水電機組狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析 【摘要】傳統(tǒng)的水電機組以“計劃檢修”的方式為主，這種傳統(tǒng)的檢修方式工作效率低，缺乏靈活性，難以保證水電機組的正常運行狀態(tài)監(jiān)測是一種“預(yù)測性維修”模式，這種監(jiān)測技術(shù)能有效地增加設(shè)備運行的可靠性，提高檢修的效率本文就水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢展開了論述 【關(guān)鍵詞】水電機組；狀態(tài)監(jiān)測；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢 水電機組是水電廠中的核心設(shè)備，水電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)是一種對在線監(jiān)測水輪發(fā)電機組各部位運行狀態(tài)進行監(jiān)測的的系統(tǒng)，對于保證水電機組的正常運行有著非常重要的作用加強對水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究已成為當(dāng)今輸電機組運行安全保障的必然趨勢 一、水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀 （一）國外水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀 國外狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是在20世紀(jì)60年代由美國國家機械故障診斷研究會提出的，這項技術(shù)在之后的20年里逐漸由理論研究過渡到實踐階段在1984年，為提高水電機組的可靠性與機組運行效率，一位瑞士咨詢公司的工作者對狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)進行了詳細分析而后，隨著水電機組模型的搭建成功，機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)有了合理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并且在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)擁有了技術(shù)支持和保證，使其擁有了長足進步和發(fā)展的條件。

21世紀(jì)以來，在計算機技術(shù)的進步與完善中，水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)中開始運用許多成熟的智能系統(tǒng)，例如在美國與加拿大兩國的研究機構(gòu)協(xié)作下所開發(fā)的水輪機汽蝕監(jiān)測系統(tǒng) （二）國內(nèi)水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)關(guān)于水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究起步較晚，主要是從20世紀(jì)90年代開始，一些研究院所和生產(chǎn)廠家開展了相關(guān)研究，并開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品，成功的應(yīng)用于水電廠的生產(chǎn)運行中國內(nèi)水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的特點主要表現(xiàn)在以下一個方面： 1.狀態(tài)監(jiān)測的研究取得了一定進展，相關(guān)產(chǎn)品的研制有了一定成果例如水輪發(fā)電機組穩(wěn)定監(jiān)測技術(shù)，其中穩(wěn)定性的監(jiān)測包括振動、擺度和壓力動脈項目，此外還有主變壓器油色譜的監(jiān)測技術(shù)這些監(jiān)測技術(shù)和產(chǎn)品在各種水電廠中已被廣泛應(yīng)用，并且對監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)已經(jīng)開始向多方向轉(zhuǎn)移，如發(fā)電機絕緣局放、水輪機空化汽蝕、水輪機效率等，這些項目是目前狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究的重點 2.一般來說，我國內(nèi)的電廠建立較早的大多數(shù)機組的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)較為單一，或是在各項監(jiān)測相互獨立的情況下采取多個項目的監(jiān)測，這類電廠在應(yīng)用和管理設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測產(chǎn)品方面還具有很大的空間加以完善而向葛洲壩電廠、隔河巖電廠等建廠時間較晚的現(xiàn)代化大型水電廠，它們的機組設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)相對來說更加完善，監(jiān)測能力更加全面，例如擁有一定的分析診斷能力。

3.機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在實用產(chǎn)品的研發(fā)方面，主要有綜合在線監(jiān)測系統(tǒng)，是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過將不同的監(jiān)測裝置接入同一個系統(tǒng)中從而整合數(shù)據(jù)、統(tǒng)一操作，進而實現(xiàn)了系統(tǒng)遠程監(jiān)控和分析例如清江水布埡電廠，其所應(yīng)用的PSTA2003狀態(tài)監(jiān)測與跟蹤分析系統(tǒng)是與機組的設(shè)計、安裝同步進行的，能實現(xiàn)對多種項目的監(jiān)測與分析，包括機組主機穩(wěn)定性、定轉(zhuǎn)子氣息和磁場強度、發(fā)電機絕緣、定子線棒振動、水輪機空化汽蝕等等 目前國內(nèi)水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)主要存在這功能分散、診斷方法單一、系統(tǒng)冗余、缺少實踐驗證等幾個方面的問題目前國內(nèi)水電廠的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)基本上都是對水電機組的狀態(tài)分析，缺乏故障診斷以及未來狀態(tài)預(yù)測等功能，在診斷方法上，主要是根據(jù)機組的振動信號或是擺度信號來對其狀態(tài)進行分析，對于其它可能影響水電機組狀態(tài)的因素沒有全面的考慮在內(nèi)，因此，這樣單一的診斷方法難以全面、準(zhǔn)確的監(jiān)測出水電機組的狀態(tài)由于狀態(tài)監(jiān)測的功能較為分散，造成了各項系統(tǒng)獨立，這些系統(tǒng)難以整合從而形成了系統(tǒng)冗余，對整個系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性造成了不利的影響除此之外，水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的理論研究多于實際應(yīng)用，缺乏實踐驗證對狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展極為不利。

二、水電機組狀態(tài)監(jiān)測發(fā)展趨勢 （一）常見的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù) 1、機組穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù) 機組穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)是一種常見的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，也是目前研究比較熱門的監(jiān)測技術(shù)，對于水電機組的機械振動監(jiān)測較為適用，主要對結(jié)構(gòu)振動、水壓脈動、主軸承的擺動幅度等各項內(nèi)容進行監(jiān)測每項監(jiān)測內(nèi)容都采用特定的傳感器進行監(jiān)測，其中結(jié)構(gòu)振動使用速度傳感器也成為加速傳感器，主軸擺動使用電渦流位移傳感器，水壓脈動使用壓力傳感器各個傳感器所監(jiān)測到的技術(shù)參數(shù)和數(shù)據(jù)通過狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進行匯總處理和分析，從而判斷機組的穩(wěn)定性 2.發(fā)電機局部放電監(jiān)測技術(shù) 發(fā)電機局部放電是指水輪發(fā)電機定子繞組絕緣層的內(nèi)部或邊緣發(fā)生的非貫穿性放電現(xiàn)象系統(tǒng)中的一些小空隙或者表面在高壓絕緣環(huán)境中產(chǎn)生局部放電的幾率較大在實際運用中定子繞組對絕緣的水平要求較高，這是由于其一直處于高溫、高壓以及各種化學(xué)物質(zhì)和機械振動影響的環(huán)境中，長久使用中，會使其發(fā)生絕緣老化和磨損情況，從而增加局部放電的幾率，對定子繞組的絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生破壞 3.主變壓器油氣監(jiān)測技術(shù) 較早的發(fā)現(xiàn)和鑒別電力變壓器故障的方法是對變壓器內(nèi)部氣體性色譜分析，一般而言，其故障類型包括過熱引起的故障、放電引起的故障和絕緣受潮失靈故障等。

隨著監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，氣體色譜分析法、光聲光譜分析法等技術(shù)相繼出現(xiàn) （二）基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù) 基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是一種運用先進科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的新的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，這種技術(shù)也是未來水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢所向?qū)τ趥鹘y(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測方法中存在的監(jiān)測數(shù)據(jù)共享性和整體性較差的問題，基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)能更加簡潔、形象的表達出監(jiān)測的數(shù)據(jù)，解決了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)受主觀影響因素大的問題，對運行人員的要求有所降低所謂虛擬現(xiàn)實，是指將需要監(jiān)測的設(shè)備狀態(tài)以一種更加直觀的方式呈現(xiàn)出來，使之更加完整、形象，運行和維護人員對機組設(shè)備的實際狀態(tài)能更好的感知，并以更加“自然”的方式獲取機組設(shè)備狀態(tài)此外，基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)還會提供“恰當(dāng)”的數(shù)據(jù)分析，對運行人員和維護人員更好的進行設(shè)備狀態(tài)分析有輔助作用，便與更好的進行設(shè)備故障診斷 結(jié)束語 基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)是一種新的機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)，這種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的系統(tǒng)對于單個監(jiān)測系統(tǒng)中存在的信息共享不全面、數(shù)據(jù)采集單一，故障分析不完整等缺點能較好的改善然而，基于虛擬現(xiàn)實的狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的研究仍處于初級階段，在實際的應(yīng)用中仍然存在許多不足之處，對于機組狀態(tài)監(jiān)測和故障分析技術(shù)需要進一步的研究和探索，從而保障機組的正常運行。

相信未來在計算機技術(shù)的更多的使用中，水電機組狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的精確性和全面性會得到進一步的提高 參考文獻： [1]艾遠高.基于虛擬現(xiàn)實的水電機組狀態(tài)監(jiān)測分析方法研究[D].華中科技大學(xué)，2012. [2]楊虹，劉剛，劉D，等.水電機組狀態(tài)監(jiān)測現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報，2014，25（03）：300-305. [3]代紅，王成江.水電機組在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國電力教育，2011，36（30）：141-142. [4]劉娟，潘羅平，桂中華，等.國內(nèi)水電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀[J].大電機技術(shù)，2010，22（02）：45-49. [5]周葉，潘羅平.實時數(shù)據(jù)庫在水電機組狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].水電站機電技術(shù)，2011，15（01）：16-18+32. [6]代紅，王成江.水電機組在線狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國電力教育，2011，28（30）：141-142.第 1 頁 共 1 頁。