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发电机在线监测和故障诊断 华北电力科学研究院有限责任公司 白亚民 教授级高级工程师 1状态监测和故障诊断的基本概念 发电机的安全运行离不开运行中的状态监测和诊断。 随着制造技术的进步，发电机单机容量越来越大。 现代大型发电机的监测项目和监测设备远比过去复杂和先进，实用性强，有些监测项目已经非常成熟，并且纳入了发电机的标准化体系，有了指导运行的标准，还有的项目已经转化为状态监测和故障诊断专家系统。 与十几年前投产的200MW发电机相比，监测技术已经有了质的飞跃，并且还在继续发展，因此为保证发电机安全和稳定的运行，每个发电机的运行和维护人员都应当对各种监测设备的工作原理、性能特点等有所了解，充分发挥它们的效能。 计划性维修及主要缺点 基于时间的维修体制，即定期维修。也称为 “计划维修”，或“预防性检修”，不把设备运行状态作为检修依据，以运行时间做判据，定期停机进行检查维修。 缺乏针对性，容易造成设备的“过度维修”。为追求可靠性，还要把进入故障多发期的设备提前更新，造成寿命未尽其用。 忽略了设备个体的质量、环境、性能状态的差异，使得在检修中大部分设备解体后查不出问题、而一些状态不佳但周期未到的设备未被列入计划检修的情况。即对大部分设备存在过度维修的问题，不仅降低了设备的可用性，而且可能出现维修后不如维修前的负面现象。 由于电气设备数量迅速膨胀，维修人员忙于应付，维修质量难以保证，时常出现误操作、误碰等事故。 计划性维修及主要缺点（续） 经常出现大修后发电机组轴系振动反而增加的故障。 华北某俄罗斯进口160Mavr调相机大修后，转子绕组引线螺丝没紧到位，起机后螺丝甩出，将定子铁心严重砸伤，为此在北重大修数月，逐片修复铁心片，重新做定子绕组等。 华北某厂200MW汽轮发电机大修中竟然在定子绕组端部遗留金属异物，造成了端部严重短路事故，等等。 此类起因于检修质量的事故现象，计划性检修很难避免。 从长远说，即使检修时没有查出缺陷，过度检修本身对设备寿命的负面影响不可避免，如耐压试验。 此外，检修中投入的人力、消耗的材料和其它资源，如水、电、气等等，还有机组停运本身带来的经济损失，合在一起，每检修一次都意味着发电企业巨大的成本支出。 计划性维修及主要缺点（续） 计划性定期维修是和事后（突发事故后）检修互补的。众所周知，发电机一旦发生重大停机抢修事故，也称为“非停”，其经济损失是非常巨大的。由于定期维修的“预知性”最差，不能有效地防止突发性事故，因此发生事后检修的概率比较高。 开展状态检修的目的就是要最大程度地避免事后检修。 状态检修的基本概念 状态维修也就是依据设备的健康状态“需修时修”。 像给人治病一样，防病比治病重要。 防病需要一套健康评估手段，设备也是一样，这就是设备的状态监测和诊断技术，没有先进的监测和诊断技术，开展状态检修就是一句空话。 电气设备故障诊断技术要求高 小故事：一台电机运行中出现了异常情况，请来了某电机工程师，他在电机周围看看听听，然后对着电机图纸又写又算，最后在电机上画了一道，要求工人在该部位割一个口，打开恰好就是故障部位，修好以后，工程师向工厂老板要1万元诊断费用，老板说，画一个道就要1万，太贵了！工程师说，那好吧，画道收1块钱，但是在哪画道收999元。 监测和诊断离不开新技术的应用：例如： 无损探伤技术 光纤测振技术 红外线成像技术 紫外线成像技术 国外电厂状态检修情况 美国田纳西州一个电厂，两台1200MW汽轮发电机组，双轴，有4台600MW汽轮发电机，8～12年大修一次，全厂负责电气的工程师仅一人，有不同专业的工人负责各种设备的巡检和在监测设备上采集数据，输入计算机，电气的数据由该工程师汇总和分析，然后报送管理许多电厂的维修中心，该中心再根据工程师的建议和数据分析确定下一步检修重点。 状态检修的基本意义 传统的定期检修模式缺乏对有设备的综合分析、统计归纳、趋势跟踪。 状态维修及时收集、整理本设备及同型设备存在的问题，视健康情况确定检修和预试的项目。 状态维修提高了检修和试验的针对性和有效性，通过设备的综合分析和细化管理，识别出少数状态不良设备的劣化迹象，从而有针对性地进行有效的少量检修，保证设备始终处于良好的状态，系统地提高运行可靠性和安全性。 由于减少了对大多数状态较好设备的无效劳动，合理地降低了维修费用，减少了设备停运次数，提高了设备的可利用率。 状态检修对数据管理的要求高 除了设备的监测和诊断技术以外，数据的统一管理和分析对设备状态检修是非常重要的。 一台重要电力设备从安装投产开始算起，工作寿命通常在十几年至几十年，这么长时间运行和维护人员的变更是不可避免的，需要管理好设备资料，防止一些重要的原始数据因人员交接不好而流失，从而给设备检修（不只是状态检修，也包括定期检修）带来许多困难。 同型和