维普资讯 http://www.cqvip.com 甘肃电力技术 水力发电设备状态检修探讨 邢向前 （甘肃电力明珠集团甘肃省＝－ｚ－￣市７３００７０） 【摘要】分析了水电设备实行状态检修的必要性和可能性，提出了水电设备实行状态检修应注意的几 个问题，介绍了国内外状态检修工作概况和水电机组故障诊断特点。 【关键词】 水力发电设备状态检修探讨 １ 水电设备实行状态检修的必要性 推行，以及电力改革的不断深入，减人增效， 长期以来，我国水力发电设备检修一直沿用以 推进检修改革已势在必行。国家电力公司１９９７ 预防为主的计划检修模式。这在计划经济下， 年专文下发了“关于全面实行新厂新办法，逐步进 尤其是在电力系统缺电的情况下，尽量避免发电设 行检修改革，进一步推进减人增效的若干意见” 备被迫停机，保证向用户不间断供电，减少拉闸限 明确指出，要积极推进检修改革，条件成熟的， 电次数，曾起到了一定的积极作用。然而，这种检 要实行集中检修，梯级水电厂要通过技术改造实行 修方式的时间间隔、工期、检修项目等基本是建立 集中管理。要减人增效，必须改变运行人员越来越 在传统经验的基础上，千篇一律，对设备的实际状 少、检修人员相对越来越多、检修任务越来越不饱 况考虑较少，工作具有一定的盲目性，存在着检修 满的局面，精减检修队伍。同时，水电要实行流域、 周期短、工期长、费用高、项目针对性少的问题， 梯级开发，实现集中管理、集中检修，水电厂的检 已越来越不适应技术水平大大提高了的水电设备， 修人员也必然会减少或取消，这样，势必打破原有 已越来越不适应大电网、高电压、大机组、高参数、 计划检修格局。所以，必须改革计划检修模式，以 高自动化的电力系统，已越来越不适应市场经济体 适应水电厂人员的变化。 制改革和电力改革的要求。 状态检修是通过运用综合性的技术手段，准确 随着设备健康水平的不断提高，设备状况越来 掌握设备状态，预测设备故障发生、发展趋势，借 越好，如果继续执行计划检修，就有可能在机组状 助技术经济分析，进行检修决策的一种现代化的设 况尚好的情况下，盲目大拆大换，既浪费人力、物 备检修模式。特点是检修时机和工期是预知的，检 力、财力，又降低了机组的可用率，在某些情况下 修项目是明确的，是 种科学、合理、经济的检修 甚至还会损害机组的健康水平。特别是进口设备， 模式，对提高设备的可用率、降低设备检修损耗具 大都质量良好，质量保证期较长，其安装工艺和精 有十分重要的作用。部颁《发电厂检修规程》规定， 度都有一定的要求。有些厂家在产品说明书中还注 应用诊断技术进行状态检修是设备检修的发展方 明，有些部件不得随意拆卸，如果非要拆卸必须有 向，应在条件成熟的电厂进行试点工作，积累经验， 厂家代表在场指导，否则，质量难以保证；有些部 逐步推广。因此，水电设备应积极实行状态检修， 件虽可拆卸，但拆卸次数有限。所以，必须改革计 以适应设备、人员、改革的需要，克服计划检修的 划检修模式，以适应水电设备技术水平的变化。 诸多弊端。 另外，随着设备自动化程度、人员技术水平的 ２水电设备实行状态检修的可能性 不断提高和“无人值班”（少人值守）制度的逐步 维普资讯 http://www.cqvip.com １４ 水力发电设备状态检修探讨 随着生产的发展，电网装机容量不断增大，备 用容量也随之增加。２００６年以来，宏观电力供需基 本平衡，这就使得水力发电设备的检修在选择时机 和持续工期上可以更为灵活，从而为状态检修提供 了较为宽松的外部环境和时间条件。 随着计算机技术、传感技术、信号检测、信号 处理技术以及专家系统的发展和应用，特别是许多 水电厂已经投运的计算机监控系统，为设备状态监 测及诊断提供了坚实的技术基础和物质保证。 水电设备在设计、安装、运行、管理、维修等 方面的长期经验积累和不断完善的设备管理制度以 及丰富的运行、检修资料，为设备诊断专家系统提 供了较为明确的分析、判断、决策依据。 近几年，水电厂运行人员文化水平和工作经验 普遍得到提高，知识面越来越广，很多水电厂已开 始培养全能值班员，这就为正确判断水电设备的运 行状态和诊断设备的好坏提供了人员保证。 水电厂相对火电厂来说，生产环节简单、设备 较少、自动化水平较高，这也是水电设备实行状态 检修的一个有利条件。 ３水电设备实行状态检修应注意的几个问题 （１）坚持安全第一的思想，有计划、有步骤、 积极稳妥地开展水电设备状态检修。应从客观实际 出发，根据水电厂的设备现状、管理水平、人员素 质选定具有一定条件的厂、机组、设备开展试点工 作，要在试点的基础上，再逐步推开。现阶段的状 态检修应融合故障检修、计划检修为一体，以设备 具有最大可靠性和最低维修成本为目标，既要积极 探索状态检修，又要防止盲目延长检修间隔而造成 设备失修。 （２）水电设备状态检修应实行全过程管理。水 电设备状态检修是一项复杂的系统工程，要搞好这 项工作，必须从设计选型、制造安装、运行管理、 科学研究等各个方面，积极为状态检修创造条件。 在设计选型时，应选择质量好、可靠性高、便于监 测、易于检修的设备；在制造安装时，应考虑设备 的诊断措施，配备相应的监测设备，预留相应位置； 在运行管理时，应加强设备维护，加强设备消缺， 保证设备完好性。定期进行设备运行状态分析，注 意横向、纵向比较和发展趋势走向，加强运行资料 的保存、整理；同时，应加强状态检修的科学研究， 在理论上、实现方法上、诊断设备的研制上不断探 索，积极进行状态检修工作的国内、国外技术交流。 （３）应制定相应的技术标准和管理制度。水轮 发电机组状态的好坏既影响机组的安全经济运行， 又决定机组的检修时机和工期。如何正确判断水轮 发电机组的运行状态，更大限度地使其正常运行， 充分发挥机组的运行能力，防止盲目停机检修，又 做到应停即停，该修必修，修理项目明确，是状态 检修首先需要解决的问题。对水电设备而言，就是 必须明确表征水电设备状态的量有哪些？这些量的 临界状态是什么？即这些量在什么情况下正常？在 什么情况下不正常？应该采取什么样的在线监测系 统监测这些量？如何对这些量进行诊断和趋势分 析？如何判定机组在什么情况下必须进行大修、小 修或临修？修理哪些项目等等，应尽早制定符合我 国国情的状态检修技术标准和有关法规、条例，使 状态检修有据可依。 状态检修工作尚处于探索阶段，从管理制度上， 要营造良好的外部环境，消除状态检修的后顾之忧； 要对现有的检修管理制度、安全管理制度、可靠性 管理制度等进行完善，形成状态检修的激励机制。 （４）应充分利用计算机监控系统资源，避免重 复建设。现在，绝大部分水电厂都具备计算机监控系 统，在进行状态检修诊断系统建设时，要积极利用 或经过一定的转换引用其监测资源，节省投资，避 免布线和布置设备拥挤或重复，在建设监控系统时， 要考虑为诊断系统留有接口。 （５）加强技术人员培训和技术资料整理，积极 为状态检修作好“软件”准备。 ４国内外状态检修工作概况 ４．１ 国外状态检修概况 目前，国外在状态检修技术研究与实践应用方 面都取得了较多的成功经验，比较突出的有美国、 德国、日本、法国等国家，比较著名的机构有美国 电力研究院诊断检修中心（ＥＰＲＩ Ｍ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ）和美 国ＣＳＩ公司（１９９６年，ｃＳＩ和Ｍ＆Ｄ合并），日本发电 设备检修协会，以及一些仪器仪表公司，如 ＥＮＴＥＫ—ＩＲＤ公司、ＢＭＡ Ａｄｖａｎｃｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ＆ Ｃｌｅａｎｉｎｇ公司（西马力）等，它们已将多种诊断和 检修系统运用于电厂锅炉、汽轮机、发电机、辅机 以及输变电网站上。１９８４年成立的ＣＳＩ公司是全球 维普资讯 http://www.cqvip.com 水力发电设备状态检修探讨 领先的可靠性检修设备制造商，它已经成功地为美 国国内外６０多家大型电力公司提供了状态检修服 务，使这些公司的电厂、电网中８０％的设备可实施状 公司在２２０ｋＶ主网试行状态检修的经验。１９９７年１２ 月４～５日，为了编制“火电厂发电设备实施状态 检修研究与应用可行性报告”，国家电力公司再次 态检修。国外统计资料表明，状态检修可使设备大 修周期从３～５年延长到６～８年，甚至１０年，一般 １．５～２年即可收回实施状态检修所增加的投资，其 效益主要有以下几个方面：提高发电机组效率和可 用系数，效益约占效益总额的３０＂－＇５０％￣提高发电机 组出力，效益约占效益总额的１０，－－￣３０％；延长设备使 用寿命，效益约占效益总额的１０＂－－１５％；降低检修费 用，效益约占效益总额的３０～５０％。 西班牙ＩＢＥＲＤＲ０ＬＡ水电厂、葡萄牙ＥＤＰ水电厂 已经研制成功远程维护预知系统，并投入了使用。 就维护系统本身而言，它使用了预知维护技术，且 可远程控制，如西班牙ＩＢＥＲＤＲＯＬＡ水电厂，可在马 德里作远程用户维护，此外，该系统与电厂原有的 ＳＣＡＤＡ及ＭＩＳ系统相互通信和联结，从而构成一个 Ｃ删Ｓ系统。 ４．２国内状态检修概况 我国电力系统最早提及状态检修问题是在１９８６ 年一次检修工作会议上，并在１９８７年新颁布的《发 电厂检修规程》中明确指出，“应用诊断技术进行预 知检修是设备检修的发展方向，各主管局可先在部 分管理较好且检修技术资料较完整的电厂进行试 点，积累经验，逐步推广。’ 但由于种种原因，这项 工作一直未能系统实施。进入２０世纪９０年代后， 随着我国改革形势的不断深入，电力检修改革 也呼之欲出。近几年，先后有１２０多位中国专家、 领导和科研人员参观了美国电力研究院诊断检修中 心，１９９６年，电力部副陆延昌同志在审阅电力 部可靠性管理中心组织的一次对美国的考察报告 时，批示“状态检修工作应在１９９７年有突破性的进 展”。 １９９７年３月ＣＳＩ公司Ｍ＆Ｄ访问了我国电力部及 一些省电力局，受电力部邀请，１９９７年６月４～６日， ＣＳＩ在北京举行了“状态检修技术交流会”，全国１００ 多位电力行业的专家、领导参加了会议，会后电力 部选定华北电管局天津大港电厂从意大利进口的 ３２８ＭＷ Ｘ ２机组和华东电管局上海石洞口二厂从美国 进口的６００ＭＷＸ２机组作为开展状态检修技术研究的 试点。１９９７年ｌ１月ｌ１～１２日，国家电力公司在上 海组织召开了“电力设备实施状态检修研讨会”，交 流了大连电业局在６６ｋＶ及以下配电网和山东省电力 召开了研讨会。１９９８年４月，国家电力公司组织了 华北、上海、浙江、山东等电力公司及西安热工研 究院的有关人员，对美国一些电力公司、火电厂、 电力研究机构和检测设备制造厂商，在火力发电设 备检修管理、状态检修工作方法、设备状态检测及 分析技术、人员技能素质及状态检修的经济效益等 方面进行了考察。 ５水电机组故障诊断特点 水电机组故障诊断主要包括水轮机诊断和发电 机诊断，二者互为关联。 水轮机诊断包括：轴系、叶轮、叶片、导轴承、 润滑系统、支撑系统、控制系统等部位故障的诊断。 主要故障特征包括：油箱油位的升高和降低、油温 的升高、轴瓦平均温度升高、轴瓦温度上升率、摆 度升高、轴承振动升高、振动和摆度随转速、负荷 变化的趋势、有无负荷的振动情况。 发电机诊断包括：定子线圈、定子磁心、转子、 轴系等部位故障的诊断。定子线圈的诊断采用局部 放电法（脉冲高频容量）用于检测线圈、线棒、线 棒支撑的绝缘情况及线圈断路。定子铁芯和转子的 诊断运用一组气隙测量传感器监测定子孔径和转子 圆周、偏心所造成的动态气隙情况。 检测的参数一般有：机架振动、摆度、温度、 电量、气隙、绝缘监测、气蚀、压力脉动等。 对于诊断导轴承、推力轴承以及其它一些复杂 的故障，诊断系统要综合考虑分析各检测参数。 水电机组的设计、制造、安装和大修中，都对 机组各状态参数提出规定和要求，但由于水电机组 在运行过程中存在不规则的水力干扰，不仅不同机 型不同容量不同结构的机组，实际运行参数量值及 其变化规律不一样，而且同一电站同一机型的几台 机组，运行参数实际也难一致。如一般机组瓦温带 满负荷时比空载时高３～５℃，而有的机组带负荷后 温度并没有上升，甚至略有下降。又如有些机组上 机架振动达ｌｍｍ而能长期运行，有的水导运行摆度 达到０．８ ｆｉｌｍ，瓦温却正常，运行也稳定。因此，要 在故障诊断推理系统内制定一个统一的标准，难度 很大，而且到目前为止，尚未有一个国际性的状态 （下转第２３页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 配电变压器布点方式在电网改造中的选择与应用分析 （１）用户负荷对未来发展的影响。由于受城市 的理解和支持，减少线路周围建筑物、线路周围特 殊地形、社区美化绿化对改造工程的影响。 规划及人口流动、迁移等因素，目前有相当地区负 荷面临着增加或减少的动态变化趋势，而理论计算 是一种静态计算，负荷的增减将导致导线线径与变 压器容量的重新选择与更换，进而导致了电网的盲 目建设与重复建设。 ４结论 （１）通过静态理论计算，城乡电网改造中，配 电变压器布点选择应遵循“小容量、多布点”的原 则。从实际改造效果看，各种变量趋于稳定之后， ｎ模型最终是我们改造工程的选择与目标。但这一 原则是以最佳综合效益为基础的，而现场情况千差 万别，存在着各种变量，因此在城乡电网改造中， 应具体问题具体分析，经济合理选择布点。 （２）城乡电网改造中，应充分掌握目前电网负 荷现状及影响其发展的要素、负荷不平衡度、主要 负荷情况、负荷率、线路周围情况、城市规划等等， 在此基础之上进行实用、可信的理论计算工作，并 最终确定布点的分布。 （３）一般而言，Ｌ模型方案适用于负荷即将大 幅减少的或短期改造的台区，Ｔ模型方案适用于负荷 将要一定数量增加的或中期改造的台区，ｎ模型方 案适用于城市规划成形、负荷基本无变化的或长期 改造台区。 （４）树立好社区观念，在选择最优布点的同时， （２）配电变压器台区负荷不平衡的影响。如用 电负荷三相不平衡、单相过负荷时，或在照明与动 力合一台区有某些重要动力用户影响时等，这不是 简单套用某类模型就可改造的了。 （３）配电变压器台区负荷率低的影响。配电变 压器台区在一段时间内负荷无增长需要或增长缓 慢。此类台区供电量少但供电半径大，在农村常见， 庆阳地区尤其如此。其改造量越大，改造后经济效 益回收年限越长。 ３．１．２ 环境因素 （１）线路周围建筑物的影响。 （２）线路周围特殊地形的影响。 （３）社区美化绿化的影响。 近几年，随着人们对居住环境美化的要求越来 越高，环境因素往往制约了某些设计思想以及实际 施工的实现。 ３．２ 针对以上两方面的影响因素，需要着重注意的 几个方面 要加强与当地与群众的接触，增强其对城乡电 网电力改造工程的理解与支持。 参考文献 （１）充分掌握和了解城市规划，长远考虑，使 配电变压器布点合理，在一定长时间内保证台区优 质可靠供电，避免电网的盲目建设与重复建设。 （２）对需改造台区之负荷进行摸底，找出影响 供电质量的主要原因，并依此进行具体的理论计算 工作，为确定配电变压器布点打好基础。 （３）争取当地对城乡电网改造及布点选择 １ 电力供应与使用规则． ２ ＧＢ５ｏ０５４—９５，低压配电设计规范． ３ ＧＢ５ｏ０５２—９５，供配电系统设计规范． 收稿日期：２００７－－０１－１７ （上接第１５页） 监测标准。 从实际的大修内容看，主要是因空蚀、磨损、 腐蚀、老化、疲劳引起的零部件损坏和构件松动， 但要直接测量，尤其象橡胶密封老化程度的在线测 量是十分困难的，甚至是不可能的。所以在故障诊 断推理系统的监控中心中设置人工干预功能，适时 补充案例层知识，实现人机结合、智能互补是必要 的。而把人融合到整个系统中去，还可以根据各自 成针对机组特点的智能高效推理机制，以达到对各 自机组故障的最精确预测和诊断。 ６结束语 水电厂要通过提高人员素质，更新故障诊断手 段，早日实行状态检修，以提高经济效益。 机组的特点，对某些诊断进行重新设置或修正，形 收稿日期：２００７－０３－０７
