在美国与加拿大两国的研究机构协作下所开发的水轮机汽蚀监测系统。

（二）国内水电机组状态监测技术研究现状

国内关于水电机组状态监测技术的研究起步较晚，主要是从20世纪90年代开始，一些研究院所和生产厂家开展了相关研究，并开发了相应的产品，成功的应用于水电厂的生产运行中。国内水电机组状态监测技术的研究和应用现状的特点主要表现在以下一个方面：

1.状态监测的研究取得了一定进展，相关产品的研制有了一定成果。例如水轮发电机组稳定监测技术，其中稳定性的监测包括振动、摆度和压力动脉项目，此外还有主变压器油色谱的监测技术。这些监测技术和产品在各种水电厂中已被广泛应用，并且对监测系统的研发已经开始向多方向转移，如发电机绝缘局放、水轮机空化汽蚀、水轮机效率等，这些项目是目前状态监测技术研究的重点。

2.一般来说，我国内的电厂建立较早的大多数机组的状态监测系统较为单一，或是在各项监测相互独立的情况下采取多个项目的监测，这类电厂在应用和管理设备状态监测产品方面还具有很大的空间加以完善。而向葛洲坝电厂、隔河岩电厂等建厂时间较晚的现代化大型水電厂，它们的机组设备状态监测系统相对来说更加完善，监测能力更加全面，例如拥有一定的分析诊断能力。

3.机组状态监测技术在实用产品的研发方面，主要有综合在线监测系统，是建立在网络技术和系统集成技术的基础上，通过将不同的监测装置接入同一个系统中从而整合数据、统一操作，进而实现了系统远程监控和分析。例如清江水布垭电厂，其所应用的PSTA2003状态监测与跟踪分析系统是与机组的设计、安装同步进行的，能实现对多种项目的监测与分析，包括机组主机稳定性、定转子气息和磁场强度、发电机绝缘、定子线棒振动、水轮机空化汽蚀等等。

目前国内水电机组状态监测技术主要存在这功能分散、诊断方法单一、系统冗余、缺少实践验证等几个方面的问题。目前国内水电厂的状态监测系统基本上都是对水电机组的状态分析，缺乏故障诊断以及未来状态预测等功能，在诊断方法上，主要是根据机组的振动信号或是摆度信号来对其状态进行分析，对于其它可能影响水电机组状态的因素没有全面的考虑在内，因此，这样单一的诊断方法难以全面、准确的监测出水电机组的状态。由于状态监测的功能较为分散，造成了各项系统独立，这些系统难以整合从而形成了系统冗余，对整个系统运行的经济性造成了不利的影响。除此之外，水电机组状态监测技术的理论研究多于实际应用，缺乏实践验证对状态监测技术的发展极为不利。

二、水电机组状态监测发展趋势

（一）常见的状态监测技术

1、机组稳定性监测技术

机组稳定性监测技术是一种常见的状态监测技术，也是目前研究比较热门的监测技术，对于水电机组的机械振动监测较为适用，主要对结构振动、水压脉动、主轴承的摆动幅度等各项内容进行监测。每项监测内容都采用特定的传感器进行监测，其中结构振动使用速度传感器也成为加速传感器，主轴摆动使用电涡流位移传感器，水压脉动使用压力传感器。各个传感器所监测到的技术参数和数据通过状态监测系统进行汇总处理和分析，从而判断机组的稳定性。

2.发电机局部放电监测技术

发电机局部放电是指水轮发电机定子绕组绝缘层的内部或边缘发生的非贯穿性放电现象。系统中的一些小空隙或者表面在高压绝缘环境中产生局部放电的几率较大。在实际运用中定子绕组对绝缘的水平要求较高，这是由于其一直处于高温、高压以及各种化学物质和机械振动影响的环境中，长久使用中，会使其发生绝缘老化和磨损情况，从而增加局部放电的几率，对定子绕组的绝缘系统产生破坏。

3.主变压器油气监测技术

较早的发现和鉴别电力变压器故障的方法是对变压器内部气体性色谱分析，一般而言，其故障类型包括过热引起的故障、放电引起的故障和绝缘受潮失灵故障等。随着监测技术的发展，气体色谱分析法、光声光谱分析法等技术相继出现。

（二）基于虚拟现实的状态监测技术

基于虚拟现实的状态监测技术是一种运用先进科学技术和设备的新的状态监测技术，这种技术也是未来水电机组状态监测技术的发展趋势所向。对于传统的状态监测方法中存在的监测数据共享性和整体性较差的问题，基于虚拟现实的状态监测技术能更加简洁、形象的表达出监测的数据，解决了传统监测系统受主观影响因素大的问题，对运行人员的要求有所降低。所谓虚拟现实，是指将需要监测的设备状态以一种更加直观的方式呈现出来，使之更加完整、形象，运行和维护人员对机组设备的实际状态能更好的感知，并以更加“自然”的方式获取机组设备状态。此外，基于虚拟现实的状态监测技术还会提供“恰当”的数据分析，对运行人员和维护人员更好的进行设备状态分析有辅助作用，便与更好的进行设备故障诊断。

结束语

基于虚拟现实的状态监测技术是一种新的机组状态监测技术，这种基于虚拟现实技术的系统对于单个监测系统中存在的信息共享不全面、数据采集单一，故障分析不完整等缺点能较好的改善。然而，基于虚拟现实的状态监测技术的研究仍处于初级阶段，在实际的应用中仍然存在许多不足之处，对于机组状态监测和故障分析技术需要进一步的研究和探索，从而保障机组的正常运行。相信未来在计算机技术的更多的使用中，水电机组状态监测技术的精确性和全面性会得到进一步的提高。

参考文献：

[1]艾远高.基于虚拟现实的水电机组状态监测分析方法研究[D].华中科技大学，2012.

[2]杨虹，刘刚，刘旸，等.水电机组状态监测现状及发展趋势分析[J].中国水利水电科学研究院学报，2014，25（03）：300-305.

[3]代红，王成江.水电机组在线状态监测与故障诊断的现状与发展趋势[J].中国电力教育，2011，36（30）：141-142.

[4]刘娟，潘罗平，桂中华，等.国内水电机组状态监测和故障诊断技术现状[J].大电机技术，2010，22（02）：45-49.

[5]周叶，潘罗平.实时数据库在水电机组状态监测中的应用[J].水电站机电技术，2011，15（01）：16-18+32.

[6]代红，王成江.水电机组在线状态监测与故障诊断的现状与发展趋势[J].中国电力教育，2011，28（30）：141-142.

作者：何涛

水电机组故障诊断分析论文篇3：

水电机组状态监测与诊断技术的应用

摘要：科学的状态监测与诊断是保证水电机组安全运行的重要方法，本文首先分析了水电机组状态监测意义。其后具体探讨了水电机组状态监测与诊断技术的应用，最后围绕某工程案例展开论述，以期可供参考。

关键词：水电机组;状态监测;诊断技术;工程案例

1引言

近年来，我国水电事业发展迅猛，各地水电站建设数量、规模不断增大，相应的为满足实际发电需求，水电机组结构也越来越复杂，对运行稳定性提出了更高的要求。为保证水电机组可靠运行，状态监测与诊断技术逐渐得到了大范围的推广应用，其可有效监控机组实际运行状况，及时发现各种异常数据，判断是否存在故障，确保各类故障在第一时间得到妥善的处理，维护机组正常运行。

2水电机组状态监测意义

基于我国新能源战略的逐步落实，水电工程发挥着越来越重要的作用，根据相关数据显示（图1），2019年上半年，全国新增水电装机容量为182万千瓦，总装机容量达3.54亿千瓦。

图12010～2019年上半年全国水力发电装机容量（数据来源：北极星电力网）

水电机组是水电工程的核心所在，为满足国家能源需求，水轮机不断朝着高水头、大容量的方向发展，确保其稳定运行十分关键，一旦机组某个部件在运行中出现故障，极易导致整个运行失稳、出力振荡，甚至引发严重安全问题。此外，不少水电机组已经运行多年，随着运行时间的还需增加，设备健康状况也在持续劣化，机组安全问题日益突出。

经过多年的发展，水电机组逐渐从“事后检修”、“定期检修”，向着“状态检修”的方向推进[1]。状态检修，要求机组不停机情况下，及时发现各种隐患，合理预测机组未来趋势，实现针对性的检修管理，由此状态监测和故障诊断系统的应用研究，对于准确掌握机组当前运行状态、未来发展趋势，合理调整机组运行工况、发现解决故障问题具有重要意义。

3水电机组状态监测与诊断技术的应用

水电机组状态监测，主要是利用传感、信息技术等，获取设备运行状态信息，实时掌握设备运行监控状况;故障诊断，则是根据监测对象情况，对机组故障位置、原因、类型等进行分析，并提出处理对策。

3.1水电机组状态监测技术

3.1.1状态监测原理

水电机组状态监测原理，主要通过设置不同传感元件，采集机组运行信息，由数据采集器处理后，最后输出相应的图表、曲线、波形图等，为下一步诊断工作提供有效参考依据[2]。

3.1.2状态监测内容

水电机组状态检测对象包括发电机、水轮机、主变压器等，具体检测内容如下图2所示。

3.1.3状态监测方法

水电机组状态监测方法众多，根据不同的监测目的、要求等，可将其划分为如下表1所示几种方法。

3.2故障诊断技术

水电站机组设备故障诊断，主要是以状态监测结果为依据，判断设备整体、局部运行是否正常，及时发现故障、提出解决措施，具体如下图3所示。

图3水电站机组故障诊断技术逻辑图