华能澜沧江水电股份有限公司水轮发电机组状态检修研究

金冠锋张锋

摘要：近年来，水轮发电机组状态检修问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。华能澜沧江水电股份有限公司作为流域水电公司，机组多，检修工作量大，状态检修的提出，对机组安全稳定运行，进一步降低运行维护成本有着重要的意义。本文首先对相关内容做了概述，并根据水轮发电机组状态检修的原理、目标和要求，开展了相应的分析，同时对状态检修的优势进行了总结。

关键词：水轮发电机组；状态检修；研究

1概述

随着电力体制改革的不断深入，云南省作为我国电力市场改革的先行者，积极采用电力市场交易的方式促进水电消纳，如何在激烈的竞争中获得较大的优势，使公司在竞争中立于不败之地，是华能澜沧江水电股份有限公司需要思考且面对的问题。“省一分钱比赚一分钱容易”的思想的提出，为状态检修的实施及运用提供了一定技术参考。长期以来，水轮发电机组都是按照定期检修的模式开展机组检修工作，近年来随着计算机监控在水电站的普遍使用和技术的不断提高，水轮发电机组不再搞定期检修，而实行状态检修，以减少机组停机时间，提高利用率，发挥更大经济效益。定期检修是大多数水电站水轮机组采用的检修方式，从“定期检修”逐步过渡到“状态检修”，是水电站机组检修发展的方向，也是实施“无人值班”实现水电站现代化的必然结果。目前，华能澜沧江水电股份有限公司水电站相关机组都安装了振动在线监测设备并已投入运行，同华能澜沧江水电股份有限公司严格按照公司《大中型水电站无人值班技术规范》和《水电厂无人值班管理规定》的相关要求开展相关设备配置工作，从而为无人值班创造条。水轮发电机组在线监测设备在水电厂的应用，可以满足水轮发电机组在线检测的需求，为实施状态检修提供了相应的基础条件。

2状态检修的定义

所谓状态检修，就是采用计算机监控系统对水轮发电机组的运行状况及参数进行全面记录、监视、检测、分析。当发现设备运行出现异常情况时，科学合理地做出判断或诊断，并通过分析总结，以作为水轮发电机组检修的依据，开展有针对性的检修，以保证机组运行的安全稳定。

3状态检修的原理

状态检修的原理建立在设备故障诊断的基础上，需要我们利用先进的监测设备在故障发生前就发现这些信号，并在相关信号计算分析的基础上对这些设备及时作维修处理，避免故障的发生，减少事故造成的损失。因此状态检修概念，就是利用先进的监测设备收集到的目标设备的状态数据，根据与正常数据之间的对比，对设备的故障进行分析预测，并制定相应的诊断措施，将设备故障带来的不利影响降低最低到限度，因此在水轮发电机组应用状态检修方式，可以及时准确的检测到水轮发电机组中设备故障，并制定出针对性的检修方案。检修分公司作为华能澜沧江水电股份有限公司专业的检修机构，可以承当相应的状态检修想数据的统计分析，形成检修报告，制定检修计划，开展澜沧江流域水轮发电机组状态检修工作。

4状态检修的要点控制

状态监测：在水轮发电机组中，状态监测系统应当主要监测发电机运行振动、温度、摆度、电流、电压等状态，绝缘状态、调试器、导水机构、控制机构、辅机工作状态等数据，通过以上主要设备状态信息的收集，实现对机组整体状态的掌控，具体在检测部位和数量的布置上，一方面要考虑检测设备的实际情况，选择连接点以及信号敏感的关键部位，可以起到适当缩减监测数量的目的。另一方面要根据设备故障发生的历史信息，对于故障多发的设备要增加监测部位和数量，对于收集的设备数据和信号信息，要及时记录和存储，并且立即传达给分析诊断系统。

5上机架结构计算模型及数据分析

5.1几何模型的构建

几何模型的建立应以上机架结构的准确把握为基础，通常水轮发电机上机架结构均为四点支撑形式，即有四条支臂，从垂直角度来看，呈现出辐射状对称形式，并与中心主体通过焊接结合成一个统一整体。

在实际建模过程中，除一些细微特征完全与实际相符外，其他各项特征都是以实际测量尺寸为标准依据，并严格参考设计图纸及其他相关材料进行三维模型制作，以获得与真实结构最为接近的模型结构形式与分析结果。

5.2有限元模型的构建

为建立准确的有限元模型，在实际结构分析中进一步针对已创建的三维实体模型进行非线性四面体单位的网格划分处理，从而构成相应的独立单元和对应节点，通过大量的有限大小的单元划分，针对新构成的有限单元模型展开全面检查，寻找是否存在扭曲变形单元。

5.3相关边界条件的确定

对于水轮发电机组而言，其在运行与静止条件下上机架所承受的轴向荷载力存在较大差异，静止条件下所承受的轴向荷载主要来自于转子、转轮以及轴自身的重量，发电机组运行时，其所承受的轴向荷载加上水流冲击作用下的轴向水推力增加了上机架的工作压力，使得上机架处于较为恶劣的工况中。基于这一情况下的实际受力状况对其荷载能力进行计算与分析，可获得水轮发电机上机架结构工作中所需承受的最大荷载数值，并可对其他各项参数同时进行优化调整。

6水轮发电机组实施状态检修的关键部分

根据水轮发电机组状态检修的原理，并结合水轮发电机组的检修目标和要求，水轮发电机组实施状态检修的主要部分可以分为两个方面，分别是分析诊断系统和状态监测系统。

6.1分析诊断系统

为了可以对设备状态的数据进行精准的分析诊断，此分析诊断系统首先要建立正常运行设备状态的数据库，以便于对收集到的设备状态信息进行比较分析，并且查看分析诊断系统应当保存设备故障的历史信息，对于故障多发的设备要向状态监测系统发出强化监测的指令提醒工作人员。在以上数据库的基础上，分析诊断系统还需要依靠强大的计算机系统，建立相应的故障模型，将实时状态数据转化为模型中参数，并利用相关的计算方法，一般包括统计、逻辑判断法以及对比法等计算诊断方法，从而准确的预测设备故障发生的位置和时间，为水轮发电机组的检修工作制定出及时准确的措施。

6.2状态监测系统

状态监测系统是状态检修的基础，对于设备状态信息的监测，是分析诊断系统发出命令的重要参考。在水轮发电机组中，状态监测系统应当主要监测发电机运行振动、摆度、温度电流、电压等状态、绝缘状态、调速器、导水机构、控制机构、辅机工作状态等数据，通过以上主要设备状态信息的收集，实现对水轮发电机组整体状态的掌控。具体在检测部位和数量的布置上，一方面要考虑检测设备的实际情况，选择连接点以及信号敏感的等关键部位，可以起到适当缩减监测数量的目的。另一方面要根据设备故障发生的历史信息，对于故障多发的设备要增加监测部位和数量，对于收集的设备数据和信号信息，要及时记录和存储，并且立即传达给分析诊断系统。

7结束语

综上所述，加强对水轮发电机组状态检修问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的水轮发电机组状态检修过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施策略与方法的科学性。

参考文献：

[1]马彩萍，宋建英.积石峡水电站水轮发电机组参数选择[J].水力发电.2015（12）：60-62.

[2]陈德勇.中小型水电站水轮发电机组常见故障与检修研究[J].现代制造.2015（02）：115-116.

[3]吕悦惠，赵英君.水轮发电机组常见故障及预防措施[J].中国水能及电气化.2016（02）：88-89.