水电机组状态监测与故障诊断系统

1、水电机组状态监测与故障诊断系统    摘要：利用信息技术实现水电机组的状态监测和故障诊断是提高水电厂经济效益和安全运行的重要技术保证。本文重点介绍了水电机组状态监测和故障诊断系统及其经济效益和成功案例。 关键词：水电机组状态监测故障诊断效益 1状态监测和故障诊断系统的目标 利用信息技术和状态监测技术，逐步实现中、小水电站从计划检修到状态检修，提高其经济效益和安全性。 2系统必要性 近几年，随着大、中、小型水电厂的建设，水电系统的状态检修工作已越来越受到重视。原国家电力公司在1999年科技发展规划中，明确提到有关水轮机组的故障监测和状态检修技术的发展计划。

2、1998年10月，在甘肃省刘家峡水电厂，由中国电力企业协会组织召开了"水电机组检修改革工作会议"，会议通过了我国应逐步废除计划检修，尽快实行状态检修的倡议，并提出应大力发展机组状态监测技术。其倡议有如下几方面的工程背景： (1)强烈的振动是水轮机组运行中一种常见的故障，其特征不易捕捉，难以铲除事故隐患，不仅影响水轮机组的正常运行，而且还会降低机组和零部件的使用寿命。 (2)水轮机空蚀是水轮机损伤的主要原因，其损伤程度已成为确定是否进行大修的关键参数，因空蚀将直接降低水轮机机组经济效益和安全性。 (3)随着水力发电机组在整个电网中的比重越来越大，年平均发电时间延长，检修时间缩

3、短，一旦因事故停机，造成的经济损失极为严重。此外，电网调度中越来越强调水电机组的调峰作用，要求充分利用水电厂最大出力。 (4)近年来高水头、高转速、高效率、大容量的水电机组的设计实践中趋向使用高强度的材料，构件更加灵活，刚度的减小和机组尺寸的增加，必然会带来更多的稳定性问题。 (5)无人值班，少人值守，减人增效，降低维修成本，厂网分开等一系列符合市场经济规律的现代管理和维修模式的形成和建立，迫切需要强有力的技术支持手段。 水电厂机组运行设备综合监测、分析、诊断一直是水电厂期待解决的问题。计算机测控技术的发展，尤其是网络化远程通信技术(internet/intranet)的发展，为状态监测与诊断

4、技术的实现提供了广阔的技术空间。通过在水电厂水轮发电机组上建立一套机组状态监测与跟踪分析系统，实现对主机(包括水轮机和发电机)的在线监测、分析与诊断功能，并将数据上网，使得在计算机网络可达到的范围内(包括厂内各主管技术部门、中试所等)，都可有效地对机组状态进行监测分析，读取相应的自动诊断状态报告，以尽早发现潜伏性故障，提出预警，避免发生严重事故，保证机组的安全、经济运行，提高经济效益和社会效益。同时促进实施水电厂"无人值班(少人值守)"的管理模式。 3系统简介 "水电机组状态监测与故障诊断系统"利用在线监测数据和处理结果，综合mis、scada、计算机监

5、控系统等信息和专家知识，进行故障分析及诊断(包括数据共享和远方诊断)，实时掌握水轮发电机组健康状况，为状态检修提供辅助决策，并实现与其它系统的信息共享。可对水轮发电机组的振动摆度、压力脉动、能量与空化、机组轴承动负荷、发电机空气间隙、发电机磁场强度、发电机局部放电、变压器油色谱进行监测与分析，涵盖水轮机、发电机、变压器的状态监测与故障诊断。整个系统基于全开放分布式在线监测系统的网络结构，将对运行设备的监测、分析、诊断、维护和管理有机集成，实现远程诊断与维护管理。系统结构如图1所示。    图1状态监测系统总体构成图 通过加氢法、抽提法和合成法可由煤制取液

6、体产品，煤炭液化获得的洁净液体燃料可以满足飞机、坦克、火箭、汽车和多种现代化工业设备的动力需求，用于燃烧可以达到不污染环境的目的。煤的液化产物燃烧对环境造成的影响非常轻微，煤直接液化时，煤经过加氢反应，所有异质原子基本被脱除，回收的硫可变成元素硫，氮经过水处理可变成氨。煤间接液化时，是由气化阶段的气体产物转变而来，催化合成过程中排放物不多，未反应的尾气可以在燃烧器中燃烧，排出的废气中NOx和硫很少，没有颗粒物生成。燃料电池是反应物燃料与空气中的氧发生电化学反应而获得电能和热能的电化学装置，将化学能直接转化为热能和低压直流电能。根据燃料电池所使用的电解质的不同，可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池

7、、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物电解质燃料电池和聚合物电解质膜燃料电池。燃料电池具有热效率高、对系统负荷变动适应力强、燃料来源广、环境污染小、不需要大量循环水、建设工期短等特点，燃料电池从可能性原理的提出到磷酸型燃料电池兆瓦级产品的商业化应用，都是根据实际需要而发展的。熔融碳酸盐燃料电池虽然离商业化阶段有一定距离，但由于它与煤气化能结合应用，其预计价格低于同规模的磷酸型燃料电池，因而有望用于主力电站。3洁净煤技术在广东电力工业中的应用   广东地处我国华南沿海，改革开放以来珠江三角洲经济发展迅猛，能源需求急剧增长，环境污染日趋严重。虽然广东已大力开发水电和核电，加大投资开发

8、西部水电的力度，增架西电东送的输变电线路，与云南、贵州等西部省份签订西电东送的协议，但在21世纪初，广东以燃煤为主的火力发电的电源结构不可能改变。电力是经济建设和社会发展不可替代的二次能源，大量燃煤对沿海经济发达港口城市的污染日趋严重，电力建设者将面临解决发展与环境矛盾的重要课题。洁净煤技术可使煤在燃烧过程中大量减少污染物的产生和排放，同时还可以提高燃烧效率，达到高效、洁净、环保的目的。洁净煤技术将在广东电力工业的持续发展中占据重要地位。31广东电力工业现状燃煤火电厂是广东电力的主要电源，每年消耗原煤约23 000 kt，截止2000年8月，燃煤火电厂装机总容量达12005 GW，主要电厂煤耗

9、情况如表1。广东通过多渠道办电，电力增长速度较快，基本能适应经济发展的需要。近期由于经济复苏，电源建设规划滞后，经济增长速度超过电力增长速        度，迫使许多燃煤火电机组超时运行，电网处于缺电局面，部分市（县）采取了拉闸限电措施。因而在今后的一二十年内仍要加快广东电力工业的建设，使电力由基本适应型向同步或超前发展型转变。燃煤火力发电厂的建设相对核电和水电来说，具有投资小、见效快的优势，若采用先进的洁净煤发电技术，可减轻对环境的破坏。32洁净煤发电技术在广东电力工业的应用前景广东电力工业紧随经济发展而发展，发电燃煤量逐年增长。能

10、源是历史发展和社会进步的物质基础，大量消耗能源的结果，促进工业经济的快速发展，但同时使环境付出巨大的代价，大量燃煤燃烧给广东地区生态环境带来巨大压力。广东电力工业以燃煤火力发电为主的电源结构，短时期内不会改变，因此，为降低污染物的排放，满足国家环保要求，应该积极采用新的洁净燃烧技术，从而提高能源转化效率，降低能源系统成本，提供优质能源服务。近期，广东省的连州发电厂、沙角A电厂实施烟气脱硫工程，茂名热电厂进行把燃油机组改造为燃烧水煤浆机组的技改工程。广东省正在惠州建设天然气发电厂，深圳能源公司属下的西部电厂已实现海水脱硫。这些项目的实施都已取得巨大的社会效益，并将获取显著的经济效益。为最大限度降低环境污染，广东省可根据各电厂的具体情况，在老厂改造、新厂建设和发展大机组时尽可能采用洁净煤发电技术。33洁净煤技术应用保障电力工业是关系社会经济发展和国计民生的基础产业，是政策上予以鼓励和保障的先导产业。洁净煤发电技术是当今世界先进的发电技术，是一项造福人类的重大工程项目，社会各