水电厂技术供水系统状态监测与故障诊断研究

摘 要:技术供水系统作为水电厂辅助设备系统的一个子系统,它的安全可靠运行对于水电厂也是非常重要的。水电厂传统的定期维修制度正逐渐被状态检修制度所取代,技术供水系统作为水电厂辅助设备系统中的一个子系统,是电厂安全可靠运行的重要保障,因此有必要对水电厂技术供水系统进行状态监测与故障诊断的研究。

关键词:技术供水系统 状态监测 故障诊断

中图分类号:TV734文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0073-01

1 状态监测与故障诊断技术在水电厂应用的意义[1]

随着自动化控制技术的日渐成熟和应用,传统水电厂实现“无人值守”的目标已不再是遥不可及的梦想,而是一种不可阻挡的趋势。为了实现这一目标,必须将辅机控制系统和计算机监视设备连接起来形成一个综合智能控制系统。本文就是针对水电厂中的技术供水系统进行动态监测以及故障诊断进行了一些有意义的研究。众所周知,水电厂尤其是大型水电厂都建在一些自然条件比较恶劣的环境中,即使使用价格高昂、性能突出的设备也难以保证不出现故障,这就要求我们对相关设备进行实时动态监测,及早发现问题,并采取合理的解决方案,以免对水轮发电机采取停机措施进行检修,造成巨大经济效益的损失。目前对水电厂的监测及故障诊断主要停留在水电厂的辅机设备上,而对技术供水系统的状态监测和故障诊断却鲜有研究,而且对水电厂辅机设备的故障诊断也仅仅停留在自动控制参数方面,这是远远不能满足现场作业设备的需要的。水电厂的技术供水系统一旦发生故障,需要经验丰富的维修人员胜任这一工作,由于故障可能涉及机械、电气和设备运转等许多方面,普通维修人员通常经验不足或水平较低,使得判断、决策失误,不仅效率低,而且还常常出错,耽误设备的最佳修复时机。可以说,水轮发电机组技术供水系统状态监测与故障诊断系统的研究和实施是实现水电厂少人值班或无人值守的重要目标之一。

2 技术供水系统故障诊断研究

技术供水系统不同于其它供水系统,它主要为水轮发电机组关键设备提供冷却用水、润滑用水,有时必要的压控设备也需要技术供水系统的支持。主要由水源、水质净化设备、管道、用水设备以及水参数的相关测控设备组成。总的来说,技术供水系统要满足各种核心设备以及辅机设备对水压、水量和水质的要求。

技术供水系统虽然不是水轮发电机的重要核心设备,但它却是辅助设备中必不可少的一部分,如果技术供水系统不能正常工作,水轮机或汽轮机这些关键设备根本无法正常工作,甚至可能引起整个水电厂的瘫痪,可见技术供水系统对于水电厂的重要性。

技术供水系统的故障特点:

(1)故障类型繁多。由于技术供水系统包括许多设备,如抽水泵、排水泵、管道及连接处的阀门,任何一个地方出现故障,技术供水系统都不能正常工作,客观上要求实时监测的设备就比较繁多,同一设备由于供水方式的不同还有可能出现完全不同性质的故障,因此故障类型非常复杂。(2)各种故障交叉作用,互相影响。技术供水系统是与其它系统密切相关的,工作过程中其它设备的故障也可能影响到技术供水系统工作的稳定性,反之亦然。(3)与主机产生的故障相比,具有相对较长的反应时间。技术供水系统出现故障,不能马上中断水电厂的正常工作,而有一个比较充足的缓冲时间供维修人员查找并排除故障。

引起电厂技术供水系统故障的原因大致可归纳为:水泵方面的故障包括:水泵及其电机,电流或转速过低,出口压力异常,振动增大或流量不足,其原因可能为不平衡、不对中、接触故障、空气吸入、异物吸入、机械变形、磨损、气蚀和压力脉动等;气压或气量不符合工作要求的故障;供水管道阻力增加的故障;管路泄漏的故障;触点失灵的故障等。[2]

水电厂的技术供水系统辅助系统主要由实时状态监测和故障诊断两大板块组成,各有分工又相互协作。实时状态监测主要负责采集数据并进行简单处理,通过通信系统作用,传递至故障诊断模块进行判断并作出相关动作。

故障诊断过程分析如下:

报警信号发出后,故障诊断模块根据状态检测传送数据首先定位异常点,即可能故障位置,然后由异常点信息和标准信息进行比较,得出一次结论并保留;然后,故障诊断模块可以调取该点的历史数据和正常工作情况下的数据,对比后给出二次结论。前后两次结论进行故障一一分析排除后,得出最终结论。

3 技术供水系统状态监测系统

技术供水系统状态监测与故障诊断基本涵盖四种功能:动态监测、实时分析、故障预测和故障判决。状态监测对技术供水设备进行数据采集和前期信号处理,然后通过通信系统传送给故障诊断系统进行异常信号分析,根据历史数据及标准信号进行故障预测,并根据故障的位置和原因做出相应的修正判决,以便使技术供水系统能够稳定工作。

水质监测是技术供水系统非常重要的一个环节,由于水质较差可能会造成管道连接处堵塞,或者精确计量仪器的失灵,水电厂是一个庞大的系统,但是各个环节相互联系,任何一个环节出现问题,都有可能造成整个系统的瘫痪,以下就水质监测和控制做一探讨。

对技术供水系统中的水的采样过程进行质量控制可确保所得到样品的代表性、完整性,能全面反映水电厂处理厂进出水质量及污水处理达标的程度。实际操作过程应严格按照《水质监测分析方法标准实务手册》规定进行控制。水电厂的水样采集大致可分为固定时间间隔取样、累计流量取样、瞬时取样3种方法。可根据实际情况和特定要求而采取不同的取样方法。样品的保存也要符合污水水样的保存要求,如需加氧化抑制剂或应保持一定温度等。

结合标准水样曲线,对照实时采集水电厂中的水样,如果发现水质有污染迹象,立即采取相应措施,将其排出水电厂系统之外,并及时更新水电厂的设备用水,主要是技术供水系统的用水。

4 结语

本论文就水电厂技术供水系统的状态监测与故障诊断方法进行了探讨,提出了一些实践中总结出来的经验和建议。技术供水系统在国内都还只是处于一个刚刚起步的探索性阶段,加之状态检修技术是一个多学科交叉的复杂系统工程,因此这个探索性阶段必然还将持续一个漫长的过程,各种理论和方法还要进一步在实践中不断总结和完善,同时还要吸收各种新的方法和思想,开拓出新的思路。本文所探讨的技术供水系统的状态监测与故障诊断还有很多需要扩展和完善的地方,还望有志同行提出宝贵意见。

参考文献

[1]郑小霞,钱锋．动态系统故障诊断技术的研究与发展[J]．化工自动化及仪表,2005,32(4):1～7．

[2]姚文俊．基于遗传算法的故障诊断研究[J]．现代电子技术,2003,23:85～87．

[3]杨江云,李蓓智,等．人工免疫机理在故障诊断中的应用[J]．东华大学学报(自然科学版),2003,30(1):41～44．

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