CN104331631A - 一种水电机组运行状态远程诊断决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电机组运行状态远程诊断决策方法。该方法通过建立水电机组运行状态远程诊断决策基础知识库、故障数据库，远程监测并获取水电机组运行振动、摆度、压力脉动、顶盖水下部分碰磨信号、调速控制系统静特性、动特性及功能性指标、开关机时间及规律、压油槽油泵启停时间等重要参量，采用趋势分析、特定频率带碰磨分析、特性指标比对、开关机时间及动作规律分析、压油槽油泵启停时间分析等方法，对机组运行稳定性进行远程诊断决策。

Description

一种水电机组运行状态远程诊断决策方法

技术领域

本发明属于水力发电设备技术领域，具体涉及一种用于水电机组运行状态远程诊断决策的方法。

背景技术

水轮发电机组安全稳定运行关系到水电厂安全和社会公共安全，2009年8月17日，俄罗斯已建最大水电站—萨扬·舒申斯克水电站发生了国内外水电史上空前的重大事故。共造成75人死亡，13人失踪，机组和部份厂房被毁，电站设备、设施损失预估约70亿卢布，影响难以估量。根据俄方事故调查报告和国内专家分析，本次事故主要是由机组振动过大、金属结构部件疲劳、在线监测及分析技术薄弱、水机保护失效等综合原因造成的。

“萨扬”事故暴露出了当前水电厂对影响安全的参量综合及智能分析水平低问题，在水电厂日益走向“无人值班，少人值守”的背景下，这些问题将给电厂的安全运行带来极大隐患。可以说，缺乏系统、可靠的水电机组安全运行远程诊断决策技术也是导致“萨扬”事故的重要原因之一。

我国水电机组装机容量大，三峡等巨型水电厂成为电网的主力调频调峰电厂，为电网安全稳定运行提供了有力保障。但部分水电厂投产时间较早，机组设备、金属结构均出现了老化，“十一五”期间发现了诸多缺陷及安全隐患。导致“萨扬”事故的安全隐患目前在各水电厂仍然普遍存在。尤其是机组稳定性、调节系统运行状态等远程监控技术仍不完善，远程实时诊断决策技术及方法欠缺。

发明内容

为及时掌握水电机组运行状态，提高水电厂安全防护能力，有效防止类“萨扬”事故的发生，实现水电厂“设备数字化、信息网络化、决策实时化”的智能化改造目标，本发明提出了一种能远程进行水电机组运行状态分析诊断及决策的方法，提高对水电机组的安全运行实时决策水平及应急响应能力，以防止类“萨扬”事故发生。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，

步骤一：建立包括机组各部位反应运行状态的数据正常值和报警值的基础数据库；

步骤二：建立包括机组各部位反应运行状态的数据不正常时所对应的故障原因的故障数据库；

步骤三：采用对机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法，特定频率带分析法和趋势分析法对采集的机组各部位反应运行状态的数据与基础数据库中的数值进行比对，在数值范围内则诊断为正常，超过数值范围，则在故障数据库中进行匹配，匹配成功则诊断为相应的故障。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，步骤三中所述的机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法中，开机模式分析法包括采集机组开机时间点、机组转速信号、导叶开度信号、油开关节点状态和机组达到额定转速的时间点；运行模式分析法包括采集机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化代表运行工况的参数，以及在相应工况下的机组振动信号；停机模式分析方法包括采集机组停机时间点、机组转速、导叶开度、油开关节点状态、机组转速降至零的时间点。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，建立的故障数据库中的开机模式中，开机过程中导叶的变化速率与基础数据库中记录的导叶开机变化速率不一致时，表明机组开机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；开机过程中转速变化偏快或偏慢，均表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；开机后机组达到额定转速的时间超出正常范围，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常、调速器执行机构存在异常；建立的故障数据库中的运行模式中，在与基础数据库中同样机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化的运行工况下的标准振动数据进行比对，超过基础数据库中的机组振动信号，则表明机组振动存在异常；建立的故障数据库中的停机模式中，停机过程中导叶的变化速率与基础数据库中设定的导叶停机变化速率不一致时，表明机组停机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；停机过程中转速变化偏快，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；停机过程中转速变化偏慢，或机组转速降至零的时间超出正常范围，表明导叶漏水量增大。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，所述的特定频率带分析方法为：

通过在机组的顶盖设置振动测点，采集顶盖振动测点信号的频谱，然后提取该频谱段10～200Hz范围内的振动频率信号，将所有振动测点的振动频率与基础数据库中的数值进行比对。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，建立的故障数据库中的顶盖振动故障原因中，若存在机组每转动一周出现一个以上脉冲信号，则表明机组顶盖水下部分存在碰磨。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，所述的趋势分析方法为：

采集机组振动幅值随时间而产生的变化曲线，在选定的时间段内，与基础数据库中的变化曲线进行比对分析。

所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，建立的故障数据库中的机组振动幅值故障原因中，若机组振动幅值随时间而产生的变化曲线的振动幅值变化达到25％以上，即表明机组振动幅值已有变化趋势，需进行预警，具体原因为机组在涡带区运行、螺栓松动、水头发生变化、导叶之间存在异物。

本发明的技术效果在于，通过建立水电机组运行状态基础知识库和故障数据库，当机组出现超过基础知识库中记录的正常范围的振动数据时，即可通过故障数据库快速比对查找故障原因，实现了快速定位解决机组故障的目的，提高了故障处理效率，有效的保证了机组正常运行。

具体实施方式

本发明方法包括如下步骤：

步骤一：建立包括机组各部位反应运行状态的数据正常值和报警值的基础数据库；

步骤二：建立包括机组各部位反应运行状态的数据不正常时所对应的故障原因的故障数据库；

步骤三：采用对机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法，特定频率带分析法和趋势分析法对采集的机组各部位反应运行状态的数据与基础数据库中的数值进行比对，在数值范围内则诊断为正常，超过数值范围，则在故障数据库中进行匹配，匹配成功则诊断为相应的故障。

步骤三中机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法中，开机模式分析法包括采集机组开机时间点、机组转速信号、导叶开度信号、油开关节点状态和机组达到额定转速的时间点；运行模式分析法包括采集机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化代表运行工况的参数，以及在相应工况下的机组振动信号；停机模式分析方法包括采集机组停机时间点、机组转速、导叶开度、油开关节点状态、机组转速降至零的时间点。

建立的故障数据库中的开机模式中，开机过程中导叶的变化速率与基础数据库中记录的导叶开机变化速率不一致时，表明机组开机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；开机过程中转速变化偏快或偏慢，均表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；开机后机组达到额定转速的时间超出正常范围，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常、调速器执行机构存在异常；建立的故障数据库中的运行模式中，在与基础数据库中同样机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化的运行工况下的标准振动数据进行比对，超过基础数据库中的机组振动信号，则表明机组振动存在异常；建立的故障数据库中的停机模式中，停机过程中导叶的变化速率与基础数据库中设定的导叶停机变化速率不一致时，表明机组停机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；停机过程中转速变化偏快，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；停机过程中转速变化偏慢，或机组转速降至零的时间超出正常范围，表明导叶漏水量增大。

特定频率带分析方法为：

通过在机组的顶盖设置振动测点，采集顶盖振动测点信号的频谱，然后提取该频谱段10～200Hz范围内的振动频率信号，将所有振动测点的振动频率与基础数据库中的数值进行比对。

建立的故障数据库中的顶盖振动故障原因中，若存在机组每转动一周出现一个以上脉冲信号，则表明机组顶盖水下部分存在碰磨。

趋势分析方法为：

采集机组振动幅值随时间而产生的变化曲线，在选定的时间段内，与基础数据库中的变化曲线进行比对分析。

建立的故障数据库中的机组振动幅值故障原因中，若机组振动幅值随时间而产生的变化曲线的振动幅值变化达到25％以上，即表明机组振动幅值已有变化趋势，需进行预警，具体原因为机组在涡带区运行、螺栓松动、水头发生变化、导叶之间存在异物。

Claims (7)

1.一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特征在于，

步骤一：建立包括机组各部位反应运行状态的数据正常值和报警值的基础数据库；

步骤二：建立包括机组各部位反应运行状态的数据不正常时所对应的故障原因的故障数据库；

步骤三：采用对机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法，特定频率带分析法和趋势分析法对采集的机组各部位反应运行状态的数据与基础数据库中的数值进行比对，在数值范围内则诊断为正常，超过数值范围，则在故障数据库中进行匹配，匹配成功则诊断为相应的故障。

2.根据权利要求1所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特征在于，步骤三中所述的机组开机模式、运行模式、停机模式三类模式分析法中，开机模式分析法包括采集机组开机时间点、机组转速信号、导叶开度信号、油开关节点状态和机组达到额定转速的时间点；运行模式分析法包括采集机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化代表运行工况的参数，以及在相应工况下的机组振动信号；停机模式分析方法包括采集机组停机时间点、机组转速、导叶开度、油开关节点状态、机组转速降至零的时间点。

3.根据权利要求2所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特征在于，建立的故障数据库中的开机模式中，开机过程中导叶的变化速率与基础数据库中记录的导叶开机变化速率不一致时，表明机组开机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；开机过程中转速变化偏快或偏慢，均表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；开机后机组达到额定转速的时间超出正常范围，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常、调速器执行机构存在异常；建立的故障数据库中的运行模式中，在与基础数据库中同样机组机组转速、导叶开度、油开关节点状态和负荷变化的运行工况下的标准振动数据进行比对，超过基础数据库中的机组振动信号，则表明机组振动存在异常；建立的故障数据库中的停机模式中，停机过程中导叶的变化速率与基础数据库中设定的导叶停机变化速率不一致时，表明机组停机存在导叶动作异常，具体原因为机组调速器电气控制存在异常；停机过程中转速变化偏快，表明调速器控制导叶开启的信号输出存在异常；停机过程中转速变化偏慢，或机组转速降至零的时间超出正常范围，表明导叶漏水量增大。

4.根据权利要求1所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特性在于，所述的特定频率带分析方法为：

通过在机组的顶盖设置振动测点，采集顶盖振动测点信号的频谱，然后提取该频谱段10～200Hz范围内的振动频率信号，将所有振动测点的振动频率与基础数据库中的数值进行比对。

5.根据权利要求4所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特性在于，建立的故障数据库中的顶盖振动故障原因中，若存在机组每转动一周出现一个以上脉冲信号，则表明机组顶盖水下部分存在碰磨。

6.根据权利要求1所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特性在于，所述的趋势分析方法为：

采集机组振动幅值随时间而产生的变化曲线，在选定的时间段内，与基础数据库中的变化曲线进行比对分析。

7.据权利要求6所述的一种水电机组运行状态远程诊断决策方法，其特性在于，建立的故障数据库中的机组振动幅值故障原因中，若机组振动幅值随时间而产生的变化曲线的振动幅值变化达到25％以上，即表明机组振动幅值已有变化趋势，需进行预警，具体原因为机组在涡带区运行、螺栓松动、水头发生变化、导叶之间存在异物。