设备检修论文范文
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第1篇
关键词：[HTSS]供电设备；状态检修；专家系统；人工神经元网络
状态检修方式以设备当前的实际工作状况为依据，它通过先进的状态监测和诊断手段、可靠性评价手段以及寿命预测手段，判断设备的状态，识别故障的早期征兆，对故障部位其及严重程度、故障发展趋势做出判断，并根据分析诊断结果，在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前主动实施维修［1］。它为电气设备安全、稳定、长周期、全性能、优质运行提供了可靠的技术和管理保障。
夜上海论坛 作到状态检修的关键是对设备状态的判断，不仅要识别已经发生的故障，而且预测未来可能发生的故障。解决这些问题，一些常规的计算程序和分析程序无能为力或不够有效。因为在这些问题中，人类专家的经验起着主导作用。因此，专家系统技术已经运用到电力设备状态检修中，特别是发电设备的状态检修。而专家系统技术用于供电设备的状态检修还不多见。原因在于供电设备的状态检修起步比较晚，这与早年实行“重发轻供不管用”的政策有关。当前电力企业深化改革，以利润为中心，实行内部模拟电力市场，促使供电企业努力提高供电可靠率和检修的经济性。因此供电设备的状态检修势在必行。
状态检修能够使检修和管理效率提高，设备大修间隔延长和小修频率降低，杜绝不足维修和过剩维修，减少重大事故的发生，提高了设备的可用系数，从而降低了企业经营成本。
1、配电设备状态检修决策支持系统的总体结构
随着传感技术、微电子、数字信号处理和计算机网络技术在状态监测中的应用，使状态检修成为可能。而人工神经网络、专家系统、模糊集理论等综合智能技术在状态识别和故障诊断中的应用，使状态检修得以实现［2，3］。
本系统根据在线和离线监测诊断数据、设备寿命预测数据、可靠性评价数据、设计参数、检修历史数据、同类设备统计数据等进行综合分析，并利用状态评价准则体系对设备状态变化趋势进行预测，运用决策模型给出检修什么和何时检修的建议，并制定检修计划，到企业网站。总体结构如图1所示。
1.1设备综合管理模块
状态检修需要大量描述设备状态及其演变过程的准确数据，即要有足够的信息用于分析与决策，这就是设备数据综合管理。该模块管理、存储所有设备资产清单，设备台帐图纸、设备设计数据、设备安装状况及系统图、维修历史数据、设备变更与维修记录、设备状态监测与诊断数据、事故及异常记录、测点设置、设备可靠性状态统计分析数据等等。
1.2智能化诊断模块
该模块用专家系统与人工神经元网络结合的方法实现。既能对单一试验数据进行故障诊断，也能对多种试验数据进行综合诊断。单一诊断用产生式专家系统，将规程规定和专家知识存储在知识库，可以随时更新、修改。综合诊断用人工神经元BP网络。功能模块之间用状态驱动。每一个层次的数据可以维护、查询，有利于程序的模块化设计［4，5］。
1.3检修决策模块
夜上海论坛 对单一设备，根据不同运行方式和检修方式，运用技术经济分析方法，对检修费用、效益进行评估，给出对该设备来说最佳检修时间、检修措施和检修项目，并形成检修决策报告。
夜上海论坛 1.4编制检修计划模块
状态检修并不排斥检修计划的作用，恰恰相反，状态检修体制还要利用一些先进的技术手段来动态地制订和优化供电设备检修计划，以充分发挥检修计划的指导作用。在状态检修体制下，面对众多需要检修的设备，检修计划的编制根据检修决策的结果，负荷预测、趋势分析、动态规则等手段考虑配网的运行方式、供电可靠性、经济性等要求，使检修计划既具有可行性，又具有科学性和经济性。
1.5企业网站检修信息模块
夜上海论坛 将排定的检修计划在供电企业网站上，供生产单位执行，也为用户提供了检修信息，大用户据此安排生产，减少供电设备检修带来的损失。这能提供服务质量，增加供电工作的透明度。
2、基于专家系统的单一诊断模块
夜上海论坛 2.1单一诊断功能
夜上海论坛 单一诊断是指对一种检测方法所取得的数据进行处理和判断，得出故障征兆或有关设备状态的初步结论。这些检测方法指：油中气体色谱检测、绕组直流电阻检测、绝缘电阻及吸收比、极化指数检测、绝缘介质损耗检测、油质检测和绝缘老化的检测等等。检测的数据与规程比、与历史比、与同类设备比，并考虑当前系统的运行状况，将这些知识保存在专家系统的规则库中。
通过各种方法检测到的数据，或通过检测数据计算出的数据，并不能说明当前设备的状况，只有与标准值比较，才能得到设备可能故障的征兆。如在变压器预防性试验中，绕组直流电阻MVA以下的变压器，相间差别是5%，与规程比较，规程规定一般不超过4%，所以得出绕组直流电阻相间差别过高的征兆。
单一诊断是对单项试验数据进行诊断。该方法简单、宜于实现，有时可直接定位故障。但更多时给的结论不够清晰，或结论片面。因此，该过程可以看作综合诊断的前期数据处理［6］。
夜上海论坛 单一诊断的结果可能有四种：
1）明确定位故障；
2）参数正常，不存在与此参数有关的故障；
3）不确定故障是否存在；
4）故障确实存在，但不能定位。后两种情况给出的结果不明确，需要更多的信息进行明确判断，由综合诊断来完成。但单一诊断的所有诊断结果都送到综合数据库里。在综合诊断中，对四种结论的处理各不相同。
单一诊断的过程是：
夜上海论坛 （1）数据采集：采集定期或不定期的试验数据；
（2）参数计算：有些参数据不能直接测得，需要用试验数据计算得到。
（3）参数换算：有时要把试验数据或参数换算成某一环境下的数据；
夜上海论坛 （4）数据比较：试验数据或换算后的数据与规程规定的标准试验数据比较，与设备原始数据比较；
（5）得出结论：单一诊断的结论是上述的四种结论。如果不需综合诊断，则可以直接生成诊断报告。
2.2专家系统各模块的功能
单一诊断功能由专家系统实现，该专家系统的模块如下：
夜上海论坛 （1）数据库：数据来源于设备综合管理模块。该库需要的数据有：设备工况数据，设备设计参数，设备缺陷与检修历史数据，事故记录，同类设备统计数据；
（2）知识库：该库包括故障诊断知识和设备状态预测知识。包含有设备的有关标准、规程、导则和有关设备性能指标的资料，以及收集的国内外诸多专家分析判断设备故障的权威经验，用产生式知识表示法表示知识；
（3）推理机：能进行故障诊断和设备状态预测，并设置监控预警功能，发现设备缺陷，向运行值班和检修负责人发出警报。考虑到供电设备故障的特点：有时是一种故障引起多个征兆；有时是一种征兆是由多个故障引起的，因此推理方式采用混合推理；
（4）学习机：随着标准、规程及导则中有关内容的变化，经验不断积累和增加。诊断知识库要随时扩充、修改、更新，增强专家系统的诊断、决策能力。因此，要求学习机有很强的自学习功能。自学习包括三个方面的内容：
夜上海论坛 ①就诊断对象的功能状态去识别系统未曾掌握的征兆，并形成新的知识；
②有新的设备时，能够学习新设备的故障征兆和判断设备状态的规则；
夜上海论坛 ③对知识的自行校正，如一致性检验、冗余检验等。
夜上海论坛 3、基于神经元网络的综合诊断模块
夜上海论坛 神经网络是对人脑神经系统的数学模拟，其目的是学习和模仿人脑的信息处理方式。神经网络把知识变成网络的权值和阀值，并分布存储在整个神经网络之中。在确定了神经网络的结构参数、神经元特性和学习算法之后，神经网络的知识表达是与它的知识获取过程同时进行、同时完成的。当训练结束时，神经网络系统所获取的知识就表达为网络权值矩阵和阀值矩阵。神经网络具有知识容量大，处理的问题范围广，推理速度快等优势。所以综合诊断是运用人工神经元网络在故障征兆与故障位置之间建立起数学模型，将综合诊断知识存储在网络的权值和阀值里。采用BP网络进行模型。故障征兆是输入层的X1，X2，X3，XL；输出层的Y1，Y2，Y3，YN是具体的故障。这里的故障征兆就是单一诊断的结论。
4、结束语
夜上海论坛 供电设备状态检修决策支持系统中设备状态诊断是关键，不仅能对已经发生的故障做出诊断，还能对将要发生的故障进行预测，这样才能根据状态进行检修。自学习功能，增加了该系统的灵活性，随着经验的积累，知识库的日益丰富，状态诊断的可靠性将日益提高。
状态检修离不开状态检测技术，供电设备的状态监测已经有许多的方法，如直流电阻测量，油色谱分析，绝缘性能测试，远红外测温，有载调压开关特性测试等。随着这些监测手段的日益完善，监测点逐渐增多，监测设备的功能强大，通过先进的通讯手段和计算机网络化管理，状态检修系统就更为健全。
从电力行业发展看，供电设备状态检修代替定期检修是必然的，但要有一段很长的过渡过程，在这期间，可能两种检修方式并存。做到真正的状态检修，仅有技术支持系统是不够的，还需要管理工作的配合、加强检修人员的培训等。
参考文献
［1］杨叔子，郑晓军。人工职能与诊断专家系统［M］。西安交通大学出版社，1990.
夜上海论坛 ［2］许婧，王晶，高峰，束洪春。电力设备状态检修技术研究综述［J］。电网技术，2000（8）。
［3］白建青。供电设备从定期维修制向状态检修制过渡［J］。青海电力，1998（4）。
［4］尤钟晓，卢章辉，岑文辉。面向对象的电力系统调度操作专家系统［J］。电力系统自动化，1999（1）。
第2篇
关键词：特种设备；同步检修；协同检修
夜上海论坛 化工介质的高危害性、生产的连续性对设备的可靠性提出了更高要求。要保证设备运行可靠，必须随时了解设备状态，对设备异常及时发现并做出调节或修理，防止设备状况的进一步恶化。
夜上海论坛 化工特种设备与岗位布局方式决定了必须进行巡回检查。化工特种设备往往是设备连着设备，一个岗位集中管理和控制相邻的十几台甚至几十台设备。化工生产具备连续性大生产的特点，除开停车中需要操作人员到设备现场对设备进行操作外，正常生产中，操作人员的大部分工作时间是通过岗位控制台对设备运行情况进行监测与调节。这一点与普通机床设备操作人员始终在设备身边进行操作很不相同。控制室的监控参数不能完全反映设备状况(如设备局部的泄漏、振动等)，这就要求通过巡回检查来弥补监控上的不足。
巡回检查分操作人员的巡回检查、片区维护检修人员的巡回检查和现场技术管理人员的巡回检查。巡回检查和由此决定的调节与修理是化工特种设备日常维护的主要内容。
一、同步检修与协同检修要求
化工生产的一个操作单元的各个设备之间、多个操作单元形成的子系统的各个设备之间、多个子系统形成的总系统的各个设备之间，一般都通过管道相连。生产原料从一端设备投入，产品从另一端设备产出，中间没有间断、停留与机械运输。这与化工产品的生产介质大多为流体有关，这样可以实现连续性大生产。这种特殊的生产工艺对设备的维护检修提出了同步、协同检修的特殊要求。一台设备出现问题，往往造成一个操作单元、或者一个子系统或者总系统停车，这时就需实施该单元、或者子系统或总系统设备的同步、协同检修。同步指检修时间、周期、类别上的同步。协同指在处理某一设备问题时，充分利用该停车机会，协同处理同一单元、同一子系统或总系统中其他设备问题。
二、怎样实现同步和协同检修
夜上海论坛 化工特种设备检修按检修时机分：临时的停车检修和停产大修；按检修工作量分：大修、中修和小修。
夜上海论坛 当总系统运行一定时间(如一年)后，系统全面停车，主要目的是为了系统内设备集中大修，称为停产大修。停产大修停车时间长，可以安排较多设备的大修，但并不能安排所有设备的大修，一方面受停车时间、维修力量限制，另一方面设备种类、设备质量状况、运行环境条件的不同，设备的大修周期不可能统一。同一系统内种类相同、检修周期相近的设备可以分批实施大修，错开每批设备之间的大修时间。某次停产大修中不进行大修，而中小修周期到了的设备可协同进行中小修。以上这些大修和协同的中小修就形成了停产大修计划。
尽管如此可以使设备大修的集中度降低，但停产大修往往时间紧、任务重，施工组织难度大。因此必须有效利用临时的停车机会，尽可能多地实施中小修和可能实施的大修，例如一些可能与总系统隔断或短时断开的子系统或操作单元的设备。但子系统内或操作单元内设备也应实施同步的和协同的检修，以便减少停车次数。
中小修工作量相对较少、检修时间短，除在停产大修期中协同实施外，主要安排在临时停车时进行。化工生产要求实现连续不间断生产，但实际运行中短时的局部子系统或操作单元停车或者总系统的临时停车不可避免。如某关键设备的异常故障、巡检中发现某种危及安全的隐患急需处理、某岗位人员的操作失误、水电气原料供应不足等都可能产生临时停车。此时是安排该系统或操作单元设备中小修同步检修和协同检修的最佳机会。
夜上海论坛 三、压力容器、管道的维护检修
夜上海论坛 化工生产的管道完成各设备之间介质的传递输送，中间产品和最终产品由不同的储罐完成介质平衡与储存。压力容器和压力管道是化工生产中的主要设备，属于特种设备，对其设计、制造、安装、使用、检验、检修与改造实施安全监察，其维护检修除重视日常维护中的巡回检查外，重点是开展定期检验。定期检验是国家安全管理法规规定的强制性检验，主要分为每年至少一次的在线检验和相隔一定运行周期必须进行的、停止运行的全面检验。压力容器和压力管道的修理必须按安全技术规范的要求进行。一般将检验与修理(修理决策的主要依据是定期检验的结论)结合进行，与压力容器和压力管道相关的安全附件的定期校验、定期检修也与定期检验同步进行。
夜上海论坛 四、更高的安全检修要求
化工特种设备的管道相互连接，介质具有流动性、带温带压、易燃易爆、有毒有害。一些设备较大、较高，检修时需进入设备内部或登高作业。这些特点决定了进行化工特种设备检修必须有更高的安全检修要求。设备检修一般应在停车的情况下进行，应将介质排尽。对易燃易爆、有毒有害介质需进行吹除置换、清洗消毒；进入设备内部检修需从设备内部有代表性的部位取样分析，办理相关进塔入罐作业证方可进行检修。登高作业需带安全带，办理登高作业证；在一些有易燃易爆介质的生产现场或设备内部检修时，需对环境空气取样分析，办理动火作业证。生产中对系统的某台设备检修时，必须将其与系统断开，防止相连设备管道中的介质喷出伤人或造成燃爆、中毒事件。
五、化工特种设备修理决策方式
设备维修规程结合设备实际状况的决策方式。原化工部组织起草了各类化工特种设备的维护检修规程，对各类化工特种设备的维护检修制定了日常维护、大中小修周期、检修内容、质量验收标准、检修安全注意事项等等。这就产生了以化工特种设备维护检修规程为决策依据的修理决策方式。但它的缺点是没有考虑到设备自身质量、设备运行条件和状况、操作和维护检修水平上的差异，严格按规程进行修理决策，会造成修理过剩或修理不足。为此，以化工特种设备维护检修规程为主要决策依据，由现场技术管理人员、相关管理部门技术人员结合设备状况，对设备大修周期进行调整、共同决策是一种相对科学的修理决策方式。目前大多数化工企业都采用了这种修理决策形式。但实际运作中相关人员的技术素质、责任心、对现场设备的熟悉程度、对设备故障事故发生规律的认识水平等方面的差异，以及出自不同的利益，往往会影响设备的修理的科学决策。
夜上海论坛 依据状态监测的决策方式。状态维修的最大特点是，完全依据设备的运行效能、运行状态来确定设备的维护检修周期和检修内容。其实质是：在全面掌握设备状况的基础上，根据设备故障发生发展规律，选择最恰当的时机，对设备实施有的放矢的修理。这无疑是一种科学的修理方式，这需要大量资金的投入和做大量的基础研究才能得以实现。这也许是这种决策方式目前难以推广的原因。
夜上海论坛 化工企业压力容器由于有国家的强制性定期检验要求，检验工作开展得较早较好，随着人们对压力容器故障和事故发生发展规律认识的深入，许多化工企业压力容器的修理决策，基本做到了以定期检验结论为主要依据，可以说正在或基本形成了压力容器的状态监测决策模式。
按规程结合实际加状态监测的组合方式。目前一些大型化工企业，一方面在总系统中选择一些大型、关键、贵重、出现故障事故对生产影响、危害性大的设备进行状态监测，另一方面对大多数设备按检验规程结合设备实际状况进行修理决策，尽可能使修理决策科学化。
参考文献
第3篇
夜上海论坛 关键词：机组状态监测状态检修机组状态监测系统
夜上海论坛 云峰发电厂在电力系统中的作用主要是担任调峰、调频、事故备用任务，要达到以上目的，要求机组必须具备良好的可靠性和可调性。根据东北公司对水电厂状态检修工作的要求，我厂开展了设备状态检修的前期工作，并与丰满发电厂一道，成为东北地区水电机组状态检修的试点单位。目前我厂已将四台机组的检修及运行历史资料，系统地进行了整理汇编，呈报水管部、电科院。几年来，云峰发电厂的机组检修已由传统的计划性逐步过渡到状态性，检修方式由原来的"到期必修、修必修好"，逐步向"该修必修、修必修好"过渡。在设备的在线监测、状态检修方面初步有了成效。
夜上海论坛 1水轮机组状态监测系统概述
近年来，水电厂设备的状态检修（亦即预测性维修）工作已越来越受到普遍关注。设备状态检修的必要条件是要进行状态监测和故障诊断。对设备整体或局部在运行过程中的物理现象进行随机或定期检测，就是状态监测。而设备诊断技术则是一种了解和掌握在用设备的状态，确定其整体或局部是否正常，早期发现故障及其原因，并能预报故障发展趋势的硬件或软件的综合技术。设备的状态监测和诊断技术作为一种基本手段，为状态监测提供切实依据，以便合理安排维修，确保设备的安全经济运行。
设备状态监测和诊断的关键是在线监测技术，包括信息采集、数据处理与分析、处理意见与决策。有效的在线监测可以随时掌握设备的技术状况和劣化规律，避免突发性事故和控制渐发故障的发生。
夜上海论坛 实践证明，实施在线监测可以减少设备不必要的停役、降低维修成本、增加可利用时间，从而提高设备的运行维修效益。
夜上海论坛 1.1机组计划检修存在的弊病
机组状态检修工作实施前，我厂的四台水轮发电机组的检修是按计划检修原则进行的，根据原水利电力部颁发的《发电厂检修规程》中规定的检修周期、检修工期、检修项目等指标，"到期必修、修必修好"，其实部颁规程对机组检修周期、检修工期及检修项目的规定依据基本上是同类设备的检修经验，不具有普遍意义。经过多年的技术实践，我们认识到，这种规定带有较大的习惯性，是一种徒弟学师傅式的方法，比较保守、盲目，但也比较把握，除浪费一些人力、材力、物力、时间外，一般还不致出什么大差错。但从设备检修的目的是消除缺陷，保证设备健康运行这个角度讲，计划检修是不尽合理的。所谓的"到期必修"就是设备运行到某一规定的期限，不论处于什么样的技术状态、有无缺陷一律停机检修。由于我厂各台机组的设计制造、运行状况的不尽相同，即使是同类的设备在相同的运行周期内，也表现出很大的差异性。同时，"到期必修"经常带来不必要的大拆大装，不但造成人、材、物的大量浪费，有时还会把设备拆修坏了，造成"劳而有罪"。
1.2设备状态检修的优势
通过不断探索及实践，我们认识到，状态检修的核心是通过对设备的诊断，摸清设备的实际状况，并以此为依据制订切实可行的检修计划予以实施。状态检修的通俗说法是"该修必修、修必修好"，它所强调的是在"该修必修"的"该"字上，这个"该"字反映了整个检修工作的科学性，它要求决定修与不修，小修还是大修要有充分的事实依据，要经过该与不该的反复论证，不能凭经验行事，不该修的坚决不修，该修的坚决修好，只有这样，才能恰到好处地完成检修任务。
夜上海论坛 我们还认识到，状态检修比计划检修更符合"预防为主"的原则。计划检修的最大弊端是不能根据设备的实际技术状态决定检修内容，而让计划期限箍得过死，状态检修则不然，它是通过各种不同的诊断手段摸清了设备的技术现状后才决定检修内容的，它可以根据设备的技术状态及运行要求，提前或推迟检修周期，增加或删减检修项目，真正实现检修的目的，并具有最大的经济技术效益。显然，状态检修掌握着消除设备缺陷的主动权，符合设备的运行的发展规律，符合防患于未然的原则。
夜上海论坛 1.3我厂初期实施机组状态检修后带来的效益
夜上海论坛 机组状态检修实施前，我厂对反映四台机组的运行状态的参数测定只停留在手工检测阶段，通过定期的试验观察，比照标准，分析设备的技术状况决定检修计划。由于缺乏可靠有效的诊断方法与诊断仪器，使得制订的检修计划不完全有效。1991年，我厂与华中理工大学电测教研室合作，共同研制了第一代BZJ1摆度振动监测仪，该仪器于1992年9月安装在我厂的四号水轮发电机组上。受当时技术条件所限，测点较少，同时电测数据与手工测得数据相差悬殊，没有受到现场工人的欢迎。1996年我厂与海南洲立科技公司共同开发了SZJ水电机组振动测试及数据分析处理系统。该系统由摆度振动监测仪（BZJ）、多路通讯控制器（DTC）、数据处理及分析软件包（SFC）三个部分组成，BZJ将采集的数据由RS232串口经DTC送往上位计算机，再由SFC进行分析及处理。该系统被安装在我厂的2、3、4号机组上。2000年末，我厂又与深圳洲立达公司合作，共同开发了一号机组机械状态分析及故障诊断系统(SZJ99)，该系统自成一个系统，与计算机监控系统不相连。该系统的功能较前两代有较大的增强，监测通道由9个增加到17个，在进行巡回检测的同时进行信号波形采集，可录制机组的瞬态过程及波形。该系统在机组机械振动监测及实时分析仪（BZJ3）提供的机组振动数据及其特征的基础上，运用理论知识和实践经验，形成机组机械状态分析软件。以便进一步分析机组的机械状况特征和引起异常振动的原因。从而提供机组检修及故障分析的依据或参数。通过系统实际运行中的数据（特别是特况数据）积累，帮助专职人员加强对机组机械特征的深入了解，提高状态检修的水平。通过接入网络系统（此项目前未进行实施），专职人员及有关领导可在远地了解机组的机械状况，以满足水电厂"无人值班"（少人值守）的要求。
夜上海论坛 采用以设备状态监测为基础的状态检修管理模式后，由于摸清了设备的实际技术状况，我厂目前的机组大修周期已改为4年以上，机组扩大性大修周期已改为10年左右。过去，不管设备的状况，检修周期一到，马上就开始检修，对于设计、制造、安装、维护质量优秀的机组，检修过于频繁不但没有好处，大多数情况是拆下来擦擦油、抹抹灰而已。增加了机组的检修费用、停用时间，降低了机组的可调小时数。现在由于我厂注重了在设备的状态上下功夫，通过掌握机组的状态来确定机组的检修时间和检修项目，最终达到延长检修间隔，缩短检修工期，降低维修成本的目的。按设备状态监测数据及运行情况并对照规程标准制定检修时间及项目，收到了显著的经济效益。如我厂二号机组，在各负荷工况下，从监测仪测得的各项数据来看，均不超过规定值，设备运行稳定，但已连续运行14年没有进行扩大性大修。由于该机组每次小修检查都发现发电机定子铁芯拉紧螺杆折断现象，同时存在水轮机导叶漏水严重的缺陷，需更换导叶轴套，因此根据状态检修的思想，决定对该机组进行扩大性大修，大修后提高了设备运行的可靠性。再如我厂四号机组，投产初期就存在着摆度、振动大的缺陷，而且机组振动区域较宽。实施机组状态监测后，对四号机组存在缺陷的原因进行了深入细致的研究及分析，确定了四号机振动摆度大主要是由于机组轴线引起。通过对该机组进行扩大性大修，取消了推力头与镜板间的绝缘垫，在推力头与镜板间增加了两道密封圈，有效地防止了两者接触面产生空蚀而引起的轴线恶化，同时将推力头及镜板返厂进行了处理，使其各部精度均达到图纸规定，机组投入运行后，各部振动、摆度明显减轻，达到了预期目的。再如我厂的一号机组，2001年进行过一般性大修，机组修后经振动摆度监测仪实测发现励磁机定子外壳的垂直振动达到0.17-0.20mm，水平振动达到0.18-0.20mm，强烈的振动对机组结构部件造成的危害是巨大的，根据该情况，我们及时向主管部门提出扩修申请，并到上级部门说明情况，得到批准。经分解检查发现，机组轴线已恶化，推力瓦（10块）严重磨损，个别瓦面有严重裂纹，推力抗重螺钉及托盘接触面磨损及变形严重，镜板工作面存在划痕，局部位置呈蓝色，系工作时温度过高所致，推力头底面、镜板背面空蚀严重。将推力头、镜板、推力抗重螺钉及托盘均进行了返厂处理，达到图纸规定要求，并对将全部推力瓦进行了更换。
几年来，我们一是通过日常性的机组状态诊断掌握设备的损坏状态与规律，加强每日的设备巡回检查，发现问题及时进行处理，由于机组振动摆度监测系统测点数量的限制，有些部位的振动及摆度不能测到，我们定购了手持式振动摆度测试仪，对机组所有部位的振动摆度均可进行测量。二是通过日常性的维修恢复设备的健康。从上到下摆脱计划检修的束缚，将状态诊断与日常维修结合起来，用状态诊断结果指导维修，用维修实践验证或修正状态诊断技术，从而达到完善状态诊断技术与提高维修水平的共同目的，这样，就有可能为解决设备的老大难问题创造条件，这对于延长机组检修间隔与运行寿命是有好处的，比如，若能成功地解决机组轴线稳定性与水轮机汽蚀损坏两大问题，那么机组的大修周期至少可延长一倍以上，而且可使检修内容大为简化，检修费用大大降低。
2机组状态监测系统实际需求
夜上海论坛 随着电力系统的日益发展，供电可靠性的高要求与不尽人意的设备故障率之间的矛盾也愈加突出。电力部门期盼实施在线监测能及时发现设备的隐患，从而防患于未然。由于各种原因，设备停役有时难以安排。因此我们实行状态检修与周期性检修相结合的检修原则。而状态检修的一个重要前提，就是实施在线监测，了解设备状态，做到心中有数。
夜上海论坛 随着我厂"无人值班"（少人值守）的实施，希望在对厂内的各种运行设备（参数）进行监控的同时，增加对设备运行可靠性的监测手段。而"减人增效"、"厂网分开、竞价上网"等现代管理模式的形成和建立，也需要强有力的技术支持。
现役设备或已老旧，或有先（后）天形成的缺陷，还有受到怀疑的一些设备，在线监测可以实时监视其运行情况，一旦发现问题就及时退出。这样，便能最大限度地利用这些设备的剩余寿命。
夜上海论坛 随着测试技术（装置）的发展和逐步完善，尤其传感技术和信息处理技术的不断进步，为在线监测提供了充要的条件。实施在线监测过程中，我们不仅体会到缩短设备停役时间、减少停电损失，避免过剩维修、延长设备寿命，以及杜绝因试验操作失误可能酿成事故等，还从中积累了经验，促进在线监测技术不断提高的良性循环。
夜上海论坛 目前在线监测技术已进入实用化、智能化阶段。Internet／Intranet网络技术的应用，为状态监测与诊断开拓了广阔的技术空间，如远程分布式故障诊断和虚拟故障诊断等，突破了传统的故障诊断的某些技术瓶颈。
电力设备设计、安装和运行管理经验的长期积累，也为专家系统的建立提供了明确、宽厚的多领域专门知识，足以对运行设备的故障、寿命进行分析、判断和决策，以达到建立预测性维修体制的目的。
夜上海论坛 3机组状态监测系统实施基础
夜上海论坛 水轮发电机组稳定性是其工作性能的重要指标。而机组工作不稳定的基本表现形式就是振动，这是一种非常有害的现象。较大的振动严重地威胁着机组的供电质量、机组的使用寿命和安全运行。水电机组的振动，多数由于机械、水力、电磁等因素耦合作用的结果，振动机理比较复杂，凭直观判断或简单的测试一般难以找到根本原因。有些故障与运行参数有关，故障出现有一定的偶然性，因此故障特征不容易捕捉。
由于水电机组固有的优势，电网调度中越来越强调水电厂的调峰作用。这就要求水电机组在整个出力范围内具有充分的可用性，即不仅满足于正常出力发电，还要力争改善不稳定负荷区的抗动状态。
水电机组的单机容量在电网中的比重越来越大，其可用度和安全对电力系统和国民经济的影响极大。不言而喻，如时值水电厂弃水期，机组事故检修造成的经济损失就更为严重。
夜上海论坛 另一方面，随着水电厂双达标、创一流工作和技术改造的不断深入，设备健康水平和自动化程度均有显著的提高，设备管理水平也有长足的进步。这些都为我厂的机组状态检修打下了良好的基础。而且，水轮发电机组故障的发生和发展一般是有迹象的和渐变的，多数有磨损和疲劳特征，即有一个从量变到质变的渐进过程。这就使得利用状态跟踪和趋势分析技术来捕捉故障征兆、实现早期预警变得相对容易，准确性也比较高。
针对上述工程实践中的问题，要对水电机组实行在线监测和故障诊断，实现水电站运行设备监控、维护的高效管理。水电机组运行状态监测是充分发挥水电厂效益的重要因素。
4我厂机组状态监测的现状
夜上海论坛 4.1目前已安装的状态监测系统如下：
夜上海论坛 要保证机组安全稳定运行，维持机组良好的运行状态，包含的技术指标非常广阔，光靠以上安装的测量及监测系统还是远远不够的。目前世界发达国家机组状态检修也没有太成功的经验，因为这毕竟是一项相当复杂的系统工程，但机组的状态检修，是以后机组检修的必然趋势。我厂在机组状态检修工作中，只是迈出了一小步，要真正达到按机组的运行状态，有针对性的对机组实施状态检修，今后的要做工作还有很多。
夜上海论坛 4.2建议建立完善的组织机构，真正把在线监测、状态检修管起来
我厂对机组在线监测、状态检修十分重视，由厂长亲自挂帅，抽调厂各部门的技术骨干力量，由生技部主任、检修及运行主任、生技专工等人员兼职。成立了状态检修领导小组。小组成立后，立即开展了工作，制定了机组在线监测、状态检修管理办法，定期召集小组成员研究机组的运行的新情况，根据机组的实际状况，制定相应的检修周期及检修项目，并负责组织实施、协调及解释。实施中小组成员及时跟踪、吃住在现场，严格按照国家规定的各项规程、制度，把住设备检修的质量关，注重机组的检修工艺标准，各项作业均按本厂制定的标准化作业及规范化管理细则中的有关规定执行。对设备出现的任何问题，机组状态检修领导小组成员必须做到心中有数，以便制定行之有效的解决措施，检修项目、检修工期等的变更必须由领导小组决定，其他人员无权更改。
尽管我们在机组状态检修上作了很多的工作，但还存在着一些管理上的弊病，如机组振动摆度监测装置没有专人管理，放在运行监控室无人管，显示数据是否正常也不知道，没有使装置真正发挥作用。手持式振动摆度测试仪放在班组没有有效地进行管理，使用的时候缺东少西，配件都找不到。
夜上海论坛 5今后机组状态监测及状态检修设想
5.1机组状态监测对象及目标
总体而言：状态监测系统应包括如下几方面的内容：机组稳定性状态监测子系统、机组效率状态监测子系统、机组气蚀状态监测子系统、发电机运行状态监测子系统和其他系统传输的开关量、模拟量等。并且包括将这些系统整合起来进行数据管理、诊断及网络的状态诊断网络，通过这一网络，则可使电厂各生产单位及管理部门可随时灵活地管理机组状态信息，达到为生产和检修服务的目的，如图1所示：
图1
夜上海论坛 5.2各部分功能说明
(1)稳定性状态监测子系统部分
夜上海论坛 此部分系统我厂已经进行了具体实施，在此不再详述。
夜上海论坛 (2)机组效率状态监测子系统部分
水轮机效率因机型的不同，设计制造水平的不同而不同。在已投入运行的机组中，有的由于设计选造型不合理或在制造安装中存在着缺陷和遗留问题，使得水轮机效率不高。特别是有的机组由于长期处在低效率区或在低水头下运行，严重影响着机组效率的发挥，同时还会造成严重的振动和气蚀破坏。因此需要摸清现有运行机组在运行中的实际效率状况，探讨和解决运行工况对水轮机效率的影响。为了充分利用水力资源、提高水力发电厂的经济效益、实现水力机组乃至整个电网的经济运行，需要对水电厂现场水力机组进行效率监测，实测出水力机组乃至整个水电厂的动力特性，使得各台机组的效率试验成果成为整个电网优化运行的可靠的基础技术资料并指导水电厂经济运行。
水轮机效率的实时监测对电站的经济运行有着重要的作用。水轮机效率的在线监测既可用于机组在安装竣工或大修结束后的现场验收试验，以便检查设计、制造、安装和检修质量是否满足要求，又能通过对机组运行性能进行长期连续监测，提供在不同的水流和工况条件下水轮机性能的实时数据，为确定电厂经济运行中的开机台数和负荷优化分配以及机组的状态检修等提供参考。因此水轮机效率在线监测一直是实现电厂经济技术指标考核和经济运行的一个重大科技攻关课题。随着计算机、通信、信息、测控等一系列新技术的迅速发展和在电厂的应用，给效率在线监测项目的开发提供了成熟的技术基础。当前，以厂网分开为基础的电力体制改革方案已经出台，电力市场竞价上网亦将成为必然的发展趋势。因此，在保证安全运行，满足电力系统要求的基础上，不断提高水资源利用率，设备可用率，减少运行和维护费用，已成为每个电厂迫切需要开展工作，以提高自身竞争力面向市场的重要目标。
在线监测机组效率同机组效率测试是不同的要求，因为水头在生产过程中不可能人为很好地控制，所以在线监测强调的是在实际运行工况下机组不同效率性能的比较和择优，也就是说，在线效率监测并非是为了测得机组的某一确定效率值，而是评价机组在当前蓄水条件和生产条件的约束下，应该采用何种运行方式最为经济，甚至可以实现多台机组的综合经济指标最优。这些效益及显著的优点如果不进行机组在线状态监测是不可能得到的。
另外，效率监测对于机组稳定性监测、气蚀监测及故障诊断是非常好的映证和补充，可以降低误判断的几率，缩短积累经验的周期，如图2为某厂机组运行特性曲线：
(3)机组气蚀状态监测子系统
水轮机气蚀监测能够准确地监测水轮机的气蚀强度，使机组能够在高效率区运行，减少水轮机叶片的气蚀破坏，通过对气蚀量历史数据的累积测量，可以标定水轮机的气蚀破坏程度，准确决策机组的检修间隔，为机组由计划检修向状态检修过渡奠定基础。
夜上海论坛 反击式水轮机在其运行时，在转轮出口和尾水管进口处往往形成负压，当压力降低到小于气化压力时，水就汽化，在水流中产生许多气泡，气泡随着水流移动到压力较高处，便骤然消失。在此瞬间，水流质点以高速度向气泡中心撞击，水流质点这种高速度的碰撞会引起水压力的增高（有时达几十到几百个大气压），然后被强烈碰撞而压缩的水流质点，又向相反的方向扩散，从而造成气泡处的压力急骤降低。这样就形成气泡中心的压力，在一段时间内周期性的波动。这种由气泡的产生和消失过程中引起的一系列现象称为气蚀现象。根据现代对气蚀的研究，虽说还不够充分，但比较成熟和一致的解释，除上述周期性的压力波动外，还有下列现象：
当压力降低到饱和蒸气压时，水流不仅产生气泡，溶解在水中的气体也以气泡形式选出，这种空气泡会随着水流排出。当气泡的产生和消失发生在固体表面时，水流质点高速度的周期性冲击象锐利的刀尖一样剧烈地打击着固体表面，造成固体表面的机械破坏，称为剥蚀。如果固体表面粗糙，则剥蚀更严重。
夜上海论坛 此外，气泡受压缩时，由于体积缩小而温度升高，再加上水流质点相互高速度的撞击和对固体的撞击也产生热量，实验证明，当气泡凝结时，所引起的局部温升可达300℃左右，使得冷热固体形成了热电偶，彼此间产生了电流，这是固体表面遭受侵蚀的电化学原因。
综上所述，气蚀是一个综合的物理现象的而非单一的物理量，因此它是不可能通过某一单一的物理量来描述和测量的，而只能通过综合的分析和诊断得到一个评价性的描述，例如：某转轮气蚀严重，在不改变转轮尺寸的情况下仅仅替换转轮的材质，就有可能完全消除气蚀产生的破坏，但这时的水力及机械作用量的测量结果将和原先有气蚀破坏时完全一样，所以气蚀监测的意义就在于评估这种破坏能力的大小或效应，而非测定其破坏后果，当然，也可以通过经验的积累使这两者产生一种归纳上的联系，但这种归纳的理论化和效果描述在目前还十分困难，很难用于推广和预测。
图2
夜上海论坛 根据气蚀发生的条件，水轮机中的气蚀一般可分为3类：
翼型（叶型）气蚀这是反击式水轮机普遍具有的气蚀现象。水流流经叶片时，在叶片表面形成压力差，使转轮旋转作功。通常叶片的正面是正压力，而背面是负压力，这种负压是转轮作功所必须的，但它又造成了气蚀条件。从理论上讲，这个气蚀条件可从水轮机安装高度上加以解决，所以翼型气蚀产生的主要原因是由于转轮叶片制造中不符合模型要求而引起的。在运行中由于运行工况不良也会引起翼型气蚀。
夜上海论坛 当水轮机运行在低水头（低于设计水头，特别是在转轮允许的最小工作水头附近）和低负荷运行时，水流经过叶片就会产生脱流和旋涡，转轮出口处每一个叶片形成一个旋涡，再加上整个转轮出口的旋转水流，就在转轮和尾水管进口处形成一个大旋涡（或大涡带）。其旋涡中心产生很大的真空，形成空腔气蚀，这种旋涡以一定的频率在尾水管内旋转，而其中的真空带周期性的扫射在尾水管的四周壁上，结果是一方面造成尾水管壁的气蚀破坏，另一方面产生周期性的压力波，形成强烈噪音，严重时可引起整个机组振动。
在导叶下端面间隙处，导叶关闭时导叶与导叶立面间隙处，以及转轮止漏装置间隙处，当水流通过这些较小的间隙时，流速产生局部增高和压力降低因而产生气蚀，这种现象称为间隙气蚀。当机组在低负荷运行时，导叶开度较小，局部流速增高，压力降低，很容易产生间隙气蚀。
夜上海论坛 以上三种气蚀对效率和稳定性影响最大的当属空腔气蚀，目前，对空腔气蚀和间隙气蚀均可采用综合分析法准确的判断和监测，即通过测量尾水管压力脉动、尾水管振动、顶盖振动、水导轴承涡动、止漏装置水压脉动、导叶后水压脉动等等这些量的综合分析，可以评估空腔气蚀及间隙气蚀效应的强弱，对于翼型气蚀，其产生的效应频率宽广，必须用涵盖整个音频范围的分析设备和仪器来加以控制和分析，造价昂贵，而且因为翼型气蚀发生的位置对监测效果影响较大，所以对于翼型气蚀仅限于发现其产生，很难评估其破坏能力，因此可知绝大多数可以采用低廉的综合分析法，避免空腔气蚀和间隙气蚀，已经可以产生非常明显的经济效益。
夜上海论坛 (4)发电机运行状态监测子系统
夜上海论坛 水轮发电机定、转子空气间隙是一项重要的电磁参数，它对电机的其它参数、运行性能及技术经济指标有着直接的影响。设计选定的气隙值，由于种种原因，在机组安装、试运行以后会发生变化。这些原因包括制造、安装的诸因素和定、转子结构部件受电磁力及离心力的作用，其中尤其与发电机转子结构特征有较大关系。运行中的发电机气隙均匀性直接影响其电气特性和机械性能的稳定，有着不容忽视的作用。
夜上海论坛 发电机运行状态在线监测系统在线监测发电机定、转子空气间隙，可以直接测量出经过长期运行后定子的变形趋势及大小；转子磁极的松动和结构变形；定转子同心度的定位偏差和改变倾向，以及在正常运行和电气事故冲击过程中动态气隙是否满足安全标准，对于评估发电机的稳定性有着不可替代的和十分重要的作用。
具体的检测过程采用在定子内部贴装薄片状气隙传感器实现，目前已有标准的传感器可购买，效果容易保证。
夜上海论坛 磁通量测量：大量的定子绝缘故障及转子绕组故障都会伴随着对应空间位置的磁通量变化，正是基于这一原理，可以通过检测发电机定量间隙中的磁通量获得定转子电气状态的直接测量结果。例如：当某一磁极发生匝间短路，则当这个磁极掠过磁通量传感器位置会比其他磁极所产生的磁通量更小，从而明确地定位此故障。又如通过长期监测贴于定子某一位置的磁通量，通过分析其变化规律即可判断定子线棒有无放电、短路等故障，同时对于磁极松动、第二气隙形成等转子机械故障也可以精确的检测，具有很好的实用性。
诊断检修替代传统停电检修的推广，原有的停电试验已不能完全适应电力生产的需要。电气设备绝缘在线监测技术是近年来发展起来的一门新技术，它是在电气设备运行中随时监测分析电气设备绝缘的状态参数，并反馈给运行维护人员，及时发现设备事故隐患，减少不必要的停电检修及破坏性的绝缘试验工作，保证设备的安全运行，提高设备供电的可靠性。
一般机组运行多年后，绝缘材料在机械、热力、电力和环境的作用下会逐步老化，由于绝缘隐患所引起的局部放电，起因于发电机的绝缘老化、放电，定于槽楔中绑线松动造成的断股和槽放电等，这些情况的产生和发展都可能导致发电机绝缘的劣化，传统的停电预试不能保证发电机绝缘在一个检验周期内安全运行，尤其是无法掌握运行中发电机的绝缘放电的状态变化。因为事故的发生及发展都有一个过程，该过程伴随的放电发生与发展过程存在着很大的随机性，绝缘失效的危险也就大大地增加。如果绝缘失效发生，检修的费用是十分昂贵的。电厂可能需要花费数月时间来重绕这台机器，重绕是一项费用高昂且耗工耗时的工作，对电厂来说损失巨大。根据我国历年来的相关统计，100MW以上的发电机（包括水轮发电机和汽轮发电机）每年每百台发生的故障率为7～9次左右（其中1997年为7．59次，1998年为8．67次）。
大部分绝缘老化都会造成局部放电（电晕），即高压绝缘层中的小火花，都可以通过局部放电测试来检测。这种方法是通过检测局部放电脉冲的频率、幅值、极性和相位来评估绝缘系统的老化程度。以往发电机局部放电测试被高强度电子噪声干扰，使得测试结果很难分析，需要高度的专业水平才能做出正确的分析。但是，随着近期高新技术的不断发展，可以消除噪声干扰并将局部放电量化的仪器和传感器被开发出来，使得测试过程的进行和结果分析可以由电站的一般非专业工作人员在机组运行的情况下完成，增强了系统的实用性。致力于通过检测局部放电来诊断和测试绝缘质量和老化程度，有利于延长检修周期，降低检修和生产成本，保证设备的良好状态和提高设备的利用率。
绝缘监测的实用技术基本上是基于对局部放电产生的放电脉冲的监测，比较廉价的方式可以直接监视和分析定子中性点的接地电流或者更完备的增加各相电流及转子电流的波形监测，可以定性的评估出绝缘老化的状态，对于典型的放电能够根据的绕组的电气长度精确定位，昂贵的方案是采用电容式检测法也能达到同样效果，其分析技术要求较低。
(5)其它系统传输的开关量、模拟量等
夜上海论坛 5.3其它在线监测系统
包括主变在线监测、避雷器在线监测等，这些在线监测系统相对而言分析诊断的自动化水平还不是很高，其测量结果的综合应用也还不是很成熟，数据量也不大，所以可以使用机组状态监测系统的网络及数据管理功能统一规划，简化其系统结构，降低成本。
它们和状态监测网络的联系均采用单向数据通讯，可以有效防止病毒及故障的相互影响，提高可靠性。
5.4网络部分
状态数据服务器提供整个网络访问的数据源，即所有用户均可以在网上实时查看状态监测的结果报告，专门的用户还可以实时的分析和诊断当前的机组状态，所以，此数据服务器为一全自动的冗余数据库，并且具有完全的开放性和扩张能力。
WEB服务器提供整个网络的访问服务及防火墙，在用户规模和用户访问量较小时也可省略（但性能降低了），主要是完成状态监测网和用户局域网的物理连接，采用浏览服务和TCP-IP通道技术，阻止病毒和破坏性程序的迅速感染。
工程师工作站：作为整个网络的维护、监视和培训设备，可以由专门的值守人员使用，实时的监视和分析整个系统的各类数据。
