基于故障原因分析的水泵水轮机状态评估

程超

哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150000

抽水蓄能装置具有高速、大容量、工作条件频繁的特点。它通常执行电网中的峰值调节，频率调节，相位调制和事故备用的任务。其状况直接关系到电网的安全，可靠和稳定运行。从1990年代中期开始，建造了许多高速和大容量存储单元。随着单元使用寿命的不断延长，水泵水轮机部件可能会遭受气蚀、腐蚀，从而导致单元性能下降，在严重的情况下会导致单元故障，并为安全，稳定和可靠的运行带来更大的隐患。

1 水泵水轮机评价指标体系

1.1 水泵水轮机系统

作为一个系统的水泵水轮机，其主要组件包括埋设部件（座环、蜗壳、机坑里衬、尾水管、基础环），转动部分（转轮、主轴、主轴密封、导轴承），导水机构（底环、导叶、顶盖、导叶操作机构、导叶接力器）[1]。

1.2 水泵水轮机系统额定指标

水泵水轮机系统的健康评估应从安全性（风险），可靠性和性能的三个维度分析主要组件对系统的影响。其中，安全指数表示水泵水轮机主要部件故障的后果以及水泵水轮机系统可能发生故障的影响；可靠性指标表示可用性，无故障的连续运行时间，总体维修时间和使用寿命（使用寿命）。水泵水轮机的性能指标包括水头，功率，效率，流量，飞逸转速，漏水量，振动，噪声，压力脉动，轴向推力和轴承温度[2]。

1.3 建立用于水泵水轮机系统的评估指标系统

水泵水轮机系统的等级指标系统主要包括目标层，量规层，指标层和图表层。目标类别是我们在研究中需要达到的目标，即评估水泵水轮机系统的状况。基准测试是达到目标水平所定义的标准，即评估水泵水轮机系统的三个维度，包括安全性，可靠性和性能。索引层是安全性，可靠性和性能的有形指标。层图是水泵水轮机系统的主要组件，包括埋设部件（座环、蜗壳、机坑里衬、尾水管、基础环），转动部分（转轮、主轴、主轴密封、导轴承），导水机构（底环、导叶、顶盖、导叶操作机构、导叶接力器）。为了评估每个主要部件对水泵水轮机系统重量的影响，使用专家经验方法确定重量分布，然后与每个主要部件的状态评估结果相结合，以实现水泵水轮机系统的状态评估[3]。

2 评估水泵水轮机主要部件的说明

2.1 典型故障的统计分析

通过典型设备故障的统计分析，水泵水轮机系统中共有65个组件（不包括调速器和球阀）。根据系统设备，共有30个导水机构（包括6个顶盖，1个底环，3个导叶，20个套筒，导叶臂和连杆），7个水导轴承，8个主轴密封，其他14个（主要是控制阀，电动阀等）。

2.2 水泵水轮机主要部件评价指标

分析根据主要部件评价指标的选择原则，以转轮为例，分析故障原因和可能的后果，并对评价指标进行分析。

3 水泵水轮机状态评价标准

（1）主要组成部分状态评估指标的判断依据目前的国际和地方参考标准或规范全部或部分包括设备状态评估指标的评估标准，但仍然存在不合理的评估标准，例如评估指标的依据不合理，工程实践和扩展中缺乏可操作性等。无法为设备状态维护提供理论依据本文以额定电压指标为例，对其判断依据进行了修改。

（2）主要部件的状态评估方法“ IEC62256-2017水轮机，水泵和水轮机性能的恢复和提高”规定了记录水轮机物理状态检查结果的记录要求。但是，家用变速箱和变速箱设备的状态评估标准相似，例如“国家电网公司的《主要输配电设备状态评估准则》和南方电网公司的《设备健康与危害评估准则》将设备的状况归类为正常。状况，异常和严重情况。鉴于国际分类法与国内分类法之间没有根本区别，本文还将对水泵水轮机状态的评估分为正常状态，注意状态，异常状态和危险状态。

（3）在IEC62256-2017中，水泵水轮机系统状况的评估方法未指定每个主要组件对水泵水轮机系统的影响，当然也没有建议相应的权重。但是，类似的国内标准在工程实践中考虑了可靠性问题，并采用类似于桶效应的概念，即系统状态取决于主要部件的最坏情况，因此本文也采用这种方法。当将主要部件评估为“正常状态”时，将整个设备评估为“正常状态”；当任何主要组成部分是“注意状态”，“异常状态”或“紧急状态”时，总体评估是最严重的状态。

4 结语

总而言之，抽水蓄能装置具有高速、大容量、工作条件频繁的特点。它通常在电网中执行峰值调节，频率调节，相位调节和事故备用的任务。其状况直接关系到电网的安全，可靠和稳定运行。随着设备使用寿命的不断增加，水泵和水轮机的组件中可能会发生气蚀、腐蚀，这会导致设备性能下降，甚至在严重的情况下导致故障，并为设备安全，稳定和可靠的运行带来更大的隐患。目前尚未制定评估泵和水轮机状态的现行规则或标准，并且存在诸如状态评估指标体系不够系统化，等级指标及其权重不合理之类的问题。本文分析，总结了运行超过10年的150MW或以上的单体机组水轮机主要部件的故障，并建立了基于故障原因评估主要部件状况的指标体系。对统计结果进行分析，以重量为单位对与主要成分有关的错误的发生频率进行分析，然后结合该单元的在线监控参数，基于“故障原因的主要成分状态评估系统监控系统参数”的组合生成主要成分安全评估表。