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0 绪论1

0.1 水电机组运行设备状态监测与故障诊断的目的、意义1

0.2 水电机组运行设备诊断技术范畴与实现方法3

0.2.1 水电机组运行设备诊断技术范畴3

0.2.2 水电机组运行设备监测诊断的实现方法4

0.3 水电机组运行设备监测诊断的任务与效益6

0.3.1 水电机组运行设备监测诊断的任务6

0.3.2 实施设备监测诊断的效益8

0.4 水电机组运行设备监测诊断技术发展概况10

0.4.1 国外研究水平及发展状况10

0.4.2 国内研究水平及发展状况12

1 水电机组运行设备的性能及特点16

1.1 水电机组运行性能的基本知识16

1.1.1 水电机组运行设备类型及结构16

1.1.2 水电机组运行特性参数21

1.2 水电机组运行性能及特点35

1.2.1 水电机组运行主要性能及特点35

1.2.2 水电机组设备监测诊断技术应考虑的性能特点48

1.3 影响水电机组运行性能的一般问题及分析51

1.3.1 影响水电机组运行性能的基本原因51

1.3.2 水轮机及过流部件水力稳定问题53

2 水电机组运行设备状态参量的获取69

2.1 水电机组运行设备监测内容及基本参数69

2.1.1 水电机组运行设备监测的主要内容69

2.1.2 水电机组运行设备监测对象和项目72

2.1.3 水电机组运行设备监测的基本参数75

2.2 水电机组运行设备状态信号的获取77

2.2.1 水电机组运行状态主要信号源、类型及特点77

2.2.2 水电机组运行设备状态监测诊断测点选择与布置90

2.2.3 一次传感元件的选择、配置及使用95

2.2.4 水电机组运行状态信号的采集、处理与管理107

2.3 水电机组运行设备信号特征及征兆120

2.3.1 信号特征的提取120

2.3.2 信号特征与征兆的关系122

2.4 水电机组运行设备状态数据的管理123

2.4.1 数据库的基本概念123

2.4.2 数据仓库与数据挖掘技术126

2.4.3 数据分类和不同存储方式128

2.4.4 数据压缩128

2.4.5 水电机组运行状态的自动报警130

3 水电机组运行设备状态信号分析131

3.1 水电机组运行状态信号分析的基本方法131

3.1.1 概述131

3.1.2 离散信号的幅域分析及其特征参量计算131

3.1.3 离散信号的时域分析方法及其特征参量计算136

3.1.4 离散信号的频域分析方法及其特征参量计算149

3.2 水电机组运行设备状态信号分析的特殊方法157

3.2.1 阶次比分析158

3.2.2 波德图161

3.2.3 极坐标图162

3.2.4 三维谱阵图164

3.2.5 轴心轨迹分析168

3.2.6 水电机组轴系空间轴线图169

3.2.7 发电机定子和转子气隙169

3.2.8 启停机曲线及变负荷曲线170

3.3 水电机组运行设备的状态分析170

3.3.1 设备状态分析的先决条件170

3.3.2 设备状态分析的主要环节172

3.3.3 水电机组运行设备的状态分析模块173

4 水电机组运行设备故障机理研究及故障类型180

4.1 水电机组运行特性的理论分析180

4.1.1 水电机组的自振特性180

4.1.2 水电机组的动态特性185

4.2 水电机组运行状态实时仿真的机理研究213

4.2.1 实时仿真建模理论213

4.2.2 水电机组运行系统分析及建模218

4.2.3 数字实时仿真与仿真测试229

4.3 水电机组运行状态现场试验的机理研究233

4.3.1 水电机组现场试验特点及主要内容234

4.3.2 水电机组故障原因现场试验分析及异常识别236

4.4 水电机组运行设备故障类型和故障分类243

4.4.1 水电机组轴系运行及故障分析243

4.4.2 水电机组推力轴承运行及故障分析247

4.4.3 发电机运行及故障分析249

4.4.4 水轮机及过流部件运行及故障分析253

4.4.5 调速系统运行及故障分析260

4.4.6 主变压器运行及故障分析266

4.5 水电机组运行设备的故障树与因果分析274

4.5.1 水电机组运行设备的故障树274

4.5.2 水电机组运行设备因果图和事件树及其分析278

4.5.3 基于水电机组运行设备故障树模型的分析诊断282

5 水电机组运行设备故障诊断及专家系统284

5.1 故障诊断的基本方法284

5.1.1 概述284

5.1.2 经典的故障诊断方法285

5.1.3 故障诊断的数学方法290

5.2 故障诊断专家系统307

5.2.1 故障诊断专家系统的发展308

5.2.2 水电机组故障诊断专家系统的建设和基本原则310

5.2.3 水电机组故障诊断专家系统的结构311

5.2.4 故障诊断知识获取和表示312

5.2.5 水电机组运行状态故障诊断过程及结果处理326

5.3 水电机组运行设备远程诊断技术与实施模式330

5.3.1 设备远程诊断实现的目的和要求330

5.3.2 远程诊断的实现方式332

5.3.3 基于状态监测集成化远程诊断系统及实施技术337

6 水电机组运行设备项目监测与诊断342

6.1 水电机组能量性能的监测诊断342

6.1.1 水轮机流量监测342

6.1.2 水轮机及水电机组效率的确定345

6.1.3 能量系列曲线的分析与评估348

6.2 水电机组稳定性监测诊断351

6.2.1 影响水电机组稳定性的主要原因352

6.2.2 常规水电机组稳定性状态监测诊断354

6.2.3 抽水蓄能机组稳定性监测诊断362

6.3 发电机运行状态监测诊断366

6.3.1 发电机运行性能监测与分析367

6.3.2 发电机运行故障监测诊断370

6.4 推力轴承运行状态监测诊断386

6.4.1 推力轴承运行故障基本原因386

6.4.2 推力轴承参数选择及测点布置387

6.4.3 推力轴承温度过程特性分析与处理389

6.4.4 推力轴承运行故障诊断分析390

6.4.5 推力轴承故障诊断模式399

6.5 水电机组调速系统的监测诊断400

6.5.1 水电机组调速系统监测诊断系统总体结构布置401

6.5.2 调速系统监测诊断对象及主要参数401

6.5.3 调速系统静态监测与静态指标分析403

6.5.4 调速系统动态特性监测与动态指标分析408

6.5.5 调速系统油压装置调整试验与监测417

6.5.6 水电机组过渡过程状态监测与故障分析419

6.6 水轮机及其过流部件空化空蚀监测与诊断422

6.6.1 空化空蚀的类型及产生的原因422

6.6.2 空化空蚀的监测423

6.6.3 空化空蚀分析诊断426

6.6.4 空化空蚀的评定430

7 水电机组运行设备状态检修433

7.1 概述433

7.1.1 状态检修的意义和定义433

7.1.2 国内外设备状态检修的状况434

7.1.3 我国水电机组运行设备状态维修工作的状况436

7.2 设备状态检修实施工作流程及工作重点440

7.2.1 设备状态检修实施工作流程440

7.2.2 设备状态检修工作重点及其部位442

7.3 水电运行设备状态检修的实施步骤444

7.3.1 设备状态检修的实施基础及基本原则444

7.3.2 设备状态检修的实施方式445

7.3.3 状态检修的实施环节和关键技术448

7.4 水电企业状态检修的管理体制及实际运作450

7.4.1 状态检修的组织机构450

7.4.2 水电机组运行设备状态报告451

7.4.3 设备状态评价及设备状态检修建议报告454

7.5 状态检修决策系统及实施维护管理系统455

7.5.1 状态检修决策系统455

7.5.2 实施维护管理系统458

7.5.3 计算机检修管理系统（CMMS）463

8 水电机组运行设备监测诊断总体模式及应用464

8.1 概述464

8.1.1 适应水电机组运行设备监测诊断总体模式464

8.1.2 水电厂实施开发应用设备监测诊断系统的成功典型464

8.2 适应水电机组运行设备状态监测与故障诊断的总体模式466

8.2.1 设备监测诊断的基本框架467

8.2.2 水电机组运行设备监测诊断的一般模式472

8.2.3 监测诊断集成化模式476

8.2.4 监测诊断、维护与管理集成化高效模式480

8.3 广州抽水蓄能机组稳定性状态监测及跟踪分析系统482

8.3.1 广州抽水蓄能水电厂1号机组的基本情况483

8.3.2 系统功能及特点483

8.3.3 系统的改进建议487

8.4 湖北隔河岩水电厂机组运行设备状态监测与故障诊断系统的可行性研究487

8.4.1 系统的总体结构布置模式及实施方案488

8.4.2 系统实施的关键技术495

8.4.3 系统的主要技术指标及特点496

8.5 福建池潭水电厂水电机组状态监测与诊断系统499

8.5.1 池潭水电厂水电机组基本情况500

8.5.2 系统的功能及构成501

8.5.3 参数采集及预处理503

8.5.4 监测分析与故障诊断504

8.6 浙江乌溪江、紧水滩水力发电厂设备状态监测与故障诊断系统507

8.6.1 水电机组概况508

8.6.2 系统总体结构509

8.6.3 子系统监测与诊断515

8.6.4 系统功能及特点520

8.7 东风水电厂发变组设备状态监测与故障诊断系统522

8.7.1 东风水电厂机组的基本情况522

8.7.2 系统总体结构523

8.7.3 系统主要监测范围和参数526

8.7.4 系统的状态监测与故障诊断527

8.7.5 系统功能与特点537

8.8 水电机组运行设备监测诊断技术的发展和展望538

8.8.1 传感器的精密化、多维化538

8.8.2 诊断理论、系统性能判据的多元化538

8.8.3 诊断方法、诊断模块的灵活及智能化539

8.8.4 监测诊断系统的多输入输出及远程诊断维护管理540

9 附录542

9.1 水电机组运行设备监测诊断标准542

9.1.1 水电机组运行设备监测诊断的国内标准542

9.1.2 水电机组运行设备监测与诊断国际标准573

9.2 水电厂开展设备状态检修工作的指导意见573

参考文献581