机组稳定性监测系统的功能及优势

水电厂实施状态监测的目的是为了随时掌握和分析机组的运行状态，及时发现机组存在的隐患和缺陷，避免破坏性事故的发生，指导机组运行和检修，保障机组安全经济运行。针对国内水电站对机组状态监测的需求，国内专业公司开发的机组状态监测系统功能越来越强大，性能越来越稳定，实用性越来越好，为保障机组的安全稳定运行发挥了重要作用。

目前，比较典型的稳定性监测系统的功能包括机组振动摆度监测分析、压力脉动监测分析，以及在此基础上的性能试验、性能评估、优化运行、故障诊断、状态报告等。

1.振动摆度监测分析

振动摆度监测分析是通过对机组的振动、摆度以及相关的过程量参数进行实时、并行、整周期采样，并进行相应的处理、计算和特征提取，在有关工作终端上以结构示意图、棒图、数据表格、曲线等形式实时动态显示所监测的数据和状态，界面丰富直观，机组信息和状态一目了然;提供时域波形分析、频域分析、轴心轨迹图、多轴心轨迹图、空间轴线图、瀑布图、轴心位置图、趋势分析多种专业分析手段，分析机组的稳态数据，以评价机组在稳态运行时的状态;提供相关性分析、瀑布图分析、连续波形等专业分析工具用于分析和评价机组在启停机、甩负荷、变励磁、变负荷等过渡过程中的状态。

2.压力脉动监测分析

压力脉动监测分析是通过监测各过流部件的压力脉动，实时显示压力脉动的波形和频谱;分析压力脉动的频率成分以及压力脉动随工况的变化情况;分析各压力脉动及其频域特性与负荷、开度之间的关系。

3.报警与预警

状态监测系统一般具有报警功能，即当测量得到的参数超过设定限值后发出报警信号。由于水电机组的运行工况比较复杂，不同工况下各参数变化很大，用一个限值来判断是否报警显然欠妥，容易产生误报警和漏报警。为此，在限值报警基础上，国内各专业公司相继开发了基于工况的限值报警技术、趋势预警技术和样本预警技术，对水电机组的不同运行工况设定不同报警值和样本数据，为机组提供准确的报警信息，有效地实现机组异常现象的早期预警提示和故障报警。

4.数据管理

数据存储与管理技术是状态监测系统的关键技术，只有在建立了完整的历史数据基础上，状态监测系统才能充分发挥作用。状态监测系统需提供强大和完备的数据库管理功能，可统一存储覆盖水轮机、发电机及主要辅助设备所有参数的原始数据、特征数据及样本数据。数据库应采用高效数据压缩技术，可以长期存储机组稳态、过渡过程数据及高密度录波数据。应提供黑匣子记录功能，可记录机组出现异常信息前后的完整数据，确保机组发生事故时能提供完整、详尽的数据供分析诊断。系统应可以自动管理数据，在运行过程中自动对数据进行维护，检查和清理无效数据;系统实时监测硬盘容量信息，在硬盘容量不够时自动向使用者发出警告信息;系统提供定时自动和手工备份数据的功能，并提供备份数据回放功能;系统应提供数据检索功能方便地对数据进行检索。

5.故障诊断

状态监测系统应提供各种专业的分析诊断工具便于使用者对机组异常状态进行分析诊断。状态监测系统还应该提供一套专家诊断系统，应能对水轮机、发电机等设备的常见故障进行自动诊断，对一些疑难故障辅助电厂专业人员进行诊断。专家诊断系统除了要建立一套先进完备的诊断模型外，更重要的是要建立一套有针对性的故障诊断知识库，并能根据水电站实际运行情况和机组特性进行针对性设计。故障诊断知识库一般具有编辑功能，授权用户可对知识库进行修改、补充、删除等编辑。

6.优化运行

系统通过一定时间的数据积累，应能自动统计各个工况下的参数，并根据这些参数生成实际运行的运转特性曲线图。分析各工况点下的效率、振动、摆度、压力脉动、气隙、磁通量值，可以逐步得到机组运行的良好工况区域，明确危险或不良工况区，从而指导机组尽可能避开危险工况区运行。系统在运行过程中，通过对机组运行数据的分析，随时警示机组是否在危险工况点运行，提醒使用者通过调整负荷来避开危险点等措施，保障机组寿命;利用机组实测效率曲线等性能测试结果，合理调度机组，优化经济指标;系统可自动统计某一时间段内的机组运行工况点、各工况累计运行时间和开停机次数，并可自动生成运行报表。

7.检修指导

利用状态监测系统可定期评价机组各部件运行状态，了解哪些部件状态正常，哪些部件异常，根据各部件状态合理制定和安排检修计划;对比机组检修前后的历史数据，可以直观地评价检修效果;通过检修后的各种机组常规试验数据，综合评价检修后机组各部件特性。当某部件出现异常现象时，利用系统提供的各种专家级分析工具，可以辅助分析异常原因，指导检修。利用状态监测系统可以分析评价导轴承轴瓦安装间隙是否适当、盘车摆度测量校验、机组轴线调整质量、三导轴承是否同心、主轴法兰连接状态、水力部件状态、水轮机和发电机动平衡状态、电磁拉力不平衡状态、辅助系统运行状态等。对常见故障提供量化分析，定量给出其对机组稳定运行的影响，为检修提供可靠依据，为实现状态检修打下基础。

8.性能评估与试验

利用系统长期自动积累的机组不同工况下数据和系统试验数据，通过系统提供的各种分析工具，可以动态评估机组的动、稳态性能;利用多维相关趋势分析功能可生成机组稳定性参数和转速、负荷、水头、励磁电流、励磁电压之间的相互关系性能曲线，为了解机组特性和查找故障原因提供直接依据。通过各性能曲线可掌握机组不稳定运行工况区和特殊振动区，指导机组优化运行。该系统可以自动或通过人工辅助完成各种现场试验，如机组稳定性试验（变转速试验、变励磁试验、变负荷试验）、机组启停机试验（机组启机过程、停机过程）、过渡过程试验（扰动试验、超速试验、甩负荷试验）、相对效率试验、水头试验、动平衡试验、电磁不平衡试验、发电机惰性停机测试、盘车轴线测量等。通过系统提供性能曲线自动生成工具，使用者不需复杂的操作即可获得机组各种动稳态性能的试验报告和特性曲线。

（1）机架振动、摆度、压力脉动随负荷瀑布图。

（2）机架振动、摆度、压力脉动连续波形分析图。(www.xing528.com)

（3）机架振动、摆度、压力脉动、效率随负荷变化曲线。

（4）机架振动、摆度、压力脉动随转速变化曲线。

（5）机架振动、摆度、压力脉动、效率随水头变化曲线。

（6）机架振动、摆度随励磁电流变化曲线。

（7）有功、流量、效率随导叶开度变化曲线。

（8）流量、效率、耗水率随负荷变化曲线。

（9）瓦温、油温变化曲线。

（10）甩负荷过程性能分析。

（11）甩负荷过程振动、摆度、压力脉动变化过程。

（12）机组开机过程与停机过程转速变化特性。

9.状态报告

系统应提供实用的状态报告功能，便于使用人员方便地了解和掌握机组的运行状态，充分利用状态监测系统。系统全面支持状态报告的自动制作，全面提供反映机组动稳态特性和机组各部件运行状态变化，使用人员无需繁琐的操作即可得到完整的报告，所有报告采用与Excel、Word等标准处理程序兼容的文件格式存储。

系统应提供的状态报告包括：反映机组稳定性的相关特性报告;各种水力能量参数的相关特性报告;机组性能试验评价报告，并自动计算试验的相关指标;同工况下特征参数趋势检查报告（为及早发现故障提供依据）;典型故障定期分析检查报告;主轴状态分析报告;盘车效果检查报告;发电机绝缘状态分析报告;各种量化分析报告，自动给出质量不平衡、电磁拉力等各种因素对机组稳定性影响的大小;事件分析报告;定期状态分析报告;实时状态报告等。

10.远程监测分析

远程分析诊断技术是设备诊断技术、计算机网络技术、通信技术、数据库技术和数据发布技术相结合的产物，它是随着网络建设和发展的一项综合性新技术。目前，经过国内各专业公司的努力，国内已经开发了基于Internet的远程分析诊断技术，攻克了庞大的状态监测数据通过Internet网络传送所遇到的数据高效压缩存储技术和实时高速发布传送技术难题，可真正实现水电机组运行状态的远程监测、分析和诊断。

基于Internet的水电机组远程监测分析技术的开发成功和应用，带来了水轮发电机组状态监测与诊断方式的变革。众多的领域专家远在千里之外就可以“随时随地”帮助水电厂掌握机组的运行状态，进而可以打破现有的以“事后服务，现场服务”为主的诊断服务模式，变被动服务为主动服务，实现对水轮发电机组的早期故障预警以及远程专家会诊，从而大大提高诊断效率，节约服务成本，具有很好的社会效益和经济效益。

11.其他功能

除以上功能外，状态监测系统还需提供多种辅助功能：权限设置功能;预览、打印功能;在线帮助功能;在线自诊断功能;网络通信功能;WEB化监测分析功能等。