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《GB/T11348.5-202X机械振动机器振动的测量和评价第5部分:水力发电和抽水蓄能电站机组》标准化发展报告
StandardizationDevelopmentReportonGB/T11348.5-202XMechanicalvibration—Evaluationofmachinevibrationbymeasurementsonrotatingshafts—Part5:Hydraulicgeneratingandpumpedstorageunits
摘要
本报告围绕《GB/T11348.5-202X机械振动机器振动的测量和评价第5部分:水力发电和抽水蓄能电站机组》的制定背景、技术内容及行业意义展开分析。随着双碳目标推进,我国水电装机容量已达4.2亿千瓦(含抽水蓄能5064万千瓦),位居全球首位。然而,现行国家标准GB/T11348.5-2008和GB/T6075.5-2002基于2000年代国际标准制定,已无法满足新型电力系统对机组振动监测的高要求。
本标准创新性地整合了轴振动与非旋转部件振动评价体系,针对水轮机类型(混流式、轴流式等)、转轴方向(水平/垂直)及轴承类型(筒式/分块瓦式)细化限值要求,并引入基于ISO20186-5:2018的统计评估方法。技术内容涵盖测量方法、工况定义、评价准则等14项核心要素,特别强化了对抽水蓄能机组双向工况的适应性。实施后将有效提升我国水电机组故障预警能力,支撑风光水一体化清洁能源体系建设。
关键词:机械振动;水力发电;抽水蓄能;振动评价;ISO20186-5;轴振动;轴承座振动;状态监测
Keywords:Mechanicalvibration;Hydropower;Pumpedstorage;Vibrationevaluation;ISO20186-5;Shaftvibration;Bearinghousingvibration;Conditionmonitoring
正文
1.标准修订背景与必要性
1.1政策驱动需求
根据《新型电力系统发展蓝皮书》(2023年)要求,水电作为调节性电源需完善源网荷储协同标准体系。当前我国抽水蓄能核准在建规模达1.58亿千瓦,但黑麋峰、广蓄等电站频发的振动问题(如导叶振动、迷宫环压力脉动)暴露出原有标准在以下方面的不足:
-未整合轴振动(GB/T11348系列)与轴承座振动(GB/T6075系列)评价体系
-对抽水蓄能机组发电/抽水双工况的振动特性覆盖不足
-限值划分未考虑转轴方向(垂直轴机组振动阈值需下调20%-30%)
1.2技术发展需求
国际标准化组织(ISO)已于2018年发布整合性标准ISO20186-5,其技术先进性体现在:
-引入统计分析方法建立动态限值数据库
-新增振动矢量相位变化评价指标
-细化6类水力激励源(卡门涡、尾水管涡带等)的频域特征
2.标准核心技术内容
2.1适用范围创新
本标准适用于转速60-1000r/min的水电机组,首次明确涵盖4类配置:
1.水轮机驱动发电机
2.水泵水轮机驱动发电-电动机
3.水轮机与独立泵联合系统
4.电动机驱动泵
2.2关键技术突破
-测量方法:规定轴承座振动测点应布置在径向轴承中心线±45°范围内,采样频率需≥10倍最高分析频率
-评价准则:
-A区(正常):振动值<80%报警阈值
-B区(注意):80%-100%报警阈值
-C区(危险):>报警阈值
-数据分析:附录E要求时域信号采用4阶巴特沃斯滤波器,频域分辨率≤0.5Hz
2.3典型应用案例
以某700MW抽蓄机组为例,按新标准监测发现:
-发电工况下2#轴承垂直振动达4.5mm/s(B区上限)
-频域分析显示87Hz成分(对应导叶通过频率)占比超30%
-采取导叶修型后振动降至2.8mm/s(A区)
主要参与单位介绍
水电水利规划设计总院
作为本标准牵头单位,该院是国家能源局直属科研机构,承担了全国80%以上大型水电工程的技术审查。在振动监测领域具有以下优势:
-建有国内唯一的水电机组振动数据库,涵盖52个电站的3000+组实测数据
-主导编制NB/T35004-2013《水力发电机组振动监测装置技术条件》等行业标准
-开发了基于AI的振动故障诊断系统(准确率≥92%)
结论与展望
本标准实施后将实现三大效益:
1.安全效益:预计可使水电机组非计划停运率降低40%
2.经济效益:单台机组年维护成本减少约80万元
3.环保效益:支撑风电/光伏消纳比例提升5%-8%
未来需重点开展:
-建立振动大数据云平台实现远程诊断
-开展极端工况(如电网频率扰动
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