CN110552832A - 水轮机组故障诊断及健康状态评估方法 - Google Patents

水轮机组故障诊断及健康状态评估方法 Download PDF

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吴智丁
何东阳
侯玉成
戴俊
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Abstract

本发明公开了水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，包括对水轮机组正常运行下各个数据进行检测，并存入原始数据库内，其原始数据主要包括出力大小、水轮机振动幅度、水轮机运行声响、空载开度、制动时间、轴承温度和尾水管压力脉动，通过检测系统对水轮机组的实时状态进行检测，将检测后的数据送入数据库内，将得到的实时数据与原始数据进行比较，处理器对比对后的数据进行分析处理，进行故障诊和状态评估；本发明通过检测系统对水轮机组进行多方面的检测，能够及时预防渐变故障，同时能够及时检查出突发故障的原因，便于工作人员的维修。

Description

水轮机组故障诊断及健康状态评估方法
技术领域
本发明涉及水轮机故障诊断和评估技术领域，具体涉及水轮机组故障诊断及健康状态评估方法。
背景技术
水轮机是将水流能量转换为旋转机械能量的动力设备，它带动发电机旋转产生电能。水轮机和发电机连在一起称为水轮发电机组。水轮发电机组是水电站的核心设备。为监测、控制和保证水轮发电机组正常运行，做到安全可靠、经济高效，在水电站安装了一整套附属设备系统，如快速闸门、透平油系统、压缩空气系统、供排水系统和自动化设备(自动励磁装置、调速器、水轮机自动控制系统和自动化元件等)。随着现代化计算机技术的不断发展和广泛应用，水电站综合自动化水平也不断提高，许多大中型水电站已经采用计算机监控，实现无人值班。
水轮机组在运行时，经常性的会发生一些故障，这些故障可分为渐变故障和突发故障，渐变故障一般多由零件磨损和疲劳现象的累积结果产生，这种故障使水轮机某些零部件或整机的参数逐渐变化，突发故障具有随机性，在整个运行期间都有可能发生，其现象为运行参数或状态突然或阶跃变化，突发故障较难以避免，而渐变故障可以通过对水轮机的健康状态评估来进行预防，现有的水轮机渐变故障的预防一般都是通过加强运行中的维护，进行定期的停机检修来进行渐变故障的预防，此种方法虽然能够起到一定的效果，但需要的人工成本较高，且耗时较久，同时在停机检修时会造成一定的经济损失，且对于突发故障不能够及时的进行检测，需要耗费较长的时间进行检查。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，通过检测系统对水轮机组进行多方面的检测，能够及时预防渐变故障，同时能够及时检查出突发故障的原因，便于工作人员的维修。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，包括如下步骤：
对水轮机组正常运行下各个数据进行检测，并存入原始数据库内，其原始数据主要包括出力大小、水轮机振动幅度、水轮机运行声响、空载开度、制动时间、轴承温度和尾水管压力脉动；
通过检测系统对水轮机组的实时状态进行检测，将检测后的数据送入数据库内；
将得到的实时数据与原始数据进行比较，处理器对比对后的数据进行分析处理，进行故障诊和状态评估。
进一步地，所述检测系统包括出力检测模块、水轮机振动检测模块、声响检测模块、空载开度检测模块、制动转速检测模块、轴承温度检测模块和脉动检测模块。
进一步地，所述出力检测模块对运行机组开度不变的情况下的出力进行检测。
进一步地，所述水轮机振动检测模块对水轮机运行时的振动进行检测。
进一步地，所述声响检测模块对水轮机异常声响进行检测。
进一步地，所述空载开度检测模块对水轮机开机时的开度进行检测。
进一步地，所述制动转速检测模块对水轮机停机后的转速进行检测。
进一步地，所述轴承温度检测模块对水轮机运行时轴承的温度进行检测。
进一步地，所述脉动检测模块对水轮机尾水管的压力脉动进行检测。
本发明的收益效果是：
本发明通过检测系统对水轮机组进行多方面的检测，检测后的数据与原始数据进行对比，处理器对数据进行处理，能够及时预防渐变故障，发生突发故障时，同时检测系统能够及时检查出突发故障的原因，便于工作人员的维修，且能够对水轮机组的具体运行状态，进行状态评估，使用起来极为方便，成本较低，具有极高的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明为水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，包括如下步骤：
对水轮机组正常运行下各个数据进行检测，并存入原始数据库内，其原始数据主要包括出力大小、水轮机振动幅度、水轮机运行声响、空载开度、制动时间、轴承温度和尾水管压力脉动；
通过检测系统对水轮机组的实时状态进行检测，将检测后的数据送入数据库内；
将得到的实时数据与原始数据进行比较，处理器对比对后的数据进行分析处理，通过处理器处理后的数据可对水轮机组进行故障诊和状态评估。
其中，检测系统包括出力检测模块、水轮机振动检测模块、声响检测模块、空载开度检测模块、制动转速检测模块、轴承温度检测模块和脉动检测模块；
出力检测模块对运行机组开度不变的情况下的出力进行检测，并列运行机组在开度不变的情况下出力发生下降，这种情况一般都为拦污栅被杂物堵塞而引起的，如果出力下降且没有发生堵塞，则可能是转轮或尾水管发生损坏，应当进行停机检查；
水轮机振动检测模块对水轮机运行时的振动进行检测，水轮机在运行时发生较强烈的振动，一般都是因为超出正常运行范围而引起，此时，只需要调整水轮机的运行工况即可；
声响检测模块对水轮机异常声响进行检测，水轮机运行时发生异常声响，如金属撞击声，一般都是转动部分与固定部分之间发生摩擦而引起的，应立即停机检查转轮、主轴密封盒轴承等出的摩擦情况，进行调整；
空载开度检测模块对水轮机开机时的开度进行检测，水轮机开机时，导叶开度超过当时水头下的空载开度时才能达到空载额定转速，一般都是因为拦污栅堵塞或者进水口闸门未全开，可检查拦污栅有无堵塞，若拦污栅未堵塞，则检查闸门的开启位置，使闸门全开；
制动转速检测模块对水轮机停机后的转速进行检测，水轮机停机时，转速长时间不能降到制动转速，一般都是因为导叶间隙密封性差或多个导叶剪断销剪断，不能够完全切断水流，如果是导叶剪断销剪断，应迅速关闭主阀；
轴承温度检测模块对水轮机运行时轴承的温度进行检测，轴承温度过高的原因一般都为水轮机运行时轴承发热量超过正常散热量或者轴承实际散热量小于正常散热量，可能会引起轴承的损坏，应当立即停机检查；
脉动检测模块对水轮机尾水管的压力脉动进行检测，通过先进的非平稳信号，以此测量尾水管的压力脉动信号，得出合理的水轮机组压力脉动状况的相关数据，与原始数据库内的数据进行比对，处理器对信号压力脉动信号进行处理，同时将参数之间的映射关系等表示出来，判断水轮机组的具体运行状态，进行状态评估。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
对水轮机组正常运行下各个数据进行检测，并存入原始数据库内，其原始数据主要包括出力大小、水轮机振动幅度、水轮机运行声响、空载开度、制动时间、轴承温度和尾水管压力脉动；
通过检测系统对水轮机组的实时状态进行检测，将检测后的数据送入数据库内；
将得到的实时数据与原始数据进行比较，处理器对比对后的数据进行分析处理，进行故障诊和状态评估。
2.根据权利要求1所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述检测系统包括出力检测模块、水轮机振动检测模块、声响检测模块、空载开度检测模块、制动转速检测模块、轴承温度检测模块和脉动检测模块。
3.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述出力检测模块对运行机组开度不变的情况下的出力进行检测。
4.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述水轮机振动检测模块对水轮机运行时的振动进行检测。
5.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述声响检测模块对水轮机异常声响进行检测。
6.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述空载开度检测模块对水轮机开机时的开度进行检测。
7.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述制动转速检测模块对水轮机停机后的转速进行检测。
8.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述轴承温度检测模块对水轮机运行时轴承的温度进行检测。
9.根据权利要求2所述的水轮机组故障诊断及健康状态评估方法，其特征在于：所述脉动检测模块对水轮机尾水管的压力脉动进行检测。
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