發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

1、發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷障診斷 二一一年八月一、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的概念二、水輪發(fā)電機(jī)組定子絕緣監(jiān)測(cè)三、主變局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)四、水電機(jī)組振擺在線監(jiān)測(cè)五、發(fā)電廠輔助泵設(shè)備在線監(jiān)測(cè)六、狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的趨勢(shì)分析方法一、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的概念 狀態(tài)監(jiān)測(cè)：在對(duì)設(shè)備自身運(yùn)行狀態(tài)沒(méi)有任何影響的情況下，通過(guò)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)與信息處理技術(shù)，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下的電力設(shè)備直接進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與分析，判斷設(shè)備運(yùn)行的健康狀態(tài)。 狀態(tài)監(jiān)測(cè)既不影響系統(tǒng)正常的運(yùn)行，又能直接反映運(yùn)行中的設(shè)備狀態(tài)，比停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的離線檢測(cè)更為有效、及時(shí)和可靠。 狀態(tài)監(jiān)測(cè)的概念狀態(tài)監(jiān)測(cè)的概念狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)必

2、須解決一下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)： 1、在線檢測(cè)設(shè)備的安裝不能影響設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，不能給被檢測(cè)的設(shè)備造成安全隱患。 2、選擇的檢測(cè)方法必須能較為直接地反映設(shè)備狀況，與設(shè)備健康狀態(tài)關(guān)聯(lián)度大。 3、較為完整、準(zhǔn)確的抗干擾體系，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度。由于運(yùn)行設(shè)備一般處于工業(yè)環(huán)境，各種干擾不可避免，傳感信號(hào)往往摻雜著干擾信號(hào)，因此必須使用合理的抗干擾措施。 故障診斷的概念故障診斷的概念 故障診斷是利用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供的信息，對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和異常情況作出判斷，為設(shè)備維修提供重要依據(jù)。并對(duì)故障類型、故障部位及原因進(jìn)行診斷。 具體來(lái)說(shuō)，故障診斷的任務(wù)是實(shí)現(xiàn)“5W”功能，即： whether 是否發(fā)生了故障？ what

3、 什么部件發(fā)生了故障？ when 故障時(shí)間。 why 故障原因。 where 故障具體位置。 故障診斷的具體任務(wù)故障診斷的具體任務(wù) 要順利完成設(shè)備的故障診斷，要解決以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)： 1、設(shè)備故障的機(jī)理研究，在理論上總結(jié)故障狀態(tài)下設(shè)備運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)形式。 2、針對(duì)不同的診斷實(shí)體，選擇合理的診斷方法。 3、建立全面的專家診斷知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。 故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)故障診斷的關(guān)鍵技術(shù) 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的流程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的流程 在我國(guó)電力體制下，對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷，具有以下意義： 1）防止重大事故的發(fā)生； 2）減少“非計(jì)劃停機(jī)”及“非計(jì)劃?rùn)z修”造成的經(jīng)濟(jì)損失； 3）減少“不必要的檢

4、修”次數(shù)。 發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷意義發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷意義 1）發(fā)電機(jī)大軸及機(jī)架等的振擺監(jiān)測(cè)，主要對(duì)大軸的轉(zhuǎn)動(dòng)狀況與電機(jī)固定部分受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)防發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性故障。 2）發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)定子絕緣的劣化狀態(tài)，預(yù)防電機(jī)定子繞組出現(xiàn)接地短路、相間短路、匝間短路等故障，主要通過(guò)測(cè)量定子絕緣的局部放電實(shí)現(xiàn)。 3）發(fā)電機(jī)氣隙、磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)間氣隙、磁場(chǎng)，獲得轉(zhuǎn)子外徑及定子內(nèi)徑的最大值和最小值，防止出現(xiàn)轉(zhuǎn)子碰撞定子的“掃膛”故障。磁場(chǎng)監(jiān)測(cè)還能診斷轉(zhuǎn)子是否出現(xiàn)匝間短路。 水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容 4）水輪機(jī)空蝕、空化監(jiān)測(cè)，監(jiān)

5、測(cè)水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪的健康狀況及氣蝕的嚴(yán)重程度，預(yù)防水電機(jī)組轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)裂紋甚至斷裂等嚴(yán)重故障。 5）勵(lì)磁、調(diào)速系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，在機(jī)組正常運(yùn)行或?qū)嶒?yàn)狀態(tài)下，通過(guò)對(duì)機(jī)組在有功、無(wú)功負(fù)荷給點(diǎn)變化時(shí)，相應(yīng)信息量的超調(diào)、振蕩次數(shù)、上升時(shí)間與調(diào)節(jié)時(shí)間反應(yīng)調(diào)速、調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，獲得調(diào)速系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)的整體性能。 水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容 6）電力設(shè)備發(fā)熱監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的溫度及溫度場(chǎng)分布，預(yù)防由電力設(shè)備整體發(fā)熱或局部過(guò)熱引起的短路、設(shè)備燒毀等故障。 7）輔助系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，對(duì)水電廠的輔助系統(tǒng)包括各種泵、氣機(jī)、閥門、管道等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解這些設(shè)備的運(yùn)行健康狀態(tài)，防止因?yàn)檩o助設(shè)

6、備的故障導(dǎo)致機(jī)組的“”非計(jì)劃停運(yùn)”。 8）主變、GIS、套管的絕緣監(jiān)測(cè)等，監(jiān)測(cè)主變的、GIS絕緣狀況，高壓套管的介質(zhì)損耗，防止高壓設(shè)備絕緣擊穿與短路事故發(fā)生。其中主變的油中氣體分析技術(shù)，GIS局部放電超高頻監(jiān)測(cè)技術(shù)較為成熟，廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。 水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容水電廠電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容二、水輪發(fā)電機(jī)組定子絕緣監(jiān)測(cè) 據(jù)日本和歐洲統(tǒng)計(jì)資料，發(fā)電機(jī)的故障15%-25%與定子絕緣有關(guān)。因此，定子絕緣監(jiān)測(cè)是發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一。 水輪發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，定子絕緣劣化的最重要標(biāo)志是局放放電，定子絕緣劣化越嚴(yán)重，其在高電壓的作用下，產(chǎn)生的局部放電活動(dòng)越劇烈。在通常情況下，質(zhì)量

7、良好的定子繞組在良好的工作條件下僅有少量的局部放電發(fā)生。然而，由于繞組振動(dòng)和工作在高溫環(huán)境下、或者由于油污、潮濕和化學(xué)物質(zhì)的作用，隨著定子繞組絕緣的不斷惡化，局部放電將呈十倍或十倍以上的速率增長(zhǎng)。 發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)重要性發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)重要性 發(fā)電機(jī)定子絕緣結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)定子絕緣結(jié)構(gòu)定子繞組嵌在定子鐵芯疊成的槽中，其絕緣包括主絕緣（繞組對(duì)定子鐵芯），匝間絕緣，排間絕緣。定子繞組端部裸露部分涂有半導(dǎo)體防暈層，定子繞組絕緣主要材料為環(huán)氧云母。 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣在線監(jiān)測(cè)主要通過(guò)測(cè)量定子絕緣的局部放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，局部放電是發(fā)生在同步電機(jī)高壓定子繞組絕緣中的小電火花 ，是由于定子絕緣中的氣隙被瞬時(shí)擊穿引

8、起的放電現(xiàn)象，局部放電具有放電時(shí)間短，放電頻段高且脈沖頻譜豐富的特征，并且局部放電釋放的能量多，對(duì)絕緣的損害大，局部放電現(xiàn)象加劇定子絕緣劣化程度。 定子絕緣局部放電脈沖特征定子絕緣局部放電脈沖特征典型的局部放電脈沖 由于水電廠現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，空間存在著多種形式的電磁波，這些電磁波的存在將對(duì)局部放電的監(jiān)測(cè)造成干擾，降低局部放電監(jiān)測(cè)的可信度，因此，干擾抑制一直是局部放電在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)，可以說(shuō)，有效解決現(xiàn)場(chǎng)各類干擾的剔除問(wèn)題，成功提取局部放電脈沖，是國(guó)際科研組織與企業(yè)一直試圖解決的科技難題。 局部放電在線監(jiān)測(cè)另外一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是如何通過(guò)放電脈沖的波形特征及脈沖在相位上的分布特征來(lái)實(shí)現(xiàn)絕緣故障類型的

9、判別與具體故障形式、故障位置的確定。定子絕緣局部放電在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)定子絕緣局部放電在線監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵技術(shù) 目前，國(guó)際上主要采用脈沖電流法測(cè)量定子絕緣的局部放電，即通過(guò)設(shè)置傳感器直接測(cè)量局部放電電流。鑒于水輪發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用較為廣泛的方法局部放電監(jiān)測(cè)方法包括： 1）中性點(diǎn)耦合法； 2）PDA法； 3）多并聯(lián)支路耦合法。 其中中性點(diǎn)耦合法包括寬帶耦合法與窄帶耦合法。 發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)方法發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)方法 中性點(diǎn)耦合法是在水輪發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)附近安裝傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)局部放電的監(jiān)測(cè)，包括寬頻帶測(cè)量與窄帶測(cè)量。 中性點(diǎn)耦合法中性點(diǎn)耦合法 窄帶測(cè)量是通過(guò)窄帶測(cè)量網(wǎng)絡(luò)組成，該網(wǎng)絡(luò)由電感、電容與電阻組成，

10、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在電感與電容發(fā)生諧振時(shí)阻抗最小，其測(cè)量頻帶在諧振頻率附近。 窄帶測(cè)量窄帶測(cè)量 寬帶測(cè)量是采用寬頻帶電流傳感器（羅氏線圈）作為測(cè)量工具。測(cè)量時(shí)為提高靈敏度，一般要求在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地回路上并聯(lián)電容回路，電容值的大小在1nF6nF之間。 寬帶測(cè)量寬帶測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)： 安裝位置電壓較低，安全性高，且一臺(tái)機(jī)組只安裝一個(gè)傳感器，故障點(diǎn)少，且投資費(fèi)用少。 能夠測(cè)量發(fā)電機(jī)內(nèi)部所有的局部放電。 其他體現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的脈沖也能被監(jiān)測(cè)到，有利于發(fā)電機(jī)多方面的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。缺點(diǎn)： 發(fā)電機(jī)局部放電主要發(fā)生在定子高壓段，離被測(cè)點(diǎn)距離遠(yuǎn)，因此靈敏度差，特別是窄帶測(cè)量系統(tǒng)。 對(duì)信息處理與模式識(shí)別技術(shù)的要求高。 不

11、能實(shí)現(xiàn)定子絕緣故障的定位。 中性點(diǎn)耦合法的優(yōu)缺點(diǎn)中性點(diǎn)耦合法的優(yōu)缺點(diǎn)PDA監(jiān)測(cè)法是在發(fā)電機(jī)每相母線出口與主變?nèi)肟诟浇餮b一個(gè)電容值（80pF）很小的高壓電容傳感器來(lái)達(dá)到測(cè)量局部放電目的。由于噪聲抑制技術(shù)的要求，兩個(gè)傳感器間隔的距離長(zhǎng)度與引入電纜的長(zhǎng)度均需精確計(jì)算才能達(dá)到要求。 PDAPDA監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)法多并聯(lián)支路耦合法是在發(fā)電機(jī)每相每個(gè)并聯(lián)支路均安裝一個(gè)高壓 電 容 耦 合 器（80pF）。由于噪聲抑制的要求，每個(gè)傳感器安裝位置與引入電纜的長(zhǎng)度均需精確計(jì)算才能達(dá)到要求。 多并聯(lián)支路耦合法多并聯(lián)支路耦合法 PDAPDA法及多并聯(lián)支路耦合法的優(yōu)缺點(diǎn)法及多并聯(lián)支路耦合法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)量的靈敏度高。

12、 抗干擾能力強(qiáng)。 能夠?qū)崿F(xiàn)局部放電的定位，其中PDA法能夠定位到局部放電發(fā)生在同步電機(jī)的哪一相，并聯(lián)支路耦合法甚至能定位局部放電發(fā)生在電機(jī)的哪個(gè)并聯(lián)支路。缺點(diǎn)： 測(cè)量位置在發(fā)電機(jī)的高壓端，增加電機(jī)的故障點(diǎn)，存在安全隱患。 安裝的傳感器多，價(jià)格昂貴。 發(fā)電機(jī)定子絕緣局部放電的分析發(fā)電機(jī)定子絕緣局部放電的分析 對(duì)水輪發(fā)電機(jī)定子絕緣局部放電的分析包括指放電標(biāo)分析法與放電譜圖分析法，以上兩種分析方法均建立發(fā)電脈沖統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，即至少對(duì)50個(gè)工頻周期的局部放電信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。 放電指標(biāo)分析法放電指標(biāo)分析法 指標(biāo)分析法主要用來(lái)判斷定子絕緣是否發(fā)生故障，計(jì)算的局部放電指標(biāo)包括： 最大放電量 平均放電量 發(fā)電次

13、數(shù) 標(biāo)稱放電量 根據(jù)國(guó)際電工組織頒布的標(biāo)準(zhǔn)，其中最大放電量和標(biāo)稱放電量是放映定子絕緣劣化的最重要參數(shù) 放電譜圖指標(biāo)分析法放電譜圖指標(biāo)分析法 放電譜圖分析法主要用于確定局部放電的放電類型，并對(duì)具體的絕緣故障進(jìn)行定位。 計(jì)算的局部放電譜圖包括： 最大放電量-相位譜圖 放電次數(shù)-相位譜圖 平均放電量-相位譜圖 放電量-相位-放電次數(shù)三維譜圖 其中三維放電譜圖能全面的了解50個(gè)工頻周期的局部放電脈沖的幅值及相位分布情況，通過(guò)對(duì)三維放電譜圖的識(shí)別，能基本實(shí)現(xiàn)定子絕緣故障的確定。 放電譜圖分析法放電譜圖分析法 定子絕緣放電的類型定子絕緣放電的類型 在水輪發(fā)電機(jī)中，局部放電可能在銅棒和電機(jī)接地的鐵芯磁鋼之間

14、的任何氣隙中產(chǎn)生。這些氣隙包括：銅棒和絕緣體之間的氣隙、絕緣材料內(nèi)部的氣隙、絕緣體與接地鐵芯之間的氣隙。此外，在電機(jī)中，線棒的絕緣外層并非都與鐵芯連接，所以局部放電還會(huì)在繞組端部區(qū)域發(fā)生。對(duì)于這些區(qū)域來(lái)說(shuō)，當(dāng)絕緣受潮或表面污染時(shí)，會(huì)發(fā)生表面放電或閃絡(luò)現(xiàn)象。 定子絕緣放電的類型及譜圖特征定子絕緣放電的類型及譜圖特征 根據(jù)放電位置的差異，定子絕緣的放電類型包括： 內(nèi)部放電：高壓電機(jī)定子繞組絕緣體在層間出現(xiàn)氣隙 ，在高壓的作用下形成的放電； 端部放電：發(fā)電機(jī)定子繞組端部的連接處，是絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，盡管采取了一系列的措施（如防暈漆涂層和分級(jí)防暈層等），但在運(yùn)行中由于振動(dòng)和摩擦使防暈層損壞時(shí)，會(huì)引起端部

15、表面放電。 槽放電：槽部放電是指線圈主絕緣表面、線棒表面和槽壁之間的放電 ，槽放電的破壞性較大。 電弧放電：定子線棒股線的疲勞斷裂。斷裂股線兩端由于振動(dòng)時(shí)斷時(shí)續(xù)，形成火花放電，并且隨工頻電流過(guò)零而不斷熄滅、重燃，形成電弧放電。 定子絕緣放電的類型及譜圖特征定子絕緣放電的類型及譜圖特征 內(nèi)部放電： 正半波和負(fù)半波放電對(duì)稱 定子絕緣放電的類型及譜圖特征定子絕緣放電的類型及譜圖特征 端部放電：正半波放電幅度比負(fù)半波小的多 定子絕緣放電的類型及譜圖特征定子絕緣放電的類型及譜圖特征 槽部放電：正半波放電幅度比負(fù)半波小，但放電次數(shù)卻多 定子絕緣故障診斷實(shí)例定子絕緣故障診斷實(shí)例 定子絕緣故障診斷實(shí)例定子絕緣

16、故障診斷實(shí)例三、主變局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù) 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)的意義變壓器局部放電監(jiān)測(cè)的意義 美國(guó)變壓器維護(hù)協(xié)會(huì)編著的變壓器維護(hù)指南中說(shuō)明：“數(shù)據(jù)證明，多數(shù)變壓器的損壞，都是絕緣系統(tǒng)損壞造成的，其比例達(dá)到損壞變壓器總數(shù)的85%”。華東電網(wǎng)變壓器類設(shè)備專業(yè)會(huì)議資料匯編指出，華東電網(wǎng)500kV電壓等級(jí)的變壓器，絕緣和線圈問(wèn)題仍是主要問(wèn)題。統(tǒng)計(jì)顯示，19822000年國(guó)內(nèi)共投運(yùn)500kV變壓器618臺(tái)（單相513臺(tái)、三相105臺(tái)），共有41臺(tái)次發(fā)生事故，其中線圈和套管的絕緣故障占80%以上。 目前，大型電力變壓器主要采用油-屏障絕緣結(jié)構(gòu)，在發(fā)生介質(zhì)擊穿之前往往表現(xiàn)為局部放電的逐步發(fā)展和增強(qiáng)，絕緣故障常常起

17、源于局部放電造成的油/紙絕緣劣化。絕緣的劣化程度越高，局部放電活動(dòng)越強(qiáng)烈，局部放電是絕緣發(fā)生劣化的重要征兆。 因此，變壓器局部放電的在線監(jiān)測(cè)對(duì)預(yù)防變壓器故障意義重大。 油侵式變壓器絕緣結(jié)構(gòu)油侵式變壓器絕緣結(jié)構(gòu) 油侵式變壓器放電類型及部位油侵式變壓器放電類型及部位 變壓器局部放電特征變壓器局部放電特征 當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)局部放電時(shí)，將伴隨以下現(xiàn)象的產(chǎn)生，這些可以作為局部放電監(jiān)測(cè)的重要依據(jù)。 1）產(chǎn)生放電電流，并沿聯(lián)接線傳播； 2）產(chǎn)生電磁波，在變壓器箱體內(nèi)部折、反射傳播； 3） 產(chǎn)生超生波，在變壓器箱體內(nèi)傳播，并能衍射到變壓器箱體外部。 4） 向外輻射光信號(hào)。 5） 產(chǎn)生強(qiáng)的放電能量，導(dǎo)致絕緣油分

18、解而形成不同的氣體。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 脈沖電流法檢測(cè)到的不同情況下的放電脈沖 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 1、脈沖電流 脈沖電流法在通過(guò)監(jiān)測(cè)放電電流實(shí)現(xiàn)局部放電的測(cè)量。一般安裝電流傳感器用來(lái)檢測(cè)變壓器套管末屏接地線、箱體接地線、中性點(diǎn)接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局部放電引起的脈沖電流，獲得視在放電量。脈沖電流法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的一種檢測(cè)方法。 為了抑制噪聲，提高局部放電監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，脈沖電流法一般采用極性鑒別法抑制噪聲。 極性鑒別法要求在每相高壓套管和高壓套管末屏接地線上均套接電流傳感器，一臺(tái)變壓器需要6個(gè)傳感器 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法

19、變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 2、超聲波法 超聲波法是通過(guò)檢測(cè)變壓器局放產(chǎn)生的超聲波信號(hào)來(lái)測(cè)量局放的大小和位置。其傳感器一般掛在油箱外壁，超聲傳感器的頻帶約為70150kHz（或300kHz），以避開(kāi)鐵芯的鐵磁噪聲和變壓器的機(jī)械振動(dòng)噪聲。一般采用34個(gè)超聲波傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)局放源定位，因而人們對(duì)超聲波法的研究較為深入。 超聲檢測(cè)靈敏度低，主要用于定性地判斷局放信號(hào)的有無(wú)，以及利用超聲信號(hào)對(duì)局放源進(jìn)行物理定位。在電力變壓器的離線和在線檢測(cè)中，它一般作為脈沖電流法的輔助測(cè)量手段。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 3、光測(cè)法 光測(cè)法利用局放產(chǎn)生的光輻射進(jìn)行檢測(cè)。光測(cè)法需要被檢測(cè)物質(zhì)對(duì)光是透明的

20、，而變壓器的箱體不滿足要求，因此，光測(cè)法要求將傳感器深入到變壓器箱體內(nèi)部，這對(duì)變壓器運(yùn)行造成很大的安全隱患，因而光測(cè)法在無(wú)法應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的局放檢測(cè)。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 4、油中溶解氣體監(jiān)測(cè)法 油中溶解氣體分析（DGA，Dissolved Gas Analysis）法是通過(guò)檢測(cè)變壓器油分解產(chǎn)生氣體的組份和濃度來(lái)確定故障狀態(tài)（放電、過(guò)熱等）。目前該方法已廣泛應(yīng)用于變壓器在線監(jiān)測(cè)，并建立起模式識(shí)別系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)識(shí)別，是當(dāng)前變壓器局放檢測(cè)領(lǐng)域比較有效的方法之一 。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 4、油中溶解氣體監(jiān)測(cè)法 油中溶解氣體監(jiān)測(cè)法中的最重要設(shè)備

21、是“油氣分離膜”，該膜起到“阻止油分子、導(dǎo)通氣體分子”的作用。變壓器油在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)置微型油泵的作用由油氣分離器油進(jìn)口進(jìn)入油室，經(jīng)油氣分離器油出口與變壓器本體油形成變壓器油的內(nèi)部閉路循環(huán)。數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行日常周期檢測(cè)時(shí)，內(nèi)置微型油泵開(kāi)始啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)周期內(nèi)的變壓器油循環(huán)，確保日常檢測(cè)油樣的活性并完成系統(tǒng)色譜檢測(cè)的油氣分離過(guò)程。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 4、油中溶解氣體監(jiān)測(cè)法 油中溶解氣體監(jiān)測(cè)法可通過(guò)檢測(cè)氣體的含量，各種氣體的比例及其比值，某些組合氣體的總濃度等來(lái)識(shí)別具體的絕緣故障或過(guò)熱故障 。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 5、超高頻監(jiān)測(cè)法 變壓器中每一次局

22、部放電都發(fā)生正負(fù)電荷中和，伴隨有一個(gè)陡峭的電流脈沖，并向周圍輻射電磁波。局部放電所輻射的電磁波的頻譜特性與局放源的幾何形狀以及放電間隙的絕緣強(qiáng)度有關(guān) 。超高頻監(jiān)測(cè)法即通過(guò)監(jiān)測(cè)電磁波來(lái)最終測(cè)量局部放電。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 5、超高頻監(jiān)測(cè)法 超高頻局部放電監(jiān)測(cè)采用雙臂平面阿基米德天線作為傳感器，監(jiān)測(cè)頻率很高，在500MHz-1500MHz（通過(guò)設(shè)計(jì)天線尺寸與臂長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)），能避開(kāi)電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)干擾（干擾頻率一般在200MHz以下）。由于超高頻監(jiān)測(cè)法監(jiān)測(cè)頻率較高，因此，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí)，首先應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行降頻處理。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 超高頻監(jiān)測(cè)法

23、測(cè)量到的各種情況下主變局部放電產(chǎn)生的電磁波信號(hào)波形。高頻電磁波經(jīng)硬件降頻處理后的波形。 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法變壓器局部放電監(jiān)測(cè)方法 變壓器局部放電監(jiān)測(cè)過(guò)程中，信號(hào)的分析方法、故障診斷與定位方法與發(fā)電機(jī)定子絕緣監(jiān)測(cè)基本一致。 超高頻監(jiān)測(cè)法的診斷實(shí)例超高頻監(jiān)測(cè)法的診斷實(shí)例 通過(guò)對(duì)放電自動(dòng)識(shí)別獲得結(jié)論是：油中存在金屬懸浮體。 停機(jī)檢查后獲得的結(jié)論與自動(dòng)監(jiān)測(cè)獲得的結(jié)論完全一致。四、水電機(jī)組振擺在線監(jiān)測(cè) 水輪發(fā)電機(jī)振擺監(jiān)測(cè)意義水輪發(fā)電機(jī)振擺監(jiān)測(cè)意義 對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，最常見(jiàn)的故障形式就是旋轉(zhuǎn)軸系在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)故障，例如水輪發(fā)電機(jī)組最常見(jiàn)、最主要的故障就是振動(dòng)故障，據(jù)華中電網(wǎng)50臺(tái)4.5MW以上

24、水輪發(fā)電機(jī)組六年運(yùn)行資料的統(tǒng)計(jì)，大約有80%的故障或事故都在振動(dòng)信息上有所反映 。俄羅斯薩揚(yáng)水電站的毀滅性事故起因極可能是其機(jī)組長(zhǎng)期在振動(dòng)超標(biāo)的狀態(tài)下運(yùn)行。因此，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)的振擺監(jiān)測(cè)意義重大，有利于提前發(fā)現(xiàn)水電機(jī)組的多種故障，預(yù)防重大事故的發(fā)生。 水輪發(fā)電機(jī)組振擺特征水輪發(fā)電機(jī)組振擺特征 水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)故障具有如下特點(diǎn)： 1.漸變性 水輪發(fā)電機(jī)組與其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械相比轉(zhuǎn)速明顯較低，一般在50200rpm之間，甚至更低，因此其故障的發(fā)展多是漸變的，有磨損和疲勞特征，突發(fā)惡性事故較少，即有一個(gè)從量變到質(zhì)變的過(guò)程，這種特征對(duì)實(shí)施振擺在線監(jiān)測(cè)非常有利。 水輪發(fā)電機(jī)振擺特征水輪發(fā)電機(jī)振擺特征 2.復(fù)雜

25、多樣性 主要表現(xiàn)在： （1）水輪發(fā)電機(jī)組是一個(gè)涉及機(jī)械、電磁和水力的復(fù)雜系統(tǒng)。機(jī)組振動(dòng)可能是機(jī)械、電磁、水力三者中的一種因素引起的單一振動(dòng)，也可能是幾種因素共同作用的耦合振動(dòng)。例如水流不平衡流動(dòng)會(huì)引起機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分振動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)部分的振動(dòng)又會(huì)引起轉(zhuǎn)子與定子間氣隙不對(duì)稱變化，這個(gè)不對(duì)稱變化將引起不平衡磁拉力，反過(guò)來(lái)加劇或減弱轉(zhuǎn)動(dòng)部分的振動(dòng) （2）機(jī)組的振動(dòng)一般是幾種振源同時(shí)存在。 （3）在機(jī)組沒(méi)有發(fā)生故障時(shí)，機(jī)組也是有振動(dòng)的，當(dāng)振動(dòng)超出允許值時(shí)，如何區(qū)分機(jī)組的振動(dòng)中哪一部分是不可避免的振動(dòng)，哪一部分是故障引起的振動(dòng)，也有很大的困難。 （4）水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)的故障特征往往有多方面的反映，不同的故障其特

26、征存在著顯著的交叉，故障和特征之間并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，而且一種故障在特征上有多方面的反映。同時(shí)，某一部位的超常振動(dòng)可能是幾種故障的疊加，而某一故障引起的振動(dòng)也會(huì)在幾個(gè)部位不同程度的反映出來(lái)。 水輪發(fā)電機(jī)振擺特征水輪發(fā)電機(jī)振擺特征 3.不規(guī)則性 由于每個(gè)水電站的設(shè)計(jì)、施工受地理位置、地質(zhì)狀況和經(jīng)濟(jì)技術(shù)等多方面的影響，每個(gè)水電站都是專門設(shè)計(jì)的。因此水電機(jī)組運(yùn)行時(shí)還會(huì)受到電網(wǎng)、水文、氣候和現(xiàn)場(chǎng)安裝等諸多因素的影響，有些影響是不可預(yù)知的。這就使得不同電站，甚至同一電站的不同機(jī)組的故障情況很不一樣，特殊案例比比皆是。 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因 水電機(jī)組振動(dòng)按照引起振動(dòng)的原因分為以下三個(gè)部分

27、 1.水力因素 水輪發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)力是水流的沖擊，水流由于與管壁的沖擊，水壓、流速和流向的改變等，都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起機(jī)組的振動(dòng)。水力因素引起的振動(dòng)主要包括： （a）尾水管內(nèi)低頻渦帶引起的振動(dòng)； （b）尾水管接近轉(zhuǎn)頻的脈動(dòng)； （c）水輪機(jī)水封間隙不等產(chǎn)生的水力不平衡力； （d）蝸殼中的不均勻流場(chǎng)、導(dǎo)葉后的不均勻流場(chǎng)； （e）壓力管道中水力振動(dòng)等。 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因 水力因素引起的振動(dòng)的顯著特征是：主要在機(jī)組帶較小負(fù)荷等不穩(wěn)定工況區(qū)時(shí)影響較大，當(dāng)機(jī)組進(jìn)入最優(yōu)工況區(qū)且過(guò)機(jī)流量較大后，由水力因素引起的振動(dòng)將會(huì)逐漸變小。 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因 2機(jī)械因素引起的振動(dòng)

28、 水輪發(fā)電機(jī)組的旋轉(zhuǎn)部件和支承結(jié)構(gòu)都是按軸對(duì)稱布置，以保證機(jī)組旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定性。如果由于某種原因偏離這種對(duì)稱時(shí)，機(jī)組運(yùn)行就會(huì)變成不穩(wěn)定，而產(chǎn)生各種形式的振動(dòng)。 機(jī)械缺陷或故障引起的振動(dòng)有共同的特點(diǎn)，其振動(dòng)頻率多為轉(zhuǎn)頻或轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)，不平衡力一般為徑向或水平方向。機(jī)械不平衡現(xiàn)象是較普遍存在的，尤其高水頭和高轉(zhuǎn)速機(jī)組的不平衡問(wèn)題更顯得突出，是機(jī)組的主要振源。 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因 將引起振動(dòng)的機(jī)械因素包括： a.大軸不直 b.發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪質(zhì)量不平衡 c.機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分和固定部分的摩擦 d.導(dǎo)軸承瓦間隙大 e.推力瓦不平或者推力頭松動(dòng) 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原

29、因 3電磁力引起的振動(dòng) 由于發(fā)電機(jī)某些故障或者設(shè)計(jì)方面的固有原因，使同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與定子之間的存在周期性的電磁力，將引發(fā)同步電機(jī)出現(xiàn)周期性的振動(dòng)。 電磁力引起的振動(dòng)包括極頻振動(dòng)和轉(zhuǎn)頻振動(dòng),其中轉(zhuǎn)頻振動(dòng)的振頻是機(jī)組轉(zhuǎn)頻的整數(shù)倍，極頻振動(dòng)振動(dòng)頻率為100Hz或其整數(shù)倍。 水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因 轉(zhuǎn)頻振動(dòng) 大直徑水輪發(fā)電機(jī)組的主要振源之一，是由于定子內(nèi)腔和轉(zhuǎn)子外緣之間氣隙不均勻，在定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生不均衡磁拉力，從而對(duì)轉(zhuǎn)子和定子形成轉(zhuǎn)頻激擾力。定子和轉(zhuǎn)子間隙不均勻的原因有： 轉(zhuǎn)子外緣不圓，如有的磁極突出； （a）定子內(nèi)腔不圓，如某一塊向內(nèi)突出； （b）定子內(nèi)腔和轉(zhuǎn)子外緣均為圓形，但轉(zhuǎn)子和

30、定子不同心； （c）轉(zhuǎn)子動(dòng)、靜不平衡； （d）轉(zhuǎn)子各磁極電氣參數(shù)相差較大或局部頸間短路等。 （e）定子和轉(zhuǎn)子間的間隙不等往往是由上述原因綜合作用產(chǎn)生的，但有主有次，常以其中一種或兩種原因?yàn)橹鳌?水輪發(fā)電機(jī)振擺原因水輪發(fā)電機(jī)振擺原因2.極頻振動(dòng) 產(chǎn)生極頻振動(dòng)的主要原因有： （a）定子分?jǐn)?shù)槽次諧波磁勢(shì) （b）定子并聯(lián)支路內(nèi)環(huán)流產(chǎn)生的磁勢(shì) （c）負(fù)序電流引起的反轉(zhuǎn)磁勢(shì) （d）定子不圓、機(jī)座合縫不好 （e）機(jī)組定子鐵芯組合縫松動(dòng)或定子鐵芯松動(dòng)。 水輪發(fā)電機(jī)振擺特征水輪發(fā)電機(jī)振擺特征振擺原因振擺原因頻率頻率振幅振幅質(zhì)量不平衡質(zhì)量不平衡轉(zhuǎn)頻轉(zhuǎn)頻隨轉(zhuǎn)速變化，與轉(zhuǎn)速的平方成正比隨轉(zhuǎn)速變化，與轉(zhuǎn)速的平方成正比軸

31、線不對(duì)中軸線不對(duì)中轉(zhuǎn)頻的轉(zhuǎn)頻的1、2、3倍頻成分較大倍頻成分較大隨負(fù)荷變化明顯隨負(fù)荷變化明顯軸承間隙過(guò)大軸承間隙過(guò)大低頻高頻都有低頻高頻都有隨負(fù)荷變化明顯隨負(fù)荷變化明顯定子繞組固定不良定子繞組固定不良50Hz和和100Hz振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化而變化振動(dòng)隨轉(zhuǎn)速和負(fù)荷變化而變化定、轉(zhuǎn)子氣隙不均定、轉(zhuǎn)子氣隙不均轉(zhuǎn)頻轉(zhuǎn)頻隨負(fù)荷增加而增大隨負(fù)荷增加而增大水力不平衡水力不平衡轉(zhuǎn)頻乘以活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)或輪葉轉(zhuǎn)頻乘以活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)或輪葉數(shù)數(shù)隨流量變化明顯，與水頭關(guān)系密切；隨流量變化明顯，與水頭關(guān)系密切；卡門渦列卡門渦列低頻振動(dòng)低頻振動(dòng)隨流量增大而明顯增大隨流量增大而明顯增大水輪機(jī)迷宮間隙不水輪機(jī)迷宮間隙不均勻均勻轉(zhuǎn)頻轉(zhuǎn)

32、頻隨機(jī)組負(fù)荷和流量增大而明顯增大隨機(jī)組負(fù)荷和流量增大而明顯增大 水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法1.試驗(yàn)識(shí)別法 1.1變轉(zhuǎn)速試驗(yàn) 分別使機(jī)組在60%-100%額定轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)，測(cè)量機(jī)組典型部位的振幅和頻率。在此過(guò)程中若振幅一直很大，改變轉(zhuǎn)速對(duì)其影響很小，且振動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)速頻率基本一致，則振動(dòng)原因大致是軸線曲折、軸承間隙未調(diào)整好、導(dǎo)軸承不同心、主軸和固定部件有碰磨等原因引起。如果振幅隨轉(zhuǎn)速平方的增大而增大，且振動(dòng)頻率與轉(zhuǎn)速頻率一致，則振動(dòng)是由轉(zhuǎn)動(dòng)部件不平衡引起的。 1.2.變勵(lì)磁試驗(yàn) 機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速下，給轉(zhuǎn)子加上勵(lì)磁電流，改變勵(lì)磁電流，觀察各典型部位振幅的變化。若振幅隨勵(lì)磁電流的

33、增大而增大，則磁拉力不平衡可能是振動(dòng)的主要原因。 1.3.變負(fù)荷試驗(yàn) 檢測(cè)在不同負(fù)荷情況下的振幅變化情況，如果振幅隨負(fù)荷的增大而顯著增大，則水力不平衡是引起機(jī)組振動(dòng)的主要原因。 水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法 2、振因識(shí)別法 不同振源引起的振動(dòng)，其振動(dòng)特征是有差別的，最基本的特征是振動(dòng)頻率的不同，由振動(dòng)頻率的不同可以做出以下判斷： a.若振動(dòng)頻率與機(jī)組轉(zhuǎn)頻一致，則可能是機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分質(zhì)量不平衡、軸線不對(duì)中、軸承與軸不同心、導(dǎo)軸承間隙大、水封間隙不等、法蘭密封偏磨、轉(zhuǎn)輪葉片形線不好、定子橢圓度大、轉(zhuǎn)子繞組匝間短路這些原因引起的振動(dòng)。 b.若振動(dòng)頻率是發(fā)電機(jī)電流頻率的兩倍，則可

34、能是定子鐵芯組合縫松動(dòng)、發(fā)電機(jī)負(fù)序電流引起的振動(dòng)。 c.若振動(dòng)頻率為轉(zhuǎn)速頻率乘以發(fā)電機(jī)磁極對(duì)數(shù)，則多半是由發(fā)電機(jī)氣隙不均勻所引起的機(jī)組振動(dòng)。 d.若振動(dòng)頻率分別為轉(zhuǎn)速頻率乘以活動(dòng)導(dǎo)葉數(shù)或轉(zhuǎn)動(dòng)頻率乘以轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)，則振動(dòng)分別是因?qū)~開(kāi)口不均勻或轉(zhuǎn)輪開(kāi)口不均勻所致。 水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法 3、軸心軌跡識(shí)別法 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的軸心隨時(shí)間變化而運(yùn)動(dòng)的軌跡，就是軸心軌跡，在不同工況和不同故障下，機(jī)組各部位的軸心軌跡是不同的，由機(jī)組的軸心軌跡可以做出以下判斷： a.如果軸心軌跡為圓形或橢圓形，則可能是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡、軸承或支座松動(dòng)等原因引起的振動(dòng)。 b.如果軸心軌跡為香蕉形

35、或外8字形，則振動(dòng)原因可能是定、轉(zhuǎn)子碰磨、大軸對(duì)中不良、軸承間隙過(guò)大等。 c.如果軸心軌跡為內(nèi)8字形，則振動(dòng)可能是由于油膜渦動(dòng)引起。 d.如果軸心軌跡為花瓣形，則可能是由于油膜振蕩、定轉(zhuǎn)子碰磨、尾水管渦帶等原因引起的振動(dòng)。不均勻或轉(zhuǎn)輪開(kāi)口不均勻所致。 水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法水輪發(fā)電機(jī)振擺故障識(shí)別方法 4、由振動(dòng)部位識(shí)別振動(dòng)原因 機(jī)組不同部位的振動(dòng)，原因是不同的，因此可以從振動(dòng)部位的不同來(lái)判斷機(jī)組的振動(dòng)原因，具體方法如下： a.若在水導(dǎo)軸承處的振動(dòng)比其它部位較為明顯，則可能是蝸殼、導(dǎo)葉及轉(zhuǎn)輪中的水力不平衡所引起的機(jī)組振動(dòng)。 b.若上機(jī)架處振動(dòng)較為明顯，則振動(dòng)原因多半來(lái)自于上導(dǎo)軸承缺陷（間隙擺

36、度調(diào)整不適合）或機(jī)組軸線有曲折、機(jī)組中心發(fā)生變化或發(fā)電機(jī)零部件有缺陷或故障。 水輪發(fā)電機(jī)振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置水輪發(fā)電機(jī)振擺監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)布置 軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的測(cè)量布置 故障診斷實(shí)例故障診斷實(shí)例 機(jī)組更換水輪機(jī)葉片前后上機(jī)架振幅差距大，且主要表現(xiàn)在機(jī)組轉(zhuǎn)頻附近。顯然是由水力因素引起的振動(dòng)。 故障診斷實(shí)例故障診斷實(shí)例 -2000200-200020002468101213.53um大軸姿態(tài)umm-2000200-2000200上導(dǎo)軸心軌跡umum-2000200-2000200水導(dǎo)軸心軌跡umum-2000200-200020002468101213.53um大軸姿態(tài)umm-2000200-2000

37、200上導(dǎo)軸心軌跡umum-2000200-300-200-1000100200300水導(dǎo)軸心軌跡umum五、發(fā)電廠輔助泵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè) 泵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的意義泵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)的意義 水電廠油、水、氣系統(tǒng)設(shè)備由于其“輔助”性質(zhì)，往往不被重視，或者說(shuō)重視程度遠(yuǎn)不如主設(shè)備，然而，由于設(shè)計(jì)重視程度和國(guó)產(chǎn)設(shè)備的工藝質(zhì)量，以及運(yùn)行環(huán)境等種種因素影響，使機(jī)組輔助設(shè)備對(duì)發(fā)供電可靠性的影響更顯突出。輔助設(shè)備的運(yùn)行可靠性及自動(dòng)控制操作成敗，不僅直接關(guān)系到主設(shè)備運(yùn)行可靠性和自動(dòng)開(kāi)停機(jī)成功與否，而且也直接關(guān)系到運(yùn)行機(jī)制的變化，還有可能直接導(dǎo)致機(jī)組的非計(jì)劃停運(yùn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。 泵工作的基本原理泵工作的基本原理 泵處于

38、一個(gè)閉環(huán)反饋回路中，泵啟停存在一定的規(guī)律性，監(jiān)測(cè)泵啟動(dòng)時(shí)間、停止間隔時(shí)間，能在一定程度上反映泵及相關(guān)控制回路、周圍環(huán)境等的運(yùn)行狀態(tài)。 泵的監(jiān)測(cè)方法泵的監(jiān)測(cè)方法 水電廠泵設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)包括直接監(jiān)測(cè)法和間接監(jiān)測(cè)法。 1）直接監(jiān)測(cè)法指直接安裝專用的傳感器檢測(cè)泵設(shè)備的電流、電壓、磁場(chǎng)、溫度，振動(dòng)信號(hào)等，并對(duì)以上信號(hào)進(jìn)行分析，提取水電廠輔助泵設(shè)備故障的征兆，以此反映水電廠泵設(shè)備的健康情況，診斷其是否存在故障。 2）間接監(jiān)測(cè)法則在總結(jié)泵設(shè)備異常啟停與對(duì)應(yīng)故障的基礎(chǔ)上，通過(guò)監(jiān)測(cè)泵啟、停的規(guī)律，并有機(jī)融合關(guān)聯(lián)信息量，來(lái)綜合反映泵設(shè)備本體、運(yùn)行環(huán)境及相關(guān)因素、控制回路等的健康狀態(tài)。 泵的監(jiān)測(cè)方法比較泵的監(jiān)測(cè)方法

39、比較 名稱名稱優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)直接監(jiān)測(cè)直接監(jiān)測(cè)法法1.比較直觀，監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度大；比較直觀，監(jiān)測(cè)結(jié)果的可信度大；2.能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)泵故障原因的準(zhǔn)確定位。能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)泵故障原因的準(zhǔn)確定位。1.要求安裝較多的專用傳感器，成本高；要求安裝較多的專用傳感器，成本高；2.電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、振動(dòng)等的綜合分析電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、振動(dòng)等的綜合分析要求復(fù)雜的計(jì)算方法，軟件成本及技術(shù)含要求復(fù)雜的計(jì)算方法，軟件成本及技術(shù)含量高。量高。間接監(jiān)測(cè)間接監(jiān)測(cè)法法1.分析算法及方法均較為簡(jiǎn)單；分析算法及方法均較為簡(jiǎn)單；2.不需要安裝額外的檢測(cè)傳感器設(shè)備，硬不需要安裝額外的檢測(cè)傳感器設(shè)備，硬件成本非常低；件成本非常低；3.采用相關(guān)信

40、息的集成分析策略，能夠反采用相關(guān)信息的集成分析策略，能夠反映輔助系統(tǒng)的多方面故障狀態(tài)。映輔助系統(tǒng)的多方面故障狀態(tài)。1.要求對(duì)泵的啟停規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期總結(jié)，要要求對(duì)泵的啟停規(guī)律進(jìn)行長(zhǎng)期總結(jié)，要求建立完備的專家診斷知識(shí)庫(kù)；求建立完備的專家診斷知識(shí)庫(kù)；2.對(duì)泵設(shè)備的診斷要求集成分析多個(gè)相關(guān)對(duì)泵設(shè)備的診斷要求集成分析多個(gè)相關(guān)信息；信息；3.無(wú)法實(shí)現(xiàn)泵本體故障定位，故障定位需無(wú)法實(shí)現(xiàn)泵本體故障定位，故障定位需人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)。人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)。因此，對(duì)于水電廠的輔助泵設(shè)備，為節(jié)約工程成本，可采用間接監(jiān)測(cè)法。 泵的在線監(jiān)測(cè)與分析模型泵的在線監(jiān)測(cè)與分析模型 泵的在線監(jiān)測(cè)與分析模型泵的在線監(jiān)測(cè)與分析模型 1） 以人工離線

41、分析為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)專家經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果、典型案例，對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行離線分析與總結(jié)，以此為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的專家知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，包括特征提取策略，診斷閾值系統(tǒng)，異常事件與故障對(duì)應(yīng)庫(kù)，關(guān)聯(lián)信息集成分析策略，多維向量的協(xié)同式智能推理與診斷機(jī)制等。 2) 提取特征參數(shù)，依據(jù)已建立專家診斷知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)故障進(jìn)行診斷并實(shí)現(xiàn)定位。 3）在實(shí)時(shí)分析過(guò)程中總結(jié)與發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷完善專家診斷知識(shí)庫(kù)內(nèi)容，因?yàn)閷＜以\斷知識(shí)庫(kù)的完備性，是決定泵設(shè)備故障診斷能否實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。因此，當(dāng)自動(dòng)分析過(guò)程中未能得出診斷結(jié)論時(shí)，則請(qǐng)求人工離線干預(yù)分析，借助專家的經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)，獲得人工分析結(jié)論，以補(bǔ)充專家診斷知識(shí)庫(kù)，使其日趨完備。 泵的在線監(jiān)測(cè)

42、中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)1、監(jiān)測(cè)量及特征提取21onTtt32DTtt21ududbonQQQQVTtt32ududhDQQQQVTtt(1)&(1)szbAAA 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)2、閾值系統(tǒng)的建立 閾值系統(tǒng)的建立實(shí)質(zhì)是確定某個(gè)數(shù)值，泵啟動(dòng)或停止超過(guò)這個(gè)數(shù)值，即定義為泵的異常啟動(dòng)狀態(tài)。主要通過(guò)以下幾個(gè)方面獲取閾值系統(tǒng)：1）與相應(yīng)專家的廣泛交流，并對(duì)專家傳授知識(shí)的積累與總結(jié)；2）對(duì)電廠海量歷史數(shù)據(jù)的分析與總結(jié)；3）對(duì)各類試驗(yàn)結(jié)果的分析、總結(jié)與提煉；4）對(duì)水電廠現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的典型案例進(jìn)行分析與總結(jié)。 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)異

43、常名稱異常名稱診斷閾值診斷閾值異常名稱異常名稱診斷閾值診斷閾值1#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)1440秒秒1#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短120秒秒1#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)33秒秒1#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短20秒秒2#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)960秒秒2#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短110秒秒2#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)30秒秒2#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短21秒秒3#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)2400秒秒3#機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵停運(yùn)時(shí)間過(guò)短125秒秒3

44、#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)29秒秒3#機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短機(jī)組油泵啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短22秒秒 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)3、泵異常啟動(dòng)與故障對(duì)應(yīng)關(guān)系 異常名稱異常名稱異常定義及可能原因異常定義及可能原因高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)高壓氣機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)高壓氣機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)控制回路故障等控制回路故障等啟泵壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。啟泵壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間短短1、壓油槽補(bǔ)氣閥開(kāi)啟補(bǔ)氣；、壓油槽補(bǔ)氣閥開(kāi)啟補(bǔ)氣；2、高壓氣系統(tǒng)漏氣；、高壓氣系統(tǒng)漏氣；3、啟機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。、啟機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。高壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間高壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間

45、過(guò)長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)1、壓油槽補(bǔ)氣閥開(kāi)啟；、壓油槽補(bǔ)氣閥開(kāi)啟；2、高壓氣機(jī)效率降低；、高壓氣機(jī)效率降低；3、高壓氣系統(tǒng)漏氣；、高壓氣系統(tǒng)漏氣；3、停機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。、停機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移等。高壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間高壓氣機(jī)運(yùn)行時(shí)間過(guò)短過(guò)短1、停機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移；、停機(jī)壓力開(kāi)關(guān)定值漂移；2、氣機(jī)故障退出；、氣機(jī)故障退出；3、控制回路出現(xiàn)故障等。、控制回路出現(xiàn)故障等。多高壓氣機(jī)同時(shí)運(yùn)多高壓氣機(jī)同時(shí)運(yùn)行行多臺(tái)機(jī)組壓油槽補(bǔ)氣；多臺(tái)機(jī)組壓油槽補(bǔ)氣；氣管路破裂，大量漏氣；氣管路破裂，大量漏氣；主機(jī)效率明顯降低等。主機(jī)效率明顯降低等。 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)4、關(guān)聯(lián)信息的選取和計(jì)算 僅對(duì)泵設(shè)備

46、的啟停時(shí)間分析不足以準(zhǔn)確地定位泵設(shè)備及相應(yīng)設(shè)備的具體故障形式，應(yīng)結(jié)合關(guān)聯(lián)信息的監(jiān)測(cè)才能實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位。 壓油泵啟動(dòng)頻繁可能是由：1）油系統(tǒng)漏油；2）壓油槽及補(bǔ)氣閥門漏氣；3）機(jī)組調(diào)節(jié)頻繁，正常耗油量大等。 僅根據(jù)油泵停運(yùn)時(shí)間短，不足以體現(xiàn)其具體故障，因此，必須結(jié)合對(duì)關(guān)聯(lián)信息的判斷與評(píng)價(jià)。 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)4、關(guān)聯(lián)信息的選取和計(jì)算 選取接力器總位移大小來(lái)體現(xiàn)機(jī)組正常用油量 11CiiiEeeebLLLebHLSLL S2tHES 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)4、關(guān)聯(lián)信息的選取和計(jì)算 選取壓油槽高壓氣體體積作為判斷的是否漏氣的依據(jù)。 otVV

47、VlylVS LayaVS L()0alyaylVVS LS LalLLPVnRTPVnRT 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)4、關(guān)聯(lián)信息的選取和計(jì)算 再以水電廠高壓氣泵的異常啟停為例，當(dāng)高壓氣泵停泵時(shí)間過(guò)短時(shí)，高壓儲(chǔ)氣罐的壓力下降速度較快，顯然有多方面原因?qū)е略摤F(xiàn)象出現(xiàn)，其中最重要的兩個(gè)原因是：（a）高壓儲(chǔ)氣罐漏氣；（b）壓油槽補(bǔ)氣閥門開(kāi)啟，高壓氣罐向壓油槽補(bǔ)氣。（c）高壓氣機(jī)啟動(dòng)的壓力定值漂移增大。顯然，不結(jié)合其他關(guān)聯(lián)監(jiān)測(cè)量，在診斷出高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間過(guò)短時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確定位高壓氣機(jī)出現(xiàn)停泵時(shí)間過(guò)短的具體原因，必須結(jié)合壓油槽補(bǔ)氣閥的動(dòng)作情況才能實(shí)現(xiàn)故障的準(zhǔn)確定位。 泵的在線監(jiān)測(cè)中

48、的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)4、關(guān)聯(lián)信息的選取和計(jì)算 在自動(dòng)分析泵的故障時(shí)，可計(jì)算的關(guān)聯(lián)信息量包括：1）模擬量實(shí)時(shí)值的大小，即在泵啟動(dòng)或停止時(shí)刻關(guān)聯(lián)模擬量的幅值大小。2）模擬量變化總幅值，在泵啟動(dòng)或停止過(guò)程模擬量變化的總幅度大小。3）模擬量變化次數(shù)，在泵啟動(dòng)或停止過(guò)程模擬量幅值變化的次數(shù)。4）數(shù)字量變化次數(shù)，在泵啟動(dòng)或停止過(guò)程數(shù)字量變化的總次數(shù)。5）啟泵停泵時(shí)模擬量變化趨向量M，在泵設(shè)備相鄰兩次停泵或啟泵時(shí)刻，關(guān)聯(lián)模擬量幅值比較情況，模擬量增加則置M值為正，且M大小為變化的幅度，否則則置M值為負(fù)，且M值的大小為變化幅度。6）模擬量變化速度，在泵設(shè)備上次動(dòng)作到當(dāng)前時(shí)間模擬量的變化速度，主要

49、指相應(yīng)受控模擬量的變化速度，包括相關(guān)壓力、油位、水位的變化速度。 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)5、推理與診斷機(jī)制 以調(diào)速油系統(tǒng)壓油槽異常啟/停為例，壓油泵停止時(shí)間過(guò)短（油泵啟動(dòng)頻繁）的推理與診斷流程 泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)泵的在線監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵技術(shù)5、推理與診斷機(jī)制以高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間過(guò)短事件為例，其的推理與診斷步驟如下所示：1）判斷高壓氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間是否小于某閾值，若滿足，轉(zhuǎn)入步驟2），否則結(jié)束。2）自動(dòng)判斷高壓氣機(jī)啟動(dòng)時(shí)高壓氣罐氣壓值P是否處于某區(qū)間內(nèi)，若不滿足，給出啟機(jī)壓力定值漂移故障，否則轉(zhuǎn)入步驟3）。3）檢查在氣機(jī)停運(yùn)時(shí)間內(nèi)，是否向壓油槽補(bǔ)氣，若有給出事件原因：壓油槽補(bǔ)氣閥開(kāi)啟補(bǔ)氣；否則轉(zhuǎn)入步驟4）。4）定義為未知原因，自動(dòng)請(qǐng)求人工干預(yù)分析，通過(guò)專家的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，獲得有效的診斷結(jié)論。 水電廠泵的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水電廠泵的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)