GBT 47838.3-2026《水轮发电机组运行状态评估技术导则 第3部分：健康评估》

1水轮发电机组运行状态评估技术导则本文件规定了水轮发电机组健康评估的基本要求、评估要素、流程与方法。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2900.45电工术语水电站水力机械设备GB/T47838.1水轮发电机组运行状态评估技术导则第1部分：总则3术语和定义GB/T2900.25、GB/T2900.45界定的以及下列术语和定义适用于本文件。发生故障能直接影响到整机的运行状态、功能的部件。状态参数处于稳定且在规程规定阈值以内的状态。状态参数变化趋势朝接近阈值方向发展，但未超过阈值的情况。状态参数变化较大，已超过阈值且将潜在影响机组安全稳定运行的情况。24缩略语下列缩略语适用于本文件。5.1评估方法要求评估方法要求如下：a)健康评估宜在智能运维系统中实现，也可采用人工确认的方法进行；b)应根据机组、部件及其健康评估指标，开展多层次、多维度健康评估；c)机组健康评估宜采用综合评估的方法；d)部件及整机健康评估结果应量化表达，并与机组状态检修策略相对应；e)宜生成包括健康评估方法、评估结果、评估影响因素及状态检修策略等内容的评估报告。5.2评估周期要求a)常规评估周期为每年进行1次，或根据机组检修计划情况确定；b)新投运机组首次评估在运行满6个月后进行；6评估要素6.1设备层次水轮发电机组对象建模包括机组结构树及机组模型参数的构建。a)机组结构树应包括机组及其部件，宜采用“机组类型—机组—部件”的层次结构进行构建。c)机组模型参数应包括机组部件的分类信息、参数编码、基础数据和信息，具体要求应符合GB/T47838.1的规定。水轮发电机组健康评估包含以下三个层次：a)维度层评估：综合同一评估维度下的各特征指标，对水轮发电机组某一关键功能部件在该维度上的状态进行评估；b)部件层评估：综合各评估维度的评估结果，对水轮发电机组某一关键功能部件的健康状态进行评估；c)整机层评估：综合各关键功能部件的健康评估结果，对水轮发电机组整体健康状态进行评估。6.2评估维度水轮发电机组关键部件的健康评估包括(但不限于)以下评估维度。每a)振动维度：由布置在关键部件各测点采集的振动信号及其特征值构成，包括但不限于振动峰值、均值、有效值、频谱特征等；同时可结合离线振动测试结果、历史趋势变化率等特征指标进行综合评估。c)噪声维度：主要指水轮发电机组关键部件运行过程中产生的声压级及其统计特征，可结合运行巡视、离线声学测试及异常工况下的噪声记录进行分析。水轮发电机组整机定子绕组状态振动温度工况维度启停机数电启停机数电压电流介质损耗局部放电异常噪声声压值热态试验温升值温度值离线测试须谱特征图1健康评估设备层次及指标维度示例7评估流程与方法a)获取机组运行和相关数据；b)提取部件状态参数的特征信息；c)根据6.1和6.2建立机组的多层次、多维度健康评估模型；e)输出健康评估报告；f)根据评估结果是否异常，选择后续处理方式。多层次、多维度健康评估模型正常运行，关注状态变化进入检修决策阶段图2健康评估基本流程7.2评估方法7.2.1状态分析方法根据部件特征指标类型，选择相应的状态分析方法对水轮发电机组及其部件运行状态进行分析。以受力状态分析为例，可根据部件及其危险部位的特点，选用以下分析方法：a)解析法：采用理论计算公式对部件受力状态进行分析；b)有限元法：基于几何模型和边界条件，对部件任意部位的机械应力分布进行计算；c)经验公式法：当部件局部应力缺乏明确理论模型时，可参照工程经验公式进行估算；7.2.2分层健康评估7.2.2.1部件健康评估部件健康评估基于特征指标的评估结果，采用分层加权方法，对重要子部件及关键部件进行量化评估：a)按特征指标—子部件—关键部件的层级关系，应逐级进行加权综合评估；b)设置子部件及特征指标权重时，应统筹分析其MTBF、重要性、故障发生可能性以及对整机运行的影响程度。7.2.2.2整机健康评估a)基于各关键部件健康评估结果，应采用加权评分法对整机健康状态进行综合量化评估；b)设置关键部件权重时，应统筹分析其MTBF、重要性、故障发生可能性以及对整机安全运行的影响程度。水轮发电机组关键部件健康评估示例见附录A。5积与理想健康状态雷达图面积之比可作为健康评估指标。该比值越小征向量之间的相似程度进行状态分析。相似度的表征方式包括但量。当前特征向量与历史正常特征向量之间的差异超过设定阈值时，可判定机组健康状态N——第d个评估维度包含的特征指标W,——第i个关键功能部件的权重；6W'=MTBF·C₁·a·β₁·y (3) (4)RHIml=RHI·Pa)若最低关键部件得分RHI≥60:P=1(不修正);b)若40≤RHI<60:P=0.9(中度修正);c)若RHI<40:P=0.7(重度修正)。发生事故的概率很小发生事故的概率较小78.2运维建议8.2.1建议原则水轮发电机组健康评估系统根据评估结果，为运维工作提供针对性建议，可结合季节性运行特点(如冰期、高水位期)进行动态调整，指导机组状态管理与决策。8.2.2正常状态正常状态下，运维建议包括：a)建议维持现有运行与维护策略；b)定期开展状态巡检，继续采集在线监测数据；c)持续完善机组运行与维修记录，形成健康运行档案。8.2.3关注状态关注状态下，运维建议包括：a)建议加强日常巡检频次，重点关注接近阈值的特征指标；b)评估指标变化趋势，预警潜在劣化风险；c)建议对部分关键部件进行专项检测或运行参数调整，提升健康水平。8.2.4异常状态异常状态下，运维建议包括：a)建议立即启动专项诊断工作，结合水力、机械、电气、温度等关键指标定位异常来源；b)分析异常指标变化趋势和原因，制定针对性维修或替换计划；c)建议将相关部件列入短期维护计划，缩短健康评估周期。8.2.5危险状态危险状态下，运维建议包括：b)启动应急除险与减害运行方案；报告应包括(但不限于)以下内容：a)水轮发电机组基本信息，包括水轮发电机组的名称、型号、已服役时间、性能参数等；c)健康评估结果，包括各个维度的健康评估结果、部件健康评估结果、整机健康评估结果；d)评估扣分情况、描述及运维建议。8(资料性)水轮发电机组关键部件分层健康评估方法示例A.1评估对象某大型水轮发电机组，服役年限12年，采用定期离线检测与在线监测结合的运维策略，现基于最新采集数据，对其关键部件进行健康评估。健康评估涉及以下关键部件：d)推力轴承；f)水导轴承；g)转轮结构件。A.3评估方法本次健康评估采用多特征融合评估方法，结合在线监测数据(温度、振动、局放等)、检修记录和历史参考数据，计算各部件健康指数，并进行分级判断。A.4特征指标及检测结果特征指标及检测结果见表A.1。表A.1特征指标及检测结果(以定子绕组为例)当前值正常阈值范围单项评分(满分10)9绝缘电阻/MΩ热点温度/℃9介损值(tano)相对健康指数RHI注：本表中的数据和结果仅为示例说明，具体需根据实际情况而定。A.5健康等级评定健康等级评定见表A.2。9表A.2健康等级评定相对健康指数RHI说明定子铁心导水机构建议下次健康评估周期定为3个月注：本表中的数据和结果仅为示例说明，具体需根据实际情况而定。A.6运维建议运维建议如下：a)定子绕组：维持当前运行策略，继续常规检测，无需专项处理；b)转子磁极：重点监测电流不平衡情况，如继续恶化，需计划校验磁极均衡性；e)整机：建议下次整机健康评估周期定为3个月。(资料性)关键部件修正系数设定示例B.1示例说明关键功能部件的权重因子取值，受故障历史记录、运行环境、检修周期等因素影响，典型修正系数设定可参考以下方法。B.2故障历史记录影响故障历史记录系数α,根据关键部件故障次数情况进行修正：a)近3年无故障记录：α=1.2;b)年均故障次数≤1次：α=1.0;c)年均故障次数>1次